
プランクトン(ギリシャ語のplanktos、「漂流者」または「放浪者」を意味する)は、水(または空気)中を漂うが、流れ(または風)に逆らって自力で進むことができない生物である。[ 1 ] [ 2 ]海洋プランクトンには、海洋の塩水や河口の汽水域に生息する漂流生物が含まれる。淡水プランクトンは海洋プランクトンに似ているが、湖や川に生息する。プランクトンの中の個々のプランクトン生物はプランクトンと呼ばれる。[ 3 ]
プランクトンには、主要な生物界のあらゆる種に属する生物が含まれ、その大きさは顕微鏡レベルのもの(細菌、古細菌、原生動物、微細藻類、菌類など[ 4 ])から、より大きな生物(クラゲや有櫛動物など)まで多岐にわたります[ 5 ] 。これは、プランクトンが系統分類や分類学的分類ではなく、生態的ニッチと運動性のレベルによって定義されるためです。プランクトンのカテゴリーは、流れに逆らって泳ぐことができる生物(ネクトン)と、深海の底に生息する生物(ベントス)を区別します。水面または水面近くに浮遊する生物はネウストンと呼ばれます。水流や風に流されて漂流し、それに対抗する遊泳能力を持たないネウストンは、プランクトンの特別なサブグループを形成します。プランクトンのほとんどは流れに流されるままに漂流しますが、クラゲのようにゆっくり泳ぐものもいますが、一般的に流れの影響を克服できるほど速くはありません。
プランクトンは多様なグループであり、従来は栄養段階(摂食)によって植物プランクトンと動物プランクトンの2つのグループに分けられていました。植物プランクトン(珪藻やシアノバクテリアなどの独立栄養性の植物のような生産者)は自ら食物を合成し、動物プランクトン(放散虫やカイアシ類などの従属栄養性の消費者)は動物のように他の生物を捕食して食物を得ます。近年、研究により、メソディニウムや多くの渦鞭毛藻類のように、単細胞プランクトンが単細胞内で光合成と摂食を併せ持つことが多く、つまり上記の2つの摂食様式の両方で活動できることが示されています。このことから、混合プランクトンと呼ばれる第3のグループが認識されるようになりました。第4のグループはプランクトン分解者であり、これには微細な菌類(菌類プランクトンと遊走子)、細菌プランクトン、水生ウイルスが含まれます。これらの分解者は有機栄養素をリサイクルし、菌類ループ、微生物ループ、ウイルスシャントなどのプロセスを通じて、他のプランクトンが再び食物として利用できるようにします。
約 1 ミリメートル以下の微小プランクトンは、水生生態系の健全性とバランスを維持する上で重要な役割を果たしています。植物プランクトン (一般的に微小) は、光合成によって地球の酸素生成の約半分を担い、炭素隔離において主要な役割を果たしています。これらのほとんど目に見えない微小プランクトンは、一次生産を促進し、局所的な食物網を支え、栄養素を循環させています。海洋微生物は、海洋バイオマスの 70 ~ 90 パーセントを占めると推定されています。これらは地球規模の生物地球化学的プロセスに影響を与え、主に生物ポンプ(大気から二酸化炭素を除去し、炭素をより深い水域に輸送する) を駆動しています。プランクトンは、海洋食物網の基盤を形成し、餌となる魚からヒゲクジラまで、商業的に重要な多くの種を支えています。プランクトンは通常水中に生息していると考えられていますが、大気中を漂って生活する空中プランクトンも存在します。これらの空中プランクトンには、植物の胞子、花粉、風によって散布された種子などが含まれる。また、陸上の砂嵐によって空中に舞い上がった微生物や、海水の飛沫によって空中に舞い上がった海洋プランクトンも含まれる。

空中プランクトンを除けば、プランクトンは海洋、海、河口、河川、湖沼、池に生息している。その生息密度は、水平方向、垂直方向、季節によって変動する。この変動の主な原因は、光の利用可能性である。ほぼすべてのプランクトン生態系は太陽エネルギーの流入によって駆動されており(ただし化学合成も参照)、一次生産のほぼすべてが表層水域、そして光が豊富な地理的地域と季節に限られている。
二次的な変数は栄養塩の利用可能性です。プランクトンの量と分布は、利用可能な栄養塩、水の状態、および他の大量のプランクトンに依存します。[ 7 ]プランクトンの局所的な分布は、風によって駆動されるラングミュア循環と、この物理的プロセスの生物学的影響によって影響を受ける可能性があります。熱帯および亜熱帯の海洋の広い領域は光が豊富ですが、硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩などの栄養塩が限られているため、一次生産は比較的低くなります。これは、大規模な海洋循環と水柱の成層化の結果です。このような領域では、一次生産は通常、より深い場所で発生しますが、レベルは低下します(光が減少するため)。
