海の泡

海の泡、海洋の泡、ビーチの泡、またはスプームは、海水の撹拌によって生成される泡の一種であり、特に、沖合での藻類の大量発生などの発生源に由来する高濃度の溶解性有機物（タンパク質、リグニン、脂質など）を含む場合に発生します。^{[1]これらの化合物は、}界面活性剤または発泡剤として機能します。海岸に隣接する砕波帯で海水がかき混ぜられると、これらの乱流状態の界面活性剤が空気を閉じ込め、表面張力によって互いにくっついた持続的な泡を形成します。

海泡は地球規模の現象であり^[1]、場所や周囲の海洋、淡水、陸地環境の潜在的な影響によって異なります。^[2]泡は密度が低く持続性が低いため、強い陸風によって内陸の海岸に向かって吹き飛ばされることがあります。石油製品や洗剤の製造、輸送、流出などの人間の活動も、海泡の形成に寄与する可能性があります。

海泡は、海水しぶきの形成に似た条件下で形成される。海泡との主な違いの1つは、大型水草や植物プランクトン由来の高濃度の溶存有機物が存在することである。表層水中の溶存有機物は、自然環境または人為的発生源に由来し、結果として生じる海泡に安定性を与える。^[3]

海の泡の形成に寄与する物理的プロセスは、表面波の砕け散り、泡の巻き込み（泡が海水などの液体に取り込まれるプロセス）、および白波の形成である。^{[4]表面波の砕け散りにより、大気中の空気が水柱に注入され、泡が発生する。これらの泡は}浮力により、海面上数メートルの周囲を運ばれる。水柱に巻き込まれた最小の泡は完全に溶解し、海面の溶存ガスの割合が増加する。溶解しない泡は最終的に表面に戻る。これらの泡は上昇するにつれて、疎水性物質を蓄積する。溶解した有機物の存在により泡が安定し、海の泡として凝集する。^[1]海の泡に関するいくつかの研究では、激しいうねりの際に藻類細胞が破壊されると、海の泡が発生しやすくなると報告されている。^[3]

海面に落ちる雨滴も、海の泡の形成と破壊に寄与する可能性があります。^[5]降雨量が多いと海の泡の形成が増加することを示す非メカニズム研究がいくつかあります。^[2]表層混合層の乱流は、溶解した有機物の濃度に影響を与え、栄養分を多く含んだ泡の形成を助けます。^[6]

海の泡の成分は、一般的には、動物プランクトン、植物プランクトン、藻類（珪藻類 [7] を含む）、細菌、真菌、原生動物、維管束植物の残骸 [6] などの分解された有機物の混合物ですが、^海の泡の発生ごとに具体的^{な内容は異なります。 一部の地域では、海の泡は主に}タンパク質で構成されており、新しい泡と古い泡の両方で優勢であり、脂質と炭水化物も含まれています。 タンパク質が高く炭水化物の濃度が低いことは、藻類や植物質によって生成された周囲の粘液にもともと存在していた糖が細菌によってすぐに消費されたことを示唆しています。^[3]追加の研究により、海の泡の乾燥重量のわずかな部分が有機炭素であり、これにはフェノール、糖、アミノ糖、アミノ酸が含まれていることが示されています。ファンディ湾では、管内に生息する端脚類（ Corophium v​​olutator）の自然死や渡り鳥による捕食により、アミノ糖が周囲の環境に放出され、海の泡が発生しました。^[6]

海泡中の有機物は、その地域で植物プランクトンが大量発生すると劇的に増加することが判明している。[8] いくつかの研究では、海泡中の微小プランクトン濃度が非常に高く、従属栄養植物プランクトンよりも独立栄養植物プランクトン^の数が大幅に多いことが示されている。 ^[7]一部の泡は珪藻類が特に多く、場合によっては微細藻類バイオマスの大部分を占めることもある。 ^[7]海泡には多様な細菌も存在し、古い泡は細菌の密度が高い傾向がある。ある研究では、海泡細菌の95％が桿菌であったのに対し、周囲の表層水には主に球状細菌が含まれており、桿菌はわずか5％～10％であった。^[3]海泡の組成には季節的な変動もあり、^[6]一部の地域では海泡に季節的に花粉が発生し、それが化学組成を変えることがある。^[2] 海泡は本質的に有毒ではないが、高濃度の汚染物質を含んでいる可能性がある。^[1]泡沫は石油化合物、殺虫剤、除草剤などの物質でコーティングされていたり、含まれていたりすることがあります。^[1]

