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海底とは、海の底のことです。あるいは、海底、海底、海洋底、海洋底とも呼ばれます。世界のすべての海洋の底は、海底と呼ばれています。
地球規模の海洋の海底構造はプレートテクトニクスによって支配されています。海洋の大部分は非常に深く、その海底は深海平原として知られています。海底拡大によって、主要な海洋盆地の中心線に沿って中央海嶺が形成され、そこでは海底が周囲の深海平原よりもわずかに浅くなっています。深海平原から、海底は大陸に向かって上方に傾斜し、深いものから浅いものへと順に、大陸斜面、大陸棚、大陸棚となります。堆積物コアの深さなど、海底自体の深さは「海底下の深さ」として知られています。海底と最も深い水域の生態環境は、生物の生息地としてまとめて「底生生物」として知られています。
世界の海洋の海底の大部分は、海洋堆積物の層で覆われています。これらの堆積物は、物質の起源や組成によって分類され、陸起源（陸源性）、生物起源（生物起源性）、化学反応起源（水素起源性）、宇宙起源（宇宙起源性）のいずれかに分類されます。サイズによって分類すると、これらの堆積物は、泥として知られる粘土やシルトと呼ばれる非常に小さな粒子から、砂や岩塊などの大きな粒子まで多岐にわたります。
海底の特徴は、堆積物輸送の物理法則と、海底およびその上の海水に生息する生物の生物学的特性によって決まります。物理的には、海底堆積物は陸上の物質の侵食や、火山灰などのまれな供給源から生じることが多いです。海流は堆積物を輸送し、特に浅瀬では潮汐エネルギーと波のエネルギーによって海底堆積物が再懸濁されます。生物学的には、海底堆積物内に生息する微生物が海底の化学組成を変化させます。海洋生物は、海底内と海水の両方で堆積物を生成します。例えば、ケイ酸塩または炭酸カルシウムの殻を持つ植物プランクトンは表層海洋で豊富に繁殖し、死ぬと殻が海底に沈んで海底堆積物になります。
海底に対する人間の影響は多岐にわたります。海底に対する人間の影響の例としては、探査、プラスチック汚染、鉱業や浚渫作業による開発などが挙げられます。海底をマッピングするために、船舶は音響技術を使用して世界中の水深をマッピングします。潜水艇は、研究者が熱水噴出孔などの独特な海底生態系を研究するのに役立ちます。プラスチック汚染は地球規模の現象であり、海洋は世界の水路の最終目的地であるため、世界のプラスチックの多くは海洋に流れ込み、一部は海底に沈みます。海底の開発には、深海採掘による硫化物鉱床からの貴重な鉱物の抽出や、建設や海岸養浜のために浅瀬から砂を浚渫することが含まれます。
ほとんどの海洋は、共通の物理現象、主に地殻変動と様々な供給源からの堆積物によって形成される共通の構造を持っています。海洋の構造は、大陸から始まり、通常は大陸棚から始まり、海洋への急な傾斜である大陸斜面を経て、海底の始まりであり主要な領域である地形的な平野である深海平原に達します。大陸斜面と深海平原の境界は通常、より緩やかな傾斜を持ち、大陸斜面を流れ落ちる堆積物によって形成される大陸隆起帯と呼ばれます。
中央海嶺は、その名の通り、大陸間のすべての海洋の中央を貫く山脈です。通常、この海嶺の縁に沿って地溝帯が走っています。プレート境界には、中央海嶺から海溝へのマントル循環運動によって形成された深い谷である海溝が存在します。 [ 1 ]
ホットスポット火山島は、プレートがホットスポット上を通過する際に周期的に噴火する火山活動によって形成されます。火山活動が活発な地域や海溝には熱水噴出孔があり、高圧で極めて高温の熱水と化学物質が、周囲の通常は非常に冷たい海水に放出されます。
深海は、その深さに応じて、塩分濃度、圧力、温度、海洋生物などの特徴が異なる層またはゾーンに分けられます。深海平原の上部には深海帯があり、その下限は約 6,000 m (20,000 フィート) にあります。海溝を含む超深海帯は 、6,000 ～ 11,000 メートル (20,000 ～ 36,000フィート) の間にあり、最も深い海洋ゾーンです。[ 2 ] [ 3 ]
海底下の深さは、地質学、古生物学、海洋学、岩石学で使用される垂直座標です（海洋掘削を参照）。 「mbsf」（「海底下のメートル」を意味する）という頭字語は、海底下の深さを表す一般的な慣例です。[ 4 ] [ 5 ]