プランクトンは表層水に最も多く生息していますが、水柱全体に分布しています。一次生産が行われない深層では、動物プランクトンや細菌プランクトンが、より生産性の高い表層水から沈降してくる有機物を消費します。この沈降物質の流れ、いわゆるマリンスノーは、春のブルームが終わった後に特に大きくなることがあります。
マクロ栄養素の濃度が高いにもかかわらず、一部の海洋域は生産性が低い(いわゆるHNLC域)。[ 8 ]これらの海域では微量栄養素である鉄が不足しており、鉄を添加すると植物プランクトンの藻類ブルームが発生する可能性がある。[ 9 ]鉄は主に海面への塵の沈着によって海洋に到達する。逆説的ではあるが、生産性の低い乾燥地の隣接海域では、通常、植物プランクトンが豊富に存在する(例えば、貿易風が北アフリカのサハラ砂漠から塵を運んでくる東大西洋)。
プランクトンの中では、ホロプランクトンは一生をプランクトンとして過ごします(例:ほとんどの藻類、カイアシ類、サルパ、一部のクラゲ)。対照的に、メロプランクトンは一生のうちの一部(通常は幼生期)だけプランクトンであり、その後、遊泳性(ネクティック)または底生性(ベントシック)に移行します。メロプランクトンの例としては、ウニ、ヒトデ、甲殻類、海洋蠕虫、ほとんどの魚類の幼生が挙げられます。[ 10 ]
プランクトンは主に直径1ミリメートル未満の浮遊性微生物で構成されており、そのほとんどは顕微鏡でしか見ることができません。微生物は、海洋バイオマス全体の約70% [ 11 ]または約90% [ 12 ] [ 13 ]を占めると推定されています。これらをまとめて海洋マイクロバイオームと呼びます。このマイクロバイオームは何十億年もの間、多くの生活様式や適応を進化させ、ほぼすべての化学元素の地球規模の循環に関与するようになりました。[ 14 ]
微小プランクトンは海洋食物網における生態学的な要です。分解者として働くことで栄養循環に不可欠です。また、海洋で起こるほぼすべての光合成、炭素、窒素、リン、その他の栄養素や微量元素の循環にも関わっています。[ 15 ]微小プランクトンは大量の炭素を隔離し、世界の酸素の大部分を生成します。
海洋ウイルスは、毎日海洋マイクロプランクトンのバイオマスの20%を死滅させていると推定されている。ウイルスは、他の海洋生物を死に至らしめることが多い有害藻類ブルームを急速に破壊する主な要因である。プランクトン中のウイルスの数は、宿主生物が少ない沖合の深い海域に行くほど減少する。

プランクトンという名前は、 1887 年にドイツの海洋生物学者ヴィクトル・ヘンゼンがギリシャ語のἅλς háls「海」とπλανάομαι planáomai「(私は)漂う」または「(私は)さまよう」から halyplankton という単語を短縮して作ったものです。[ 17 ] : 1 [ 18 ]プランクトンの中には、垂直方向に独立して移動できるものもあり、1 日で数百メートル垂直に泳ぐことができます(日周垂直移動と呼ばれる行動)。しかし、水平方向の位置は主に周囲の水の動きによって決まるため、プランクトンは通常、海流に乗って流れます。これは、魚、イカ、海洋哺乳類などのネクトン生物とは対照的です。ネクトン生物は周囲の流れに逆らって泳ぎ、環境内での位置を制御できます。
プランクトンの研究はプランクトン学と呼ばれ、プランクトン個体はプランクトンと呼ばれます。[ 19 ]形容詞planktonic は科学文献と一般文献の両方で広く使用されており、一般的に受け入れられている用語です。しかし、規範文法の観点からは、あまり使用されていないplanktic の方が厳密には正しい形容詞です。ギリシャ語またはラテン語の語根から英語の単語を派生させる場合、性別固有の語尾 (この場合は中性であることを示す "-on") は通常省略され、派生には単語の語根のみが使用されます。[ 20 ]

