海洋における物質循環、特に炭素及びそれに関連した物質の循環は、気候変動と密接な関係があることが分かっているため、今まで多くの海域で集中的かつ系統的な観測研究が行われてきました。特に北西部北太平洋は、年間通しての海水温度が低く、しかも冬季には、荒天時が多いため、この海域では、二酸化炭素をはじめとする物質が大気・海洋間で活発にガス交換^*1を行っていると考えられています。しかしながら当海域における冬季のガス交換の測定は、荒天のために極めて困難であるため、ほとんどデータが得られていないのが現状です。また、同海域は、栄養塩の蓄積された深層水（詳細は『海底長期観測ステーションと海底地震総合観測システム』を参照のこと）の湧昇海域でもあることから、植物プランクトンによる基礎生産力が年間を通して高くなっています。特にこの海域では、数多い植物プランクトンの中でも大型で、しかも効率よく二酸化炭素を固定するケイ藻類が優占種となっているため、表層で固定された二酸化炭素は、他の多くの物質とともに、中・深層へ活発に効率よく運ばれていくと考えられています。さらに、この海域には、北太平洋全域に広がる低塩分の中層水が存在することが確認されており、その移動・混合過程は、北太平洋の物質循環に重要な役割を果たしているといわれていますが、これについての総合的かつ長期的な調査は、未だ行われていません。そこで、海洋科学技術センターでは、1997年より、海洋地球研究船「みらい」を使い、同海域での本格的な海洋物質循環に関する調査に着手しました。

　

　

　

　

　

　地球の気候の変動は、約2万年、4万年、10万年に1度の周期で氷河期が訪れるという説^*1があるように、長い周期で変化をくり返しています。それゆえ地球の過去の気候変動を知ることは、未来の地球の気候変動を予測する上で極めて重要な問題です。それを知る一つの方法が、海底の堆積物、例えば「有孔虫」の調査・分析をすることです。「有孔虫」は、海洋の表層や海底の表面に生息する原生動物で、これらの多くは炭酸カルシウムの殻を持っていますが、その殻を形成する時に、その時々の海洋のいろいろな貴重な情報を殻の中に閉じ込めています。従って、プランクトンの種の推移や殻の中に存在する種々の元素や化学物質の詳細な分析を行うことにより、過去の地球の気候変動に関する重要な手がかりを得ることができるのです。また、酸素同位体^*2の比率を知ることにより、過去の地球上の氷の量を推測することができます。現在、海底堆積物のサンプリングは、ピストンコアラーとよばれる採泥機器などにより行われています。

　

　

　

　生物の多様性の変化が、地球環境の将来にどのような影響を与えるかを知ることは地球環境を保全するためにも極めて重要です。とりわけ海洋は、地球表面の約7割を占めていることから、そこに存在する海洋生態系の仕組みを定性的、定量的かつ時系列的に理解していくことが不可欠です。中でも沿岸域は、海洋の表面積の1割にも満たないにも関わらず、海洋全体の生物生産量の3〜4割を担っているといわれていますが、その主要な部分は、サンゴ礁と藻場の海域です。

　そこで、海洋科学技術センターでは、当面、潜水による科学的調査（科学潜水）を通してサンゴ礁海域の調査を行っていますが、今後は、この測定手法を国際的に標準化し、長期にわたって生態系の変動を国際的に監視する研究ネットワークを構築する予定です。

　

●沿岸域