海洋における微量元素の溶存形に対する生物活動の影響の研究における新たな方法論
一色健司＊
めには，生物活動のどのような局面においてはじめに微量元素の溶存形に対する生物活動の影響

微 量元素 の溶存状態に影響を与えるような過は，あえて単純化をおそれなければ，微量元程が起こっているのかを明らかにすることが素の溶存形の無機形から有機形への変化と，必要であるが，そのためには海洋の現場にお酸化状態の変化という 2 つの観点から捉える

いて短時間スケールでの同 一水塊におけるきことができる．前者に関しては，ケイソウなめ細かな観測を行って現象を総体的に捉える

どの植物プランクトンが高い錯形成能力を有こととあわせて，制御された環境 下に おいてする排泄物を生産し，これが表層付近の海水徴量元素の溶存形に影響を与える 要囚 を個別の錯形成能力を担う物質であるらしいと考えにを明らかにしていくことが必要である．こられてきたが，最近，それを裏付けるようなのような問題意識から，従来は主 として生物観測事実や実験結果が多く報告されるように活動を直接把握する目的で用いられてきたなった．このような錯形成によって有機形微様々な培養のテクニックが，微量元素の溶存量元素がどの程度生成するかという観点から形との関わりを明らかにする研究にも用いら

みた海洋環境を微量元素に対する緩衝環境とれるようになってきた．ここでは，最近の試

仮に呼ぶことにすると，表層近傍における錯みの中から注目すべき方法を紹介し，次に 筆形成能力担持物質が主として植物プランクト者が現在注目している陸上施設を紹介する．

ンの排泄物に由来するものであるとすれば，タワータンクとケージカルチャター
ビドスタット

微量元素の溶存形変化を追うことによって生物による緩衝環境への影響を評価することが可能となる．一方，これらの排泄物は微量元素に対する錯形成能力が高いだけでなく，還Z h o u ら[ 1] はタワータンクとよばれる
直径 3. 7 m ，深さ 1 0. 5 m ，容積 1 1 7 m3

元作用も非常に強いと推定されるので，酸素の大型水槽を用いて春期ブルーム期の海洋環酸元素などの複数の酸化状態が準安定的に存境を再現し，植物プランクトンの排泄・物のみ在できる微量元素については．その酸化還元の錯形成容量：へ の寄与 を見積ろうとした．彼

状態の変化を追うことによって生物による酸らは，水槽上部 から光を照射して水槽の水深化還元環境への影響を評価することが可能と

約 2 m に温度躍層 を形成させた後，ケイソウなる．すなわち，物質移動や物質変化の過程を添加して培養を開始した．そしてタワータに生物が大きな役割を果たしているような海ンク中の海水の銅 (II) 錯形成能力を約 2 0 日

洋表層付近においては，徴量元素の溶存状態間にわたって追跡することにより，ケイソウを把握することによって，その緩衝環境や酸は対数増殖期には錯形成能力を有する物質を化還元環境が明らかとなり，それらを組み合定常的に生産し，停滞期には溶存有機物に対わせることによって生物活動を質的な面からする錯形成能担持物質の比率が高まることを評価することが可能となる．

明らかにした．

微 量元素 をこのような指標として用いるた＊高知女子大学

一方，培養槽の中でプランクトンの増殖に

本論文は、藤永太一郎博士の叙勲を記念して御寄稿頂きました 。
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海 洋 化 学 研 究 第 6 巻第 1 号 平 成 5 年4 月

伴う変化を観測することは，ブルーム期のよことになる．水産養殖などへの深層水利用技

うな一時的にプランクトンが増殖する過程に術の開発を目的として 1 9 8 9 年に高知県室おいて起こる現象を明らかにするためには有戸市に開設された高知県海洋深層水研究所

効であるが，プランクトンの増殖とともに生は，このような役割を果たすことができる施

息密度が変化したり培養槽中の海水の成分が設として注目に値する．この施設において水変化したりするため，定常的な条件下での現深 3 2 0 m から得られる深層水は以下の特性

