海洋の生物生産を支える鉄河川からの物質流入が、海洋の生物生産に影響を与える可能性について

久万健志（北海道大学大学院水産科学研究科）

海洋における鉄の化学形態と溶存鉄濃濃度は十分あるにもかかわらず、鉄制限を受け度ている海域 （High Nutrient Low Chlorophyll:酸化環境下における海水中の鉄のほとんどHNLC 海域）も存在している。

は、３価の粒状水酸化鉄として存在していると３価鉄の溶解度極小値を示す深度以下での考えられており、海水におけるその溶解度及び３価鉄の溶解度及び溶存鉄濃度の増加は、栄養溶解速度は極めて小さいとされている（Waite,

塩と同様、生物起源粒子の分解過程で放出され。しかしながら、海洋には３価鉄と溶存
2001）た有機リガンドと鉄によるものと推察される。

有機錯体鉄を形成する有機リガンドの存在が表層での植物プランクトンまたはシアノバク多数報告されるようになった（van den Berg,テリアから放出された有機リガンドの化学成。
1995; Rue and Bruland, 1995; Kuma et al., 1996）

分と異なり、中層及び深層での生物の分解及び近年、我々の北太平洋外洋域での３価鉄の溶解変成により生成された海産性フミン物質的な度の鉛直分布は、表層混合層で高く、50–200mものと考えられ、中深層での溶存鉄濃度を支配で極小値を示し、その後、深度とともに増加すする重要な因子である（Kuma et al., 2003; Tani et

る傾向にある（Kuma et al., 1998; Nakabayashi et。このように、中深層で生成される鉄al., 2003）。これは、固体のal., 2001, 2002; Tani et al., 2003）と有機リガンドについても、北部北太平洋の湧３価の水酸化鉄と無機的な海水との溶解平衡昇域での藻類による鉄摂取と、その後の増殖にからだけでは説明できず、天然海水には３価鉄重要な役割を果たしていると考えられ、海洋にと溶存有機錯体鉄を形成する有機リガンドのおける基礎生物生産を支える重要な因子であ存在を示している。表層混合層での高い３価鉄る。の溶解度は、植物プランクトンまたはシアノバクテリアから放出された３価鉄と溶存有機錯藻類による鉄摂取及び増殖機構

体鉄を形成する有機リガンドによるものと推

藻類にとって、鉄は必須微量金属元素の一つ察され、藻類による鉄摂取及び増殖に重要な役であり、植物プランクトンの光合成系や呼吸系割を果たしていると考えられる。鉛直混合の激における電子伝達、クロロフィルの生合成、硝しい冬期を除けば、外洋表層混合層の溶存鉄は酸及び亜硝酸の還元などに深く関与しており、極端に低く（0.0–0.1nM 程度）、藻類によって摂藻類増殖に不可欠な元素である。しかしながら、取されていることが示されている。また栄養塩

藻類による鉄の摂取機構については、いまだよく解っていないのが現状である。

る可能性があり、その海域での生物生産を支え一般的に、無機の金属イオン種を摂取するとる最も重要な因子であろう。また、ある種の藻いう Free-ion Activity Model (Campbell, 1995) に類は、直接フルボ酸 鉄錯体から鉄を摂取して従う。例えば、藻類の鉄摂取速度及び比生長速いる可能性も示唆されている。

度は、(1) 無機の海水中に存在する３価の粒状水酸化鉄と溶解平衡にある、溶存鉄濃度（溶解アムール川からの鉄の供給が、オホー度）と粒状水酸化鉄の溶解速度に関係するツク海の生物生産に影響を与える可能(Wells et al., 1983; Kuma and Matsunaga, 1995)。(2)性について

海水中の３価鉄が溶存有機錯体鉄として存在

上記の河川及び海水における、鉄の存在形態

した場合、溶存有機錯体鉄から鉄が解離（光化並びに藻類による溶存鉄（無機鉄イオン種、有学反応、有機リガンドの分解反応、金属イオン機錯体鉄）の取り込み機構からすると、アムーの交換反応等）する速度と関係し、解離した無ル川からオホーツク海への溶存鉄（フルボ酸—機鉄イオン種を藻類が摂取する (Kuma et al.,鉄錯体）の供給量と、その供給がどのくらいの1999 and 2000)。しかし、ある種の植物プランク範囲まで広がっているかが重要である。また、トンやシアノバクテリアは、直接溶存有機錯体

アムール川からの鉄の供給のどの程度が、オホ鉄を利用できる機能を備えているとの報告もーツク海の生物生産に寄与しているかを見積ある (Hutchins et al., 1999; Maldonado and Price,もる必要が在る。

1999)。

以上のことから、鉄に関して、アムール川及びオホーツク海で何をすべきか列記すると、河川からの供給される鉄の化学形態と(1)アムール川(1)アムール川

藻類による鉄摂取a) 河川水中の溶存及び Total 鉄濃度、溶存鉄

河川水中の溶存鉄のほとんどは、フミン物質の化学形態（フルボ酸 鉄錯体）と有機錯体（フルボ酸 鉄錯体）を形成していb) 河川水中のフミン物質（フルボ酸）ると考えられる。しかしながら、河川水が海水c) 河川水中の栄養塩と混合する河口及び沿岸域では、河川水中に存d) アムール川からオホーツク海への上記物

在する溶存有機錯体鉄は、海水と混合すること質の供給量を見積もる。

による平衡のずれで鉄が解離（金属イオンの交(2)オホーツク海
2)オホーツク海

換反応等：Stumm and Morgan, 1996）し、生物a) オホーツク海での溶存及び Total 鉄濃度と利用可能な無機鉄イオン種濃度が増加するで3 価鉄の溶解度（有機リガンド：フミン物あろうと考えられる（Kuma et al., 1999）。一般質）測定により、どのくらいの範囲までアに、藻類による鉄取り込み速度は、周囲の無機ムール川起源の鉄が影響しているか検証す

鉄イオン濃度に依存しており (Sunda, 2001)、特る。また、栄養塩濃度、クロロフィル a 量に河川水の影響を強く受ける海域では、生物利と溶存鉄濃度の関係についても測定する必用可能な無機鉄イオン濃度が過飽和状態にな要がある。

b) オホーツク海での河川起源のフミン物質

参考文献と海産性フミン物質との違いと、どのくらCampbell, P. G. C. (1995) Interactions between

いの範囲までアムール川起源のフミン物質

Trace Metals and Aquatic Organisms: A Critiqueが影響しているか検証する。

of the Free-ion Activity Model, p. 45–102. In A.

c) 上培養実験にて、アムール川からの物質流Tessier and D. R. Turner [eds.], Metal Speciation

入、特に鉄供給が現在のオホーツク海の生and Bioavailability in Aquatic Systems. Wiley

物生産をどのくらい支えているのかを、鉄Hutchins, D. A., A. E. Witter, A. Butler and G. W.

コントロール培養実験から検証する。またLuther III (1999) Competition among marine

藻類の生理活性についても調べる必要があ

phytoplankton for different chelated iron species.

るであろう。

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