エアロプランクトンは、風の流れに乗って空中を漂う微小な生命体であり、海洋プランクトンの大気版です。エアロプランクトンを構成する生物のほとんどは非常に小さく、顕微鏡サイズであり、その小ささゆえに識別が難しいものも多くあります。科学者は、航空機、凧、気球からトラップや掃き網を使ってエアロプランクトンを採取し、研究することができます。[ 21 ]エアロプランクトンは、ウイルス、約1000種の細菌、約4万種の真菌、そして数百種の原生生物、藻類、コケ類、ゼニゴケ類など、多数の微生物で構成されており、これらの生物は、胞子、花粉、風で散布される種子として、ライフサイクルの一部をエアロプランクトンとして過ごします。さらに、移動性の微生物は陸上の砂嵐によって空中に巻き上げられ、さらに大量の海洋性微生物が海水の飛沫によって大気圏上層部に運ばれます。エアロプランクトンは、地球上のあらゆる平方メートルに毎日数億個のウイルスと数千万個の細菌を散布しています。これは、世界中の開放水域で同様の微細なプランクトン分類群の混合物が見られることを意味します。 [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]
海面マイクロレイヤーは、海面下の水に比べて、細菌やウイルスの濃度が高い。[ 25 ] [ 26 ]これらの物質は、高い蒸気圧と揮発と呼ばれるプロセスにより、風によって生成された水性エアロゾルの形で海面から大気へ運ばれることがある。[ 27 ]空中に浮遊したこれらの微生物は、沿岸地域まで長距離を運ばれることがある。陸地に着地すると、動物、植物、人間の健康に影響を与える可能性がある。[ 28 ]ウイルスを含む海洋エアロゾルは、発生源から数百キロメートル移動し、湿度が十分に高い(70%以上)限り液体の状態で存在し続けることができる。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]これらのエアロゾルは、約31日間大気中に浮遊し続けることができる。[ 32 ]証拠によれば、細菌はエアロゾルによって内陸に運ばれた後も生存し続けることができる。海抜30メートルで200メートルに達するものもあった。[ 33 ]この物質を大気中に放出するプロセスにより、SMLまたは表層水と比較して、細菌とウイルスの両方がさらに濃縮される(場所によっては最大3桁)。[ 33 ]
淡水プランクトンは海洋プランクトン(下記参照)と類似しているが、湖や河川などの内陸の淡水域に生息している。

多くの動物は、一時的な、しばしば微小な水や湿気のある場所で繁栄することで陸上環境に生息しています。これには、乾燥した環境で何年も生き残ることができる丈夫な卵を産むワムシや腹毛類が含まれ、中には休眠状態になるものもいます。線虫は通常、このような生活様式で微小です。クマムシは、寿命が数ヶ月しかないにもかかわらず、乾燥した環境や過酷な環境では仮死状態に入り、何十年も生き延びることができることで有名です。これにより、クマムシは成長や繁殖に水を必要とするにもかかわらず、陸上環境に遍在することができます。カイアシ類やヨコエビ類(スナホッパーもその一員です)やエビなどの多くの微小な甲殻類グループも、乾燥すると休眠状態になり、一時的な水域に生息することが知られています[ 34 ]。

海洋プランクトンには、海洋の塩水や河口の汽水域に生息する海洋原生生物(藻類や原生動物)、漂流動物や浮遊動物(特に微小動物)、海洋原核生物(細菌や古細菌)、海洋ウイルスなどが含まれる。
プランクトンは海洋表面にも生息しています。海面または海面直下に生息する生物はネウストンと呼ばれます。ネウストンは水面に浮遊するもの(エピネウストン)と、水面から数センチメートル以内を泳ぐもの(ハイポネウストン)があります。多くのネウストンは、海流や風の流れに逆らうほどの強い遊泳能力を持たないため、主に海流や風の流れに流されて漂流し、より広範なプランクトン群集の一部として分類される資格があります。[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]
ネウストニック動物は、主に逆さまの底生動物のように海面に逆さまに浮かぶように適応しており、[ 38 ]海洋生態系の機能において極めて重要な役割を果たす動物プランクトン群集の独特なサブセットを形成しています。[ 39 ]ネウストニック動物プランクトンは、海洋の表層と深層間の活発なエネルギーの流れに部分的に関与しています。 [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]ネウストニックプランクトンは、深層から移動する海洋動物プランクトンや魚類、海鳥の食料源でもあります。[ 35 ]
2025年、研究者たちは、海のコンベヤーベルトに生息する微生物群集を、海の深部でさえも発見した。[ 43 ] [ 44 ]海流は、表面の風や嵐によって、表面から約500m (1,600フィート)下まで発生する。しかし、海の平均深度は3.7km (2.3マイル)までずっと深い。[ 45 ]これらのより深い深度では、海流は水の密度の違いによって駆動され、その密度の違いは水温と塩分の違いによって制御される。このメカニズムにより、コンベヤーベルトのように機能する循環が生じ、水と微生物が深部や世界中に運ばれる。[ 43 ]