海底堆積物の起源は様々で、河川や風によって海に運ばれた浸食された陸地物質、海洋生物の排泄物や分解物、そして宇宙からのものを含む海水中の化学物質の沈殿物などがあります。海底堆積物には大きく分けて4つの種類があります。
陸源堆積物は、海底で最も多く見られる堆積物です。陸源堆積物は大陸からやってきます。これらの物質は大陸から侵食され、風と水によって海に運ばれます。河川堆積物は、粘土、シルト、泥、氷河粉など、河川や氷河によって陸から運ばれます。風成堆積物は、塵や火山灰など、風によって運ばれます。[ 7 ]
生物起源堆積物は、海底で次に多い物質です。生物起源堆積物は、生物によって生物学的に生成されます。少なくとも 30% の生物起源物質で構成される堆積物は「軟泥」と呼ばれます。軟泥には、石灰質軟泥と珪質軟泥の 2 種類があります。プランクトンは海洋水中で成長し、海底で軟泥となる物質を生成します。石灰質軟泥は、主に円石藻などの植物プランクトンや有孔虫などの動物プランクトンに見られるカルシウム殻で構成されています。これらの石灰質軟泥は、それより深い場所ではカルシウムが溶解するため、約 4,000 ～ 5,000 メートルより深い場所では見つかりません。[ 8 ]同様に、珪質軟泥は、珪藻などの植物プランクトンや放散虫などの動物プランクトンの珪質殻が主体です。これらのプランクトン生物の生産性に応じて、これらの生物が死んだときに蓄積される殻の物質は、1000 年ごとに1 mm から 1 cmの速度で蓄積される可能性がある。 [ 8 ]
水素質堆積物はまれです。これらは、温度や圧力などの海洋条件の変化によってのみ発生します。宇宙起源の堆積物はさらにまれです。水素質堆積物は、海水から沈殿する溶解化学物質から形成されます。または、中央海嶺に沿って、 周囲を循環する 300 °C を超える水を持つ岩石に金属元素が結合することによって形成されることがあります。これらの元素が冷たい海水と混ざると、冷却された水から沈殿します。[ 8 ]マンガン団塊として知られるこれらは、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、銅などのさまざまな金属の層で構成されており、常に海底の表面に見られます。[ 8 ]
宇宙起源堆積物は、彗星や小惑星などの宇宙の残骸であり、地球に衝突したケイ酸塩や様々な金属から構成されている。[ 9 ]
堆積物を記述するもう 1 つの方法は、記述的分類によるものです。これらの堆積物のサイズは、1/4096 mm から 256 mm 以上まで様々です。異なるタイプは、巨礫、玉石、小石、顆粒、砂、シルト、粘土で、それぞれ粒子が細かくなります。粒子のサイズは、堆積物の種類とそれが生成された環境を示します。大きな粒子はより速く沈み、速い流れの水 (高エネルギー環境) によってのみ押し流されますが、小さな粒子は非常にゆっくりと沈み、わずかな水の動きによって浮遊し、水がそれほど速く流れていない状況で蓄積されます。[ 11 ]これは、堆積物の大きな粒子は高エネルギーの条件下で集まり、小さな粒子は低エネルギーの条件下で集まる可能性があることを意味します。
ベントスとは、川、湖、または海の底、底、またはその近くに生息する生物群集のことである。 [ 12 ]この群集は、海岸沿いの潮だまりから大陸棚、そして深海まで、海洋または淡水の堆積環境内またはその近くに生息している。
1891年にヘッケルによって造語されたベントスという用語は、ギリシャ語の名詞βένθος「海の深さ」に由来する。 [ 13 ] [ 12 ] [ 14 ]ベントスは、海だけでなく淡水生物学でも、小川、川、湖などの淡水域の底に生息する生物を指すのに使われる。 [ 15 ]また、時折使われる同義語であるベントンもある。[ 16 ]ベントスは、より緩やかで非公式に、底生生物または底生食者とも呼ばれる。
光は浅い海底生態系にとって重要なエネルギー源です。しかし、光は深海に到達する前に吸収されてしまうため、深海の底生生態系のエネルギー源は、水柱の上層部から深海へと漂流してくる有機物であることが多いのです。こうした死骸や腐敗物が底生食物連鎖を支えており、底生域に生息する生物のほとんどは腐肉食動物または腐食動物です。
深海の圧力に適応した多くの生物は、水柱の上層部では生存できない。圧力差は大きい（水深10メートルごとに約1気圧）。 [ 17 ]