象についてどのような要因が影響しているかを持つ．水温は 1 1

1 5 ℃程度の範囲にあについては十分な検討はできない． Z h o u

り，周年を通じて安定している．栄養塩類

ら [ 2, 3] は，海水中のプランクトン生息は，高濃度で安定する時期と濃度の変動幅が密度や栄養塩濃度を制御することができる培

大きい時期が数力月毎に交代する現象が観測

養槽（ケージカルチャタービドスタット）をされている．平均すると，硝酸態窒素，用いて，ケイソウが海水中に放出する物質に酸態リン，ケイ酸態ケイ素がそれぞれ平均 2よる銅（ II) 錯形成容量がどのような要因と4 μM , 1. 7 μM , 4 1 μM と表面水の 51 0 倍以上高濃度である． 一方，生菌数は関係しているかを明らかにしようとした．こリンながら成分濃度や濁度をモニターしてその値

1 0 2 C F U / m l と表層に比べて 1 2 桁程度少ない［ 4 ] . 栄養塩の変動が大きい 一部の培養槽の特徴は，槽内の試料水を循環させを一定に保つようになっていることである．の時期を除けば水質の安定した清浄な海水

彼らは，この目的のために容麓 1 8 O lの大は，特定の微生物やプランクトンが微菫元索型の培養槽を用いて，対数増殖期に保ったケとどのような関わりをもっているかというこ

イソウの細胞外排泄物の変化を追跡し，注目とを明らかにする実験において，培養用海水すべき成果を得ている[ 3 J ．それらを要約として適した特性であるということができすると，錯形成を担う有機物の生産がケイソる．したがって，深層水は海洋における種々ウの光合成活動に関係しているらしいこと，の過程を明らかにするための研究用海水とし窒素含有化合物が主な鋸錯形成能力を持つ有ての利用価値も極めて高いということができ機物であり，それらの生産は窒素ストレス下る．今後，幅広く利用されることが期待されでアンモニアによって規制されているらしいる．ということ，細胞外生産物の銅錯形成能力は天然海水中の銅錯形成能力よりも高く，したおわりにがって窒素含有化合物が銅と錯形成する有機

ここで紹介した方法自体は必ずしも新規な物に対して最も寄与の高い細胞外生産物であものではないが，微鼠元素と生物活動のかかろうということなどである．以上に述べた手わりを微量元素の側から明らかにしようとい法は，海洋での定常状態における生物活動とう立場からは従来はあまり試みられてこな微量元素の溶存形の関係を実験的に明らかにかったものである．筆者が特に関心を寄せてするための手段として今後とも幅広く活用さいるクロムについては，バッチ培養槽を用いれていくものと考えられる．

た実験において， Fig ．に示したように，植物プランクトンの直線増殖期の暗期に．亜硝酸イオンの急激な減少に対）応して 3 価クロムが深層水利用実験施設
上記のような規模の大きな培養実験を行っ一時的に増大するという結果を得ており，植たり十分な体制のもとに多面的な観測を行う

物プランクトンの増殖のある特定の段階にお場合には，安定した水質の海水を大量 に供給いてクロム溶存形の変化が起こるのではないすることのできる施設が重要な役割を果たすかと推定している．ここで用いた培養槽は条Transactions of T h e Research Institute ofOceanochemistヮ Vol. 6, No. 1, April, 1 9 9 3(9)

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Diurnal c h a n g e in Cr(III), nitrite a n d chlorophyll‑a
Dotted area indicates dark incubation period.

件をコントロールしたものではないので，上記の関係についてはさらに 詳細な検討が必要である．ケージカルチャタービドスタットのような培養条件を 一定に保つことができる培
養槽 を用い，安定 した水質の培養用海水の供給を受けて連続培養実験を行えば，その詳細が明らかとなるであろうと期待している．

文 献[1] X. Z h o u and P .J. Wangersky, Mar. C h e m.
26, 1239 (1989)[2] X. Z h o u and P. J.Wangersky, Mar. C h e m.
17,301 (1985)[3) X. Zhou,D .E. Slauenwhite, R .J.Pett and P.
J. Wangersky, Mar. Chem. 27, 19 (1989)[4] Summary of Lectures, The International Forumon Deap Sea Water (1991)(10)海洋化学研究第 6 巻第 1 号

平成 5 年4 月