構造上、海の泡は熱力学的に不安定ですが、一部の海の泡は最大で数日間環境中に残留します。安定性に基づいて分類される海の泡には2つのタイプがあります。1) 不安定または一過性の泡は、寿命がわずか数秒と非常に短いです。海の泡で形成された気泡は破裂してエアロゾルを空気中に放出し、海水しぶきの一因となる可能性があります。2) 準安定泡は、寿命が数時間から数日になることがあります。その持続時間は、泡の安定性と寿命に寄与するシリカ、カルシウム、または鉄の小さな粒子に起因する場合があります。 ^[1]さらに、植物プランクトンと大型藻類から放出された溶解性有機物質を含む海水が環境中で撹拌されると、それらの成分のいずれかが欠けている海水と比較して、安定した長持ちする泡を生成する可能性が最も高くなります。たとえば、ろ過された海水をケルプの葉に追加すると泡が生成されましたが、ろ過されていない海水のような安定性はありませんでした。さらに、流水中に維持されたケルプの葉は粘液層が減少し、泡の形成を助けることができませんでした。^[3]異なる種類の塩も海の泡内の泡の近接性にさまざまな影響を与え、泡の安定性に貢献することがわかっています。^[1]

海洋環境における海の泡の存在は、食料源の提供や生息地の形成など、多くの生態学的役割を果たしています。食料源としては、安定した組成の海の泡の方が生態学的に重要です。海の泡はより長く持続し、海洋環境内で栄養素を輸送することができるからです。^[3]崩壊時間が長いほど、海の泡に含まれるエネルギーが食物連鎖の上位の栄養段階に上がる可能性が高くなります。^[3]たとえばファンディ湾では、管内に生息する端脚類のCorophium v​​olutator は、環境中の海の泡に由来する糖とアミノ酸から、栄養所要量の 70% を摂取できる可能性があります。ただし、時には海の泡がこの種のために有毒であることがわかりました。高濃度のフェノール類や、海面から海の泡に混入した重金属や農薬が時折存在することが、その毒性の一因であると考えられています。^[6]南アフリカのケープ半島の西海岸では、強い西風が吹く時期に、大きなケルプ床のある沿岸海域で海泡が頻繁に発生します。このような状況で発生する泡は、海泡に有機物が含まれているため、地元の生物にとって重要な食料源であると考えられています。[ 3 ^]

海の泡は、海洋環境内、時には潮間帯や陸上環境への生物と栄養素の両方の輸送手段としても機能します。波の作用により、泡が潮間帯に堆積し、潮が引いたときにそこに留まり、栄養素を潮間帯に運びます。^[6]さらに、海の泡は風の強い状態で空中に浮かび、海洋と陸上の環境の間で物質を輸送します。^[2]海の泡の物質輸送能力は、大型藻類の繁殖体がさまざまな微小環境に運ばれる可能性があるため、大型藻類生物にも有益であると考えられており、潮汐地形に影響を与え、新しい可能性のある生態学的相互作用に貢献します。^[9]海の泡は湿った環境であるため、藻類の胞子にとって適した生息地であり、繁殖体が基質に付着して拡散のリスクを回避できます。^[9]海の泡に菌類が含まれている場合、沿岸生態系の植物や動物の残骸の分解を助けることもできます。^[2]

さらに、海の泡は多くの海洋微生物の生息地です。いくつかの研究では、海の泡にはさまざまな微小植物プランクトン、ナノ植物プランクトン、珪藻類のグループが存在することが示されています。植物プランクトングループは、海面膜や上部遠洋域よりも大幅に多く存在していました^[7]

天然の海の泡は、本来は有毒ではないが、藻類の繁殖、化石燃料の生産と輸送、雨水の流出によって生じた表層ミクロ層の高濃度汚染物質にさらされる可能性がある。^{[1]これらの汚染物質は、泡に}吸着することで有害な海の泡の形成に寄与する。泡が破裂して海水しぶきやエアロゾルの形で毒素を大気中に放出したり、泡の中に残留したりすることがある。エアロゾルや破裂した泡から放出された毒素は、人間が吸入する可能性がある。海の泡を生息地とする微生物は、汚染物質にさらされやすくなっている。^{[10]その結果、これらの有毒物質は栄養}食物網に組み込まれる可能性がある。^[1]

泡は有害藻類ブルーム（HAB）の分解に続いて形成されることがある。これらは主に藻類で構成されるが、渦鞭毛藻類やシアノバクテリアで構成されることもある。^[11]ブルーム内の藻類のバイオマスは、海面ミクロ層の海の泡に統合される。^[9]影響を受けた海の泡が分解すると、藻類の毒素が空気中に放出され、呼吸器系の問題を引き起こし、時には喘息発作を引き起こす。^[12] オランダの研究で観察されたように、Phaeocystis globosaは問題のある藻類の一種である。 ^[11]その高いバイオマス蓄積により、大量の有毒な泡を作り出し、しばしば海岸に打ち寄せる。P . globosaのブルームは、栄養素が豊富な地域で発生し、多くの場合、雨水流出と富栄養化が多発する沿岸地域に関連している。泡の形成は通常、沖合での藻類の大量発生の約2週間後に起こるにもかかわらず、研究によると泡の発生はP. globosaによる藻類の大量発生と直接相関関係にあることが示唆されている。P. globosaの有機物は海面に浮遊しながら分解するのが観察されたが、水柱の下層では観察されなかった。P . globosaは大きな泡の形成により一般の人々がビーチを楽しむのを妨げるため、迷惑な種ともみなされている。^[11]