比較的特徴のない外洋域と比べると、底生域は物理的に多様な生息環境を提供します。光量や温度、水深、潮間帯への浸水範囲など、利用できる範囲は非常に広く、海底の堆積物の種類も多岐にわたります。穴を掘る動物は、泥、粘土、砂などの柔らかく緩い堆積物の中で身を守り、餌を見つけることができます。カキやフジツボなどの固着性の種は、硬い岩盤にしっかりと付着することができます。成体になると同じ場所に留まり、移動性の動物が避難できる窪みや隙間を形成します。このように底生域の生息環境が多様であるため、底生生物の種も多様化しています。底生動物の種数は100万種を超え、これは外洋動物の種数（大型動物プランクトン約5000種、外洋魚類約2万2000種、海洋哺乳類約110種）をはるかに上回ります。[ 18 ]
底生生物は底生帯に生息する生物であり、水柱の他の場所に生息する生物とは異なります。底生帯内でも、基質、光の透過、温度、塩分などの要因の変化により、垂直方向に明確に区別される生物群に違いが生じます。[ 19 ]深海の圧力に適応した多くの生物は、水柱の上層部では生存できません。圧力差は非常に大きい場合があり（水深10メートルごとに約1気圧）、多くの生物は基質（底）上または底層の上層部に生息するように適応しています。生息地では優占種とみなされることもありますが、レモンザメなどのメジロザメ科の捕食対象となることもよくあります。[ 20 ]
光は海水中に深く届かないため、底生生態系のエネルギー源はしばしばマリンスノーである。マリンスノーとは、水柱の上層部から深海に漂流する有機物である。[ 21 ]この死んだり腐敗したりした物質が底生食物連鎖を支えている。底生域の生物のほとんどは腐肉食動物または腐食動物である。一部の微生物は化学合成によってバイオマスを生成する。
底生生物は、海底に生息するか、海底の数センチメートル下に生息するかによって、2つのカテゴリーに分けられます。海底の表面に生息するものは、表層動物（エピファウナ）と呼ばれます。[ 22 ]海底に潜って生息するものは、内生動物（インファウナ）と呼ばれます。[ 19 ]高圧下で繁殖する好圧性生物を含む極限環境生物もそこに生息している可能性があります。
海底地形（海洋地形または海底地形）とは、陸地（地形）が海と接する部分の形状を指します。これらの形状は海岸線沿いでは明らかですが、水中でも重要な形で現れます。海洋生息地の有効性は、これらの形状によって部分的に決定されます。これには、海流との相互作用や海流の形成、そしてこれらの地形が深度を増すにつれて日光が減少する方法などが含まれます。潮汐ネットワークは堆積プロセスと流体力学のバランスに依存しますが、人為的影響は、あらゆる物理的要因よりも自然システムに大きな影響を与える可能性があります。[ 23 ]
海洋地形には、沿岸の河口や海岸線から大陸棚やサンゴ礁に至るまでの沿岸および海洋の地形が含まれます。外洋のさらに沖合には、海嶺や海山などの水中および深海の地形が含まれます。水没した表面には、地球規模の中央海嶺系、海底火山[ 24 ]、海溝、海底峡谷、海洋台地、深海平原などの山岳地形があります。
海洋の質量は約 1.35 × 10です18トン、つまり地球の総質量の約4400分の1。海洋は3.618 × 10⁶平方キロメートルの面積を覆っている。 面積は8 km 2、平均水深は3,682 mで、推定体積は1.332 × 109 km 3 . [ 25 ]
海底の各地域には、共通の堆積物組成、典型的な地形、その上の水層の塩分濃度、海洋生物、岩石の磁気方向、堆積作用など、それぞれ固有の特徴があります。海底の特徴としては、平坦な深海平原、中央海嶺、深海溝、熱水噴出孔などが挙げられます。
海底地形は、地殻構造が堆積物の層で覆われている場所では平坦です。たとえば、海洋の深海平原地域は比較的平坦で、多くの堆積物の層で覆われています。 [ 27 ]これらの平坦な地域の堆積物は、河川からの陸地侵食堆積物、熱水噴出孔からの化学的に沈殿した堆積物、微生物の活動、海底を侵食して堆積物をより深い海に運ぶ海流、植物プランクトンの殻物質など、さまざまな供給源から来ています。
海底が活発に拡大し、堆積が比較的少ない場所、例えば北大西洋や東大西洋では、数千キロメートルにも及ぶ直線状の「亀裂」や「噴出口」として、元の地殻変動がはっきりと見て取れる。これらの海底山脈は中央海嶺として知られている。[ 6 ]