イースター島から南極大陸まで、南太平洋の水柱の全深度に沿って水サンプルが採取された。彼らは、約300 m (1,000フィート)の深さで微生物の多様性が著しく増加していることを発見した。この層は原核生物系統躍層と呼ばれている。このゾーンは密度躍層に似ており、多様性の低い表層水から深海の豊富な微生物生態系への移行を表している。例えば、彼らが南極底層水と呼ぶグループには、低温と高圧に適した微生物が含まれている一方、千年以上にわたって表層から隔離されたゆっくりと循環する水域に位置する古代水グループと呼ばれる別のグループには、低酸素に適応した遺伝子を持つ微生物が含まれている。[ 43 ] [ 44 ]

プランクトンには、生命の主要なすべての区分からの代表者が含まれています。これは、プランクトンが系統発生学的または分類学的考慮事項ではなく、生息地(水/空気)と行動(漂流)によって定義されるためです。したがって、プランクトンは分類群ではありませんが、次のように大まかな分類グループに分けることができます。[ 46 ] [ 47 ]
プランクトンは大きさによっても説明されることが多い。通常、以下の区分が用いられる。[ 58 ]
しかし、これらの用語の中には、特に大型のプランクトンに関しては、非常に異なる境界で使用されるものもあります。マイクロプランクトンという用語は、顕微鏡を使わないと実際には見えないプランクトン、例えば直径約1ミリメートル以下のプランクトンを指す場合、より広義に使われることがあります。ナノプランクトンやそれよりさらに小さなプランクトンの存在と重要性は1980年代に発見されたばかりですが、数と多様性の両面で、プランクトン全体の最大の割合を占めていると考えられています。海洋食物網の主な原動力となっているのは、ほとんど目に見えないマイクロプランクトンなのです。
微小プランクトンやそれより小さなグループは、水の質量や慣性よりも水の粘性が重要な低レイノルズ数で活動する微生物である。 [ 59 ]
栄養様式とは、プランクトン生物が成長、繁殖、生存を維持するためにエネルギーと栄養素をどのように獲得するかに基づいて、食物網におけるその生物の役割を説明するものです。 [ 1 ]栄養様式によって、プランクトンは植物プランクトン、動物プランクトン、混合プランクトン、分解者の 4 つの大きな機能グループに分けられます。[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]
植物プランクトン(ギリシャ語のphyton、つまり植物に由来)は、光合成を支えるのに十分な光がある水面付近に生息する、独立栄養性の原核生物または真核生物の藻類である。重要なグループとしては、珪藻類、シアノバクテリア、渦鞭毛藻類、円石藻類などが挙げられる。
動物プランクトン(ギリシャ語のzoon、つまり動物に由来)は、他のプランクトンを餌とする小型の原生動物または多細胞動物(甲殻類やその他の動物など)です。魚類、甲殻類、環形動物などの大型遊泳動物の卵や幼生の一部もここに含まれます。
混合プランクトン(ギリシャ語のmixis、つまり混合に由来)は、混合型の栄養戦略をとる。近年、プランクトンの大部分は上記の2つの様式の両方で行動できるのではないかという認識が高まっている。
従来、プランクトンは、植物のような植物プランクトン(通常は光合成によって自ら食物を作る)と動物のような動物プランクトン(他のプランクトンを食べる)という、最初の 2 つの大きな栄養段階グループに分けられていました。近年、多くのプランクトン、おそらく半数以上が混合栄養性であることが認識されています。[ 65 ]プランクトンは従来、生産者、消費者、リサイクル者のグループに分類されてきましたが、一部のプランクトンは 1 つの栄養段階以上の恩恵を受けることができます。この混合栄養戦略は、混合プランクトンが生産者と消費者の両方として機能できることを意味します。これは、同時に、または周囲の条件に応じて栄養摂取のモードを切り替えることができます。このようにして、混合プランクトンは、栄養と光が豊富なときは光合成を使用して成長しますが、成長条件が悪いときは植物プランクトン、動物プランクトン、または互いを食べるように切り替えます。
これらの発見の結果、円石藻類や渦鞭毛藻類など、以前は植物プランクトンに分類されていた多くの単細胞プランクトンは、光合成によって自ら食物を生産するだけでなく、他の生物を摂取することもできるため、厳密には植物プランクトンとはみなされなくなりました。[ 66 ]これらの生物は現在、より正確には混合プランクトンと呼ばれています。[ 63 ]この認識は、プランクトン食物網の機能の見方に重要な影響を与えます。[ 67 ]