海の泡は、海水が攪拌されて海洋表層の有機物と混ざることでよく発生しますが、人間の活動が過剰で有毒な泡の生成に寄与している場合もあります。^[1]海面ミクロ層に蓄積する有機油、酸、タンパク質に加えて、石油の生産と輸送、合成界面活性剤、農薬の使用に由来する化合物が海面に入り、泡に取り込まれる可能性があります。存在する汚染物質は、生成された泡の持続性にも影響を与える可能性があります。タンカーから排出された原油、エンジンオイル、下水、汚染された流出水からの洗剤は、より長持ちする泡を作り出す可能性があります。^[1]ある研究では、残留性有機汚染物質であるポリ塩化ビフェニル（PCB）が海の泡に蓄積していることがわかりました。^{[10]一部の専門家や保健当局は、} PFASで汚染された湖や川、海の泡との接触を避けることを推奨しています。これらの物質は海の泡に高濃度で蓄積することが判明しているためです。^{[13] [14] [15]}人為的なマイクロプラスチック汚染は砕波時に蓄積し、海の泡の安定性を高める可能性がある。^[16]

天然ガスターミナルは、海水を使用して天然ガスを液化天然ガスに変換するプロセスにより、改質泡の生成に寄与しているとされている。^[17]ある研究では、液化天然ガスターミナルの近くで生成された泡には、従属栄養原核生物（古細菌と細菌）とシアノバクテリアが非常に多く含まれていることが示された。これらの原核生物は、ターミナルから排出された化学物質をリサイクルすることができ、それが微生物の成長を促進した。さらに、ターミナルのすぐ近くで生成された泡では、総有機炭素（TOC）とプランクトンバイオマスのレベルが高かったことが記録された。有機炭素は、原核生物に吸収され、草食動物に摂取された後、遠洋食物連鎖に容易に移行した。^[17]

• 2007年8月24日:ニューサウスウェールズ州北部のヤンバ海岸で大規模な海泡が発生した。^{[18] [19] [20]}
• 2008年1月から2月：クイーンズランド州サンシャインコーストのカラウンドラとポイントカートライトで発生した海泡現象が世界中のメディアの注目を集めた。^{[21] [22] [23]}
• 2011年12月：ランカシャー州クリーヴリーズの海岸道路が、高さ1メートルの海の泡で水浸しになった。^[24]
• 2012年：メリーランド州オーシャンシティでのハリケーン・アイリーンの生中継中、タッカー・バーンズは海の泡に覆われた。^[25]
• 2012年9月24日〜25日：嵐と強風により、アバディーンのフットディー地区の海岸は海の泡に覆われた。^[26]
• 2013年1月27日～28日：オーストラリア、クイーンズランド州のサンシャインコーストでは、熱帯低気圧オズワルドの影響で大量の泡が陸地に打ち上げられた。^[27]
• 2016年6月：嵐によりオーストラリア東海岸全域で海泡が発生した。^[28]
• 2017年3月28日：オーストラリアのクイーンズランド州サリナビーチでサイクロンデビーによる海泡が発生した。 ^[29]
• 2017年10月16日：ハリケーン・オフィーリアがランカシャー州クリーヴリーズを泥水で覆った。 ^[30]
• 2018年1月：嵐エレノアによりヨーロッパ沿岸全域に広範囲の泡が出現。^[31]
• 2019年10月11日：亜熱帯暴風雨メリッサがマサチューセッツ州ハルのナンタスケットビーチに海の泡をもたらした。^[32]
• 2020年1月21日：暴風雨グロリアがスペインのトッサ・デ・マールを襲い、大規模な洪水に加えて厚い海の泡が発生。^[33]
• 2020年5月11日：オランダでサーファー5人が死亡。厚さ2メートルを超える海の泡の中で方向感覚を失い、溺死したとみられる。^[34]
• 2020年7月13日：南アフリカ、ケープタウンの嵐^[35]

• アフロディーテ#誕生
• 泡線 – 淡水の水路や水域の表面に泡が蓄積したもの
• スプム島 – 南極のパーマー諸島にある島

ウィキメディア・コモンズには、海の泡に関連するメディアがあります。

• 2007 年 4 月の嵐の写真ギャラリー、ウェイバックマシンで 2010 年 9 月 26 日にアーカイブ、レーン記念図書館、ニューハンプシャー州ハンプトンの 2010 年 11 月 5 日にアクセス
• 海の波に泡がどのように形成されるか、New Scientist、第1837号、1992年9月5日。記事のプレビュー。2010年11月5日にアクセス。
• 白い泡がアバディーン海岸を覆う —ガーディアンビデオ。2012 年 9 月 25 日にアクセス
• YouTube の Sea Foam 動画
• 泳いでいる人を覆う海の泡、オーストラリア ゴールドコースト