海底の他の環境には、熱水噴出孔、冷湧水、浅瀬などがあります。熱水噴出孔周辺の深海には海洋生物が豊富に生息しています。[ 28 ]人間やほとんどの脊椎動物に有毒な化学物質を放出する噴出孔であるブラックスモーカーやホワイトスモーカーの周辺では、深海の海洋生物の大規模な群集が発見されています。この海洋生物は、極端な温度差（通常150度の低下）とバクテリアによる化学合成の両方からエネルギーを得ています。塩水プールも海底の特徴の一つで、[ 29 ]通常は冷湧水とつながっています。浅瀬では、海底にはサンゴ、魚、藻類、カニ、海藻、その他の生物などの海洋生物によって作られた堆積物が生息しています。
海底は、アルビンなどの潜水艇や、ある程度は特殊な装備を装着したスキューバダイバーによって探査されてきた。熱水噴出孔は、1977年に水中カメラプラットフォームを使用した研究者によって発見された。 [ 28 ]近年、海洋表面地形の衛星測定により、海底の非常に鮮明な地図が示されており、[ 30 ]これらの衛星由来の地図は、海底の研究と探査に広く使用されている。
2020年、科学者たちはオーストラリア沿岸から約300km沖合の深さ約3kmの6つの海域を調査し、地球の海底に現在どれだけのマイクロプラスチックが存在するかについて、おそらく最初の科学的推定値を作成した。彼らは、マイクロプラスチックの非常に変動する量が、表面のプラスチックと海底の傾斜角度に比例することを発見した。1cm3あたりのマイクロプラスチックの質量を平均することで、地球の海底には約1400万トンのマイクロプラスチックが含まれていると推定した。これは、以前の研究のデータに基づいて推定した量の約2倍であるが、沿岸地域にははるかに多くのマイクロプラスチック汚染が存在することが知られているため、両方の推定値を「控えめ」と呼んでいる。これらの推定値は、Jambeckら（2015）によると、現在年間に海洋に流入していると考えられているプラスチックの量の約1～2倍である。[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]
底引き網漁は、海底に沿ってトロール網（漁網の一種）を曳く漁法です。これは「曳き漁」とも呼ばれます。科学界では、底引き網漁は底生トロール漁と底層トロール漁に分類されます。底生トロール漁は海底で網を曳く漁法で、底層トロール漁は海底のすぐ上で網を曳く漁法です。底引き網漁は、網を水柱の上の方で曳く中層トロール漁（遠洋トロール漁とも呼ばれる）とは対照的です。中層トロール漁はカタクチイワシやサバなどの遠洋魚を捕獲しますが、底引き網漁は底生魚（底魚）とタラ、イカ、エビ、メバルなどの半遠洋魚の両方を対象とします。
底引き網漁はトロール船で行われ、小型のオープンボート（出力30 馬力（22kW ））から大型の工場式トロール船（出力10,000 馬力（ 7,500kW））まで様々です。底引き網漁は、1隻のトロール船で行うことも、2隻のトロール船が協力して行う（ペアトロール）こともできます。
底引き網漁による世界の漁獲量は年間3,000万トン以上と推定されており、これは他のどの漁法よりも多い量である。[ 34 ]底引き網漁の環境への影響に対する懸念から、混獲を減らすためにウミガメ排除装置を追加するなど、漁具の設計変更や、海洋保護区など底引き網漁が許可されている場所の制限が行われてきた。[ 35 ] 2021年の論文では、底引き網漁は海底の二酸化炭素をかき乱すことで年間6億～15億トンの二酸化炭素を排出していると推定されており、これはドイツや航空業界の排出量とほぼ同等である。[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]しかし、これらの値は非常に不確実であり、過大評価であると批判されている。[ 39 ] [ 40 ]底引き網漁を制限するための国際的な試みは効果を上げていない。
深海採掘とは、深海の海底から鉱物を採掘することです。商業的に重要な主な鉱石は多金属団塊で、主に深海底平原 の水深4～ 6km（2.5～3.7 マイル）に存在します。クラリオン・クリッパートン海域（CCZ）だけでも、これらの団塊が210億トン以上存在し、銅、ニッケル、コバルト、マンガンなどの鉱物がその重量の約30%を占めています。[ 42 ]世界の海底には1億2000万トン以上のコバルトが存在すると推定されており、これは陸上の埋蔵量の5倍に相当します。[ 43 ]