混合栄養生物はさらに 2 つのグループに分けられます。 1 つは、光合成を自力で行うことができる構成的混合栄養生物、もう 1 つは、食作用を使用して光合成を行う獲物を取り込み、それを宿主細胞内で生かして光合成の恩恵を受けるか、または色素体を除いて消化して光合成を継続させる (盗葉緑体) 非構成的混合栄養生物です。[ 68 ]生態学的戦略としての混合栄養の重要性の認識は高まっており、[ 69 ]海洋生物地球化学でこれが果たす可能性のあるより広い役割も認識されています。[ 70 ]研究により、混合プランクトンは以前考えられていたよりもはるかに海洋生態系にとって重要であることが示されています。[ 71 ] [ 72 ]それらの存在は、光がほとんどない、またはまったくない時期に生態系の崩壊を防ぐ緩衝材として機能します。[ 73 ]混合プランクトンは古代に起源を持ち、1世紀以上にわたって科学者に認識されてきました。しかし、混合プランクトンの広範な重要性が主流の海洋科学で認識されるようになったのは、ごく最近のことです。[ 74 ]
分解者はバイオマスを直接構築するのではなく、有機栄養素をリサイクル可能な無機形態に分解します(この方法は代謝的にコストがかかる場合があります)。[ 64 ]
菌類:主に微小な菌類プランクトン(微小菌類)、酵母、または移動性の遊走子であり、プランクトンに寄生する菌類ループと呼ばれるプロセスを通じて有機物をリサイクルすることができる。 [ 64 ]
細菌/古細菌:しばしばバクテリオプランクトンと呼ばれる。これらの微小な原核生物(通常<0.001mm)は、微生物ループと呼ばれるプロセスを通じて粒子状および溶解性の有機物を分解することにより、有機栄養素を無機形態に戻す。[ 75 ]このプロセスにより、窒素やリンなどの栄養素が水中にリサイクルされ、植物プランクトンなどの一次生産者が再び利用できるようになる。動物の排泄物中のアンモニウムを硝酸塩に変換するものもあれば、硝酸塩を窒素ガスに変換するものもある。ウイルス感染によって多くが死滅する可能性があり、また、光合成に栄養素を利用する原生動物プランクトンや混合プランクトンに食べられるものもある。しかし、その生態の詳細は複雑であり、何がそれらを維持しているのかは明らかではない。[ 64 ]
ウイルス:通常、細菌の10~100分の1の大きさで、最も豊富に存在する(1リットルあたり約1000億個)ウイルスは、他のプランクトンやより大きな生物に感染します。ウイルスは、バイオマスを溶解有機物に変え、ウイルスシャントと呼ばれるプロセスを通じて細菌の増殖を支えることで、数日のうちに大規模なプランクトンの増殖を効率的に阻止すると考えられています。[ 76 ]宿主特異性があるため、生物学的および微生物的炭素ポンプにも影響を与える可能性があります。[ 64 ]

ゼラチン質の動物プランクトンは、海洋の水柱に生息する壊れやすい動物です。その繊細な体には硬い部分がなく、簡単に損傷したり破壊されたりします。[ 78 ]ゼラチン質の動物プランクトンはしばしば透明です。[ 79 ]すべてのクラゲはゼラチン質の動物プランクトンですが、すべてのゼラチン質の動物プランクトンがクラゲというわけではありません。沿岸水域で最もよく見られる生物には、有櫛動物、メデューサ、サルパ、毛顎動物などがあります。しかし、環形動物、軟体動物、節足動物を含むほとんどすべての海洋門にはゼラチン質の種が含まれていますが、それらの珍しい種の多くは外洋や深海に生息しており、一般的な海洋観察者にはなかなか見られません。[ 80 ]

魚卵と幼生は魚類プランクトンです。魚類プランクトンは主に水深200メートル未満の太陽光が届く層に生息しており、この層は表層帯または光合成層と呼ばれることもあります。魚卵はプランクトン性であり、自力で効果的に泳ぐことができず、海流に乗って漂流する必要があります。魚卵は全く泳ぐことができず、紛れもなくプランクトン性です。初期段階の幼生は泳ぎが下手ですが、後期段階の幼生は泳ぎが上手になり、稚魚に成長するにつれてプランクトン性ではなくなります。魚の幼生は、より小さなプランクトンを食べる動物プランクトンの一部ですが、魚卵は独自の栄養源を持っています。卵と幼生はどちらも、より大きな動物に食べられます。[ 81 ] [ 82 ]魚は多数の卵を産むことができ、それらはしばしば外洋に放出されます。魚卵の直径は通常約1ミリメートル(0.039インチ)です。卵生魚の孵化したばかりの幼魚は幼生と呼ばれます。幼生は通常、形が未発達で、大きな卵黄嚢(栄養源)を持ち、稚魚や成魚とは外見が大きく異なります。卵生魚の幼生期は比較的短く(通常はわずか数週間)、幼生は急速に成長し、外見や構造が変化して稚魚になります(変態と呼ばれる過程)。この移行期には、幼生は卵黄嚢から動物プランクトンを餌として摂食する必要がありますが、この過程は通常、動物プランクトンの密度が不十分なため、多くの幼生が飢餓状態に陥ります。やがて魚の幼生は流れに逆らって泳げるようになり、その時点でプランクトンではなくなり稚魚になります。
