国際的な研究チームが、北極海氷の下で窒素固定細菌が繁栄していることを発見し、地域の栄養素可用性に関する従来の仮定に挑戦した。このプロセスは、非シアノバクテリアによって駆動され、氷の融解に伴い藻類の成長を促進し、海洋のCO2吸収を強化する可能性がある。発見は、気候温暖化の中で北極の生態変化モデルを修正する必要性を示唆している。
北極海氷の急速な減少は、しばしば生態学的災害と見なされているが、新たに特定された栄養プロセスを通じて海洋生物を意外にも支える可能性がある。コペンハーゲン大学の主導する研究者たちは、氷の下で窒素固定が起こることを初めて確認し、遠隔の中央部地域でも発生することを示した。これは、海水中の窒素ガスをアンモニウムに変換する細菌が関与し、食物連鎖の基盤である藻類成長に不可欠な栄養素である。
「これまで、海氷の下では窒素固定が起こり得ないと考えられていた。なぜなら、窒素固定を行う生物の生活条件が悪すぎると仮定されていたからだ。私たちは間違っていた」と、筆頭著者で生物学科の元博士課程学生であるLisa W. von Friesen氏は語る。
他の海洋ではシアノバクテリアがこのプロセスを支配するのに対し、北極は非シアノバクテリアの細菌に依存している。最高の固定率は、融解が最も激しい氷の縁で観察された。これらの細菌は藻類からの溶存有機物を消費し、代わりに固定窒素を産生し、栄養循環を生み出す。気候変動が氷の被覆を減らすにつれ、この拡大する融解帯は窒素の可用性を増加させ、潜在的に藻類生産を増加させる可能性がある。
「つまり、北極海の利用可能な窒素量は、今日および将来の予測の両方で過小評価されてきた可能性が高い。これは、気候変動が海氷の被覆を減らし続ける中で、藻類生産の可能性も過小評価されてきたことを意味する」とvon Friesen氏は説明する。彼女は、藻類の増加が食物連鎖に波及し、プランクトン、魚類、より大きな海洋種に利益をもたらす可能性を付け加える。
この発見は炭素循環にも影響を及ぼす。藻類の増加は光合成を強化し、海洋が追加のCO2を吸収することを可能にする。「気候と環境にとって、これはおそらく良いニュースだ。藻類生産が増加すれば、北極海はより多くのCO2を吸収するだろう。なぜなら、より多くのCO2が藻類のバイオマスに固定されるからだ」と、筆頭著者で生物学科教授のLasse Riemann氏は述べる。しかし、彼は生物学的複雑さが確固たる予測を難しくし、モデルは今、北極変化を正確に予測するために窒素固定を組み込む必要があると警告する。
この研究は、氷壊船IB OdenとRV Polarsternによる2回の探検から得られ、中央北極海の13カ所でサンプルを収集し、北東グリーンランド沖やスヴァールバル諸島北部を含む地域をカバーした。デンマーク、スウェーデン、ドイツ、フランス、英国、その他の機関からの協力者らが関与し、2025年にCommunications Earth & Environmentに掲載された。