研究によると、中層採掘技術によって発生するプルームは、最初の採掘区域を超えて海洋生物に深刻な影響を与えるボトムアップ型の生態系影響を引き起こす可能性があることが示されている。[ 44 ]
2024年7月現在、探査ライセンスのみが発行されており、商業規模の深海採掘事業はまだ行われていない。国際海底機構（ISA）は国際水域における鉱物関連活動すべてを規制しており、これまでに31件の探査ライセンスを付与している。内訳は、多金属団塊（主にCCZ）に関するものが19件、中央海嶺の多金属硫化物に関するものが7件、西太平洋のコバルトに富む地殻に関するものが5件である。[ 45 ] ISAによる規制が完了すると予想される2025年までに深海採掘を開始しようという動きがある。[ 46 ] [ 47 ]
2025年4月、トランプ米大統領は、 1980年の深海底硬質鉱物資源法を引用し、海洋大気庁に対し、国際水域および米国領海での採掘許可を迅速化するよう指示する大統領令に署名した。 [ 48 ]
深海採掘は、ノルウェーなどの国の排他的経済水域（EEZ）で検討されており、ノルウェー政府は2024年1月に、企業が2025年に探査許可を申請できるようにする意向を発表した。2024年12月、ノルウェーの探査ライセンス付与開始計画は、社会主義左翼党（SV）が政府予算に関する交渉の一環として計画されていたライセンス付与ラウンドを阻止したため、一時的に保留された。[ 49 ] [ 50 ] 2022年、クック諸島海底鉱物資源庁（SBMA）は、EEZ内のコバルトに富む多金属団塊の探査ライセンスを3件付与した。[ 51 ] 2025年、クック諸島が深海採掘に焦点を当てた中国との協定に署名したことが発表された。 [ 52 ]パプアニューギニアは、環境影響評価書に重大な欠陥や不備があることを指摘した3つの独立したレビューにもかかわらず、ソルワラ1プロジェクトの国家水域における深海採掘許可を承認した最初の国であった。[ 53 ]
提案されている深海採掘の最も一般的な商業モデルは、キャタピラ式油圧コレクターとライザーリフトシステムを使用して、採掘した鉱石を動的測位を備えた生産支援船に運び、その後、余剰分を水深2,000メートルより下の水柱に投棄するというものです。関連技術には、ロボット採掘機、水上船、オフショアおよびオンショアの金属精錬所などがあります。[ 54 ] [ 55 ]深海金属は、鉄鋼業の主要投入物として最も広く使用されているニッケルとマンガンが大部分を占めていますが、風力発電所、太陽エネルギー、電気自動車、バッテリー技術でも多くの深海金属が使用されています。[ 54 ]電気自動車用バッテリーは、深海採掘を促進する重要な金属需要の主要な推進力であり、航空宇宙および防衛技術、インフラストラクチャの生産需要も同様です。[ 56 ] [ 57 ]
深海採掘の環境への影響は議論の的となっている。[ 58 ] [ 59 ]グリーンピースや深海採掘キャンペーン[ 60 ]などの環境擁護団体は、海底採掘は深海の生態系を破壊し、重金属を含むプルームによる汚染を広げる可能性があると主張している。 [ 61 ]批判者たちは一時停止[ 62 ] [ 63 ]または永久禁止[ 64 ]を求めている。反対運動は、対象となる金属に依存する企業を含む一部の業界関係者の支持を得た。ノルウェー、クック諸島、インド、ブラジルなど、排他的経済水域（EEZ）内に大きな鉱床を持つ国々は、この問題を検討している。[ 65 ] [ 66 ]
2021年現在、海洋採掘の大部分は、建設用の砂、シルト、泥が豊富にあり、イルメナイトやダイヤモンドを含む鉱物豊富な砂がある、200m未満のはるかに浅い水深での浚渫作業を使用している。[ 67 ] [ 68 ]
海底の上や下には、難破船や沈没した町など、歴史的に重要な考古学的遺跡が存在する。この水中文化遺産は、ユネスコ水中文化遺産保護条約によって保護されている。この条約は、国際的な法的枠組みを提供することで、略奪や歴史的・文化的情報の破壊または喪失を防ぐことを目的としている。[ 69 ]
我々は海洋掘削計画（ODP）の海底深度（mbsf）に関する慣例に従う。
海底下メートル（mbsf）
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