擬似プランクトンは、プランクトン生物や、流木、スピルラなどの浮力のある生物の殻、人工の漂流物などの他の浮遊物に付着する生物です。例としては、フジツボやコケムシのジェリーエラが挙げられます。これらの動物はそれ自体では浮くことができないため、浮力のあるベレラやカツオノエボシなどの真のプランクトン生物とは対照的です。擬似プランクトンは、濾過摂食動物プランクトンの消化管内でよく見られます。[ 83 ]
ティコプランクトンは、底生生物の生息地の撹乱や風や海流によってプランクトンに運ばれる、自由生活性または付着性の底生生物やその他の非プランクトン性生物などの生物です。 [ 84 ]これは、直接的な乱流、または基質の破壊とその後の水柱への巻き込みによって発生する可能性があります。[ 84 ] [ 85 ]したがって、ティコプランクトンは、プランクトンとして過ごすライフサイクルの期間によってプランクトン生物を分類するための主要な区分であり、その全生活期や特定の生殖期がプランクトン生活に限定されるわけではありません。[ 86 ]ティコプランクトンは、偶発的プランクトンと呼ばれることもあります。


ホロプランクトンは、生活環全体を通してプランクトンとして存在する生物です。ホロプランクトンは、生活環の一部を底生域で過ごすプランクトンであるメロプランクトンとは対照的です。ホロプランクトンの例としては、珪藻類、放散虫類、渦鞭毛藻類、有孔虫類、端脚類、カイアシ類、サルパ類、および腹足類軟体動物の一部が挙げられます。ホロプランクトンは底生域ではなく、外洋域に生息します。[ 88 ]ホロプランクトンには植物プランクトンと動物プランクトンの両方が含まれ、大きさも様々です。最も一般的なプランクトンは原生生物です。[ 89 ]

メロプランクトンは、生活環にプランクトン期と底生期の両方を持つ、多種多様な水生生物です。メロプランクトンの多くは、より大きな生物の幼生期で構成されています。[ 34 ]メロプランクトンは、生活環全体を通してプランクトンとして外洋域にとどまるプランクトン生物であるホロプランクトンとは対照的です。 [ 90 ]プランクトンとして一定期間過ごした後、多くのメロプランクトンはネクトンに移行するか、海底で底生(多くの場合固着性)生活様式を採用します。底生無脊椎動物の幼生期は、プランクトン群集のかなりの割合を占めています。[ 91 ]プランクトン幼生期は、多くの底生無脊椎動物が幼生を分散させるために特に重要です。特定の種や環境条件によっては、幼生期または稚魚期の浮遊プランクトンは、数時間から数ヶ月にわたって外洋域にとどまることがある。[ 34 ]
プランクトン生態系は、商業的に重要な漁業を支える食物連鎖の下位レベルを構成するだけでなく、海洋の炭素循環を含む多くの重要な化学元素の生物地球化学的循環にも関与している。[ 92 ]魚の幼生は主に動物プランクトンを食べ、動物プランクトンは植物プランクトンを食べる。 [ 93 ]
微生物ループ:細菌は水生食物網において中心的な役割を果たします。微生物ループとは、水生生態系において細菌が溶存有機物(DOM)を消費し、その後より大きな微生物に消費されることで、生態系内で栄養素とエネルギーが効果的に循環するプロセスを指します。[ 94 ]
ウイルスシャント:ウイルスは水生食物網においても中心的な役割を果たします。ウイルスシャントとは、ウイルスが宿主細胞に感染して溶解(破裂)し、細胞内容物(溶存有機物を含む)を放出し、細菌などの他の微小プランクトンがそれを利用することで、従来の食物網経路を効果的に迂回するプロセスです。このプロセスは、水生生態系における栄養循環と炭素の流れに重要な役割を果たします。[ 95 ]
菌類も役割を果たしている。菌類ループは、寄生性のツボカビ類が大型で食用に適さない植物プランクトンに感染し、その遊走子(胞子の一種)が動物プランクトンの食料源となる、特定の水生食物網経路である。このようにして、ツボカビ類は、本来利用できない植物プランクトンから動物プランクトンへと栄養素を伝達する。[ 96 ]


