カタール沿岸地域におけるブルーカーボンの循環

2025-03-25 Tue
研究背景地球規模の気候変動、特に地球温暖化は、地球の炭素循環に大きな圧力をかけています。海洋は重要な炭素吸収源として、大量の二酸化炭素（CO₂）を吸収し、海水の酸性化を引き起こし、炭酸塩鉱物に依存する海洋生物に悪影響を及ぼしています。沿岸湿地、例えば潮間帯の塩沼（sabkhas）、マングローブ、塩水湖の入り口などは、重要なブルーカーボン（blue carbon）の貯蔵地であり、気候学的に重要な意義を持っています。ブルーカーボンとは、大気や海洋から吸収され貯蔵された炭素のことであり、その貯蔵能力とメカニズムは、溶解炭素の上昇流、炭酸塩鉱物の鉱化、および堆積物中の微生物による炭素循環など、さまざまな物理的、地球化学的、生態学的要因に影響を受けます。
カタール半島の沿岸地域は、独特の地球化学的特徴を持ち、ブルーカーボンの貯蔵を研究するための理想的な場所を提供しています。しかし、カタールの沿岸堆積物における炭素貯蔵と有機物（OM）の分解、微生物活動との関係は十分に研究されていません。そこで、本研究では、生物学的および地球化学的なツールを使用して、カタールの3つの独特な沿岸地点（マングローブと2つの異なる地質と潮汐の影響を受けた塩沼）の炭素貯蔵能力を探り、生物地球化学的指標がそのブルーカーボン貯蔵ポテンシャルにどのように影響するかを明らかにすることを目的としています。
研究チームと発表情報本研究は、トロント大学（University of Toronto）とカタール大学（Qatar University）の研究チームによって行われ、主な著者にはIvan Strakhov、Hadil Elsayed、Zach A. Diloretoなどが含まれます。論文は2024年10月22日に『Geo-Bio Interfaces』誌に掲載され、タイトルは『Blue Carbon Cycling in the Coastal Areas of Qatar』です。
研究方法研究チームは、2021年12月と2022年10月にカタールの3つの沿岸地点（Khor Al Adaid塩沼（KAAS）、Dohat Faishakh塩沼（DF）、Al Khorマングローブ（AK））で現地サンプリングを行いました。研究者たちは約40センチメートルの深さの堆積物コアを採取し、堆積物の孔隙水を分析し、マイクロセンサーを使用して堆積物表面のpH、酸素（O₂）、酸化還元電位、硫化水素（H₂S）の深度プロファイルを測定しました。さらに、高分解能透過型電子顕微鏡（TEM-EDXS）と走査型透過X線顕微鏡（STXM）を使用して、沿岸の高塩分環境でのマグネシウム炭酸塩の核形成を促進するテンプレート効果を明らかにしました。微生物DNAシーケンシングは、異なる堆積深度での微生物群集組成を分析するために使用されました。
主な結果堆積物-水界面の地球化学的条件：マイクロセンサーデータによると、すべての研究地点の表層水は酸化されており、アルカリ性環境でした。堆積物表層0.1センチメートルでの酸素濃度と酸化還元電位は著しく高くなりました。しかし、堆積物孔隙水は表層以下で急速に無酸素環境になり、酸化還元電位は低下し、pHは中性に近づき、硫化水素濃度は深層堆積物で著しく増加しました。
堆積物特性の深度プロファイル：KAAS塩沼では、有機炭素（TOC）含有量は表層で最も高く、深度が増すにつれて徐々に減少し、無機炭素（TIC）も同様の傾向を示しました。DF塩沼では、TOC含有量は深層堆積物で著しく増加し、特に11センチメートルと35センチメートルの深度で顕著でした。AKマングローブでは、TOC含有量は表層で最も高く、深度が増すにつれて減少しましたが、深層で再び増加しました。
微生物群集組成：異なる地点の堆積物では、微生物群集組成に顕著な違いが見られました。KAAS塩沼の表層堆積物はプロテオバクテリア門（Proteobacteria）が主体でしたが、深層堆積物ではファーミキューテス門（Firmicutes）が主体でした。DF塩沼の表層堆積物はクロロフレクシ門（Chloroflexi）とプロテオバクテリア門が主体で、深層ではファーミキューテス門が主体でした。AKマングローブの表層堆積物はプロテオバクテリア門が主体で、深層ではファーミキューテス門とユーリ古細菌門（Euryarchaeota）が主体でした。
炭酸塩鉱物の形成：X線回折（XRD）とTEM-EDXS分析により、DF塩沼とAKマングローブの堆積物中に大量のドロマイト（dolomite）が存在することが明らかになりました。特に深層堆積物でのドロマイトの形成は、有機物の分解と密接に関連しており、DF塩沼の深層堆積物では、埋められた微生物マットとドロマイトの核形成が関連していました。
研究結論研究によると、カタールの3つの独特な沿岸環境における炭素循環と貯蔵能力は、水文学的堆積、酸化/無酸素条件、有機物分解、無機炭素相、および微生物群集組成の影響を異なる程度で受けています。DF塩沼では、有機炭素と無機炭素含有量が有機物分解率と密接に関連しており、ドロマイトは埋められた微生物マットの近くで核形成していました。KAAS塩沼では、有機炭素、無機炭素、総リン含有量は堆積深度のみに関連しており、炭素は高度にアルカリ性の堆積物-水界面の下に貯蔵され、表層の微生物マットにおける酸素と無酸素光合成によって固定されていました。AKマングローブでは、無機炭素がマングローブ由来の有機物分解と密接に関連しており、表層堆積物にドロマイトが豊富に含まれていました。
研究のハイライトブルーカーボン貯蔵メカニズム：研究は、カタールの沿岸堆積物におけるブルーカーボン貯蔵の多様なメカニズムを明らかにしました。これには、有機物分解、炭酸塩鉱物の形成、微生物活動が含まれます。
ドロマイトの形成：研究は、ドロマイトの形成が有機物分解と密接に関連していることを発見しました。特にDF塩沼の深層堆積物では、ドロマイトの核形成が埋められた微生物マットと関連していました。
微生物群集の役割：研究は、微生物群集が炭素循環と貯蔵において重要な役割を果たしていることを強調しました。特に深層堆積物では、ファーミキューテス門とプロテオバクテリア門が主体でした。
研究の意義この研究は、沿岸湿地におけるブルーカーボン貯蔵のメカニズムを理解するための重要な洞察を提供し、特に高塩分環境での炭酸塩鉱物の形成と有機物分解の役割を明らかにしました。研究結果は、地球規模の炭素循環モデルと沿岸湿地の保護において重要な参考資料となり、特に気候変動と海洋酸性化の文脈において重要です。
その他の価値ある情報研究はまた、カタールの沿岸地域におけるブルーカーボン貯蔵能力が、急速な気候変動と土地利用の変化によって脅かされていることを指摘しています。したがって、特に産業開発と人間活動の圧力に直面している状況下で、これらの沿岸地域の自然な炭素貯蔵能力を保護することが極めて重要です。