動物プランクトンは主に植物プランクトンを摂食することで、呼吸によって代謝エネルギーとして利用したり、死後にバイオマスやデトリタスとして残したりして、プランクトン食物網に炭素を供給します。有機物は海水よりも密度が高いため、海岸線から離れた外洋生態系に沈み込み、炭素も一緒に運びます。このプロセスは生物ポンプと呼ばれ、海洋が地球上で最大の炭素吸収源となっている理由の一つです。しかし、このプロセスは温度上昇の影響を受けることが示されています。[ 100 ] [ 101 ] [ 102 ] [ 103 ] 2019年の研究では、海水酸性化がこのままの速度で進むと、今世紀末までに南極の植物プランクトンは小型化し、炭素貯蔵能力が低下する可能性があることが示されました。[ 104 ]
海洋の二酸化炭素(CO₂)吸収量を増やすことは可能かもしれない。2 )鉄施肥によってプランクトン生産量を増加させるという人間の活動、大量の鉄を海洋に投入する。しかし、この技術は大規模には実用的ではないかもしれない。海洋の酸素欠乏とそれに伴うメタン生成(過剰生産物が深層で再鉱化されることによって引き起こされる)は、潜在的な欠点の1つである。 [ 105 ] [ 106 ]
グレートカルサイトベルトは、南極海にある、炭酸カルシウムを生成する植物プランクトンの一種であるココリス藻が高密度に存在する地域です。このベルトは、海洋の生物地球化学と地球規模の炭素循環において重要な役割を果たしています。ベルト内のココリス藻は、ココリスと呼ばれる炭酸カルシウム(方解石またはチョーク)の板を生成します。石灰化として知られるこのプロセスは、アルカリ度を低下させ、CO 2を放出することで、海洋の炭素循環に影響を与えます。しかし、ココリス藻が死ぬと、その方解石の殻は沈み、炭素を深海に輸送して数世紀以上にわたって隔離し、大気中の CO 2レベルを緩和することで、生物ポンプに貢献します。[ 107 ]
植物プランクトンは、太陽からのエネルギーと水中の栄養分を吸収して、自らの栄養分やエネルギーを作り出します。光合成の過程で、植物プランクトンは分子状酸素(O₂)を放出します。2 ) 廃棄物副産物として水中に放出される。世界の酸素の約50%は植物プランクトンの光合成によって生成されていると推定されている。 [ 108 ]残りは陸上の植物。 [ 108 ]さらに、植物プランクトンの光合成は、大気中のCO2濃度を制御してきた。2 /O2先カンブリア時代初期からのバランス。 [ 109 ]
プランクトンの吸収効率(AE)は、プランクトンが吸収する食物の割合であり、摂取した有機物が生理的要求を満たすためにどれだけ利用可能かを決定します。[ 110 ]摂食速度と餌の組成に応じて、吸収効率の変動は糞粒の生成の変動につながり、海洋環境にリサイクルされる有機物の量を調節します。摂食速度が低いと、通常は吸収効率が高く、小さくて密度の高いペレットになりますが、摂食速度が高いと、通常は吸収効率が低く、有機物含有量の多い大きなペレットになります。溶存有機物(DOM)の放出に寄与するもう1つの要因は、呼吸速度です。酸素の利用可能性、pH、光条件などの物理的要因は、全体的な酸素消費量と、呼吸によるCO2の形で動物プランクトンから失われる炭素の量に影響を与える可能性があります。動物プランクトンと餌の相対的なサイズも、ずさんな摂食によって放出される炭素の量を左右します。小型の獲物は丸ごと飲み込まれるのに対し、大型の獲物はより「雑に」食べられる可能性があり、つまり、非効率的な摂取によってより多くのバイオマスが放出される。[ 111 ] [ 112 ]また、食事の構成が栄養素の放出に影響を与えるという証拠もあり、肉食性の食事は雑食性の食事よりも多くの溶存有機炭素(DOC)とアンモニウムを放出する。[ 113 ]

植物プランクトン個体群の成長は、光量と栄養塩の利用可能性に依存します。成長を制限する主な要因は、世界の海洋の地域によって異なります。大まかに言えば、貧栄養の熱帯および亜熱帯環流における植物プランクトンの成長は一般的に栄養塩の供給によって制限されますが、亜寒帯環流では光が植物プランクトンの成長を制限することがよくあります。複数のスケールでの環境変動は、植物プランクトンが利用できる栄養塩と光に影響を与え、これらの生物は海洋食物網の基盤を形成するため、植物プランクトンの成長の変動はより高次の栄養段階に影響を与えます。たとえば、数年単位のスケールでは、エルニーニョ現象の期間中に植物プランクトンのレベルが一時的に急激に低下し、動物プランクトン、魚類、海鳥、海洋哺乳類の個体群に影響を与えます。
人為的な温暖化が植物プランクトンの世界的な個体数に及ぼす影響は、活発な研究分野である。水柱の垂直成層の変化、温度依存的な生物学的反応の速度、および大気中の栄養塩供給の変化は、将来の植物プランクトンの生産性に重要な影響を与えることが予想される。[ 114 ]さらに、動物プランクトンの摂食速度による植物プランクトンの死亡率の変化も重要である可能性がある。
動物プランクトンは、ほとんどすべての魚類の幼生が卵黄嚢から体外摂食に移行する際の最初の餌となります。魚類は、幼生の生息密度と分布に合う動物プランクトンの密度と分布に依存しており、そうでなければ幼生は飢餓に陥る可能性があります。自然要因(例:海流の変化、水温の変化)と人為的要因(例:河川ダム、海洋酸性化、水温上昇)は、動物プランクトンの個体数に大きな影響を与え、ひいては魚類の幼生の生存率、そして繁殖成功率に大きな影響を与える可能性があります。
プランクトンは、魚類の個体数が少ない海洋環境ではパッチ状に分布することが示されており、さらに、魚類が豊富な場所では、動物プランクトンの動態は環境中の魚類の捕食率によって影響を受ける。捕食率に応じて、規則的な行動または無秩序な行動を示す可能性がある。[ 115 ]
魚の幼生がプランクトン性藻類ブルームに及ぼす悪影響の一つは、幼生が利用可能な動物プランクトンの数を減少させることでブルームの発生期間を延長させ、その結果、植物プランクトンの過剰な増殖を促し、ブルームが繁栄することである。[ 93 ]
植物プランクトンと動物プランクトンの両方の重要性は、大規模養殖や半集約型養殖においても広く認識されている。プランクトン個体群に基づいた養殖池管理戦略は、伝統的な養殖業者によって数十年にわたり実践されており、人工環境においてもプランクトンが重要であることを示している。
動物の糞便の中でも、栄養分の利用可能性を高めるという点では、クジラの糞便が「ご褒美」と言えるでしょう。植物プランクトンは外洋の一次生産の原動力であり、クジラの糞便から多くの栄養素を得ることができます。[ 116 ]海洋食物網では、植物プランクトンは食物網の基盤であり、動物プランクトンやオキアミに食べられ、それらはクジラを含むますます大きな海洋生物に捕食されるため、クジラの糞便は食物網全体を支えていると言えます。
プランクトンは人間に対して、直接的および間接的に多くの影響を及ぼす。
大気中の酸素の約70%は、海洋で光合成を行う植物プランクトンによって生成されており、つまり、人間や好気呼吸を行う他の生物が利用できる酸素の大部分はプランクトンによって生成されている。[ 117 ]
プランクトンは海洋食物網の基盤も構成しており、それより上位のすべての栄養段階に食物を提供している。最近の研究では、海洋食物網がトップダウン方式かボトムアップ方式のどちらで機能しているかを分析している。基本的に、この研究は食物網の変化が食物網の底辺の栄養素によって引き起こされているのか、それとも頂点の捕食者によって引き起こされているのかを理解することに焦点を当てている。一般的な結論は、ボトムアップ方式の方が食物網の挙動をよりよく予測できるということである。[ 118 ]これは、一次消費者を捕食する二次消費者よりも、プランクトンが一次消費者を捕食する一次消費者種の成功を決定する上でより大きな影響力を持っていることを示している。
プランクトンは、場合によっては、ヒトの致命的な寄生虫の中間宿主として機能します。そのような例の1つが、ビブリオ・コレラ菌のいくつかの病原性株によって引き起こされる感染症であるコレラです。これらの種は、カイアシ類などのキチン質の動物プランクトン種と共生関係にあることが示されています。これらの細菌は、動物プランクトンからキチン質によって提供される食物だけでなく、酸性環境からの保護からも利益を得ています。カイアシ類がヒトの宿主に摂取されると、キチン質の外皮が細菌を胃酸から保護し、腸へと進みます。そこで、細菌は小腸の表面に付着し、宿主は5日以内に激しい下痢などの症状を発症し始めます。[ 119 ]
2024年、国連グローバルコンパクトの海洋管理連合は、30人以上の国際的な専門家が共同で作成したプランクトンマニフェストを発表しました[ 64 ] 。 [ 120 ]このマニフェストは、プランクトンの保護と、地球規模の気候変動問題、汚染、生物多様性の損失に対処するためのプランクトンの可能性を活用するための世界的な取り組みを導く戦略的勧告の概要を示しています。プランクトンは海洋生態系の基盤として重要な役割を果たしており、地球の酸素の約50%を生成し、年間300億~500億トンの炭素を隔離していることを強調しています[ 64 ] 。
主な推奨事項は次のとおりです。[ 64 ]
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