クジラの増加が海洋機能の回復、気候変動の抑制につながる可能性

クジラの増加が海洋機能の回復、気候変動の抑制につながる可能性 生物学
©John Durban/Smithsonian

ヒゲクジラが捕鯨以前のレベルに回復することで、失われたに海洋機能が回復し、気候変動の抑制つながる可能性があります。

スミソニアン国立自然史博物館の化石海洋哺乳類学芸員であるNicholas Pyenson氏の共同研究により、世界最大のクジラが「過小評価」されていたことが明らかになりました。

Nature誌に掲載されたこの研究によると、シロナガスクジラ、ナガスクジラ、ザトウクジラなどの巨大なヒゲクジラは、これまで科学者が推定していたよりも平均して年間3倍も多くの食物を食べていることがわかりました。

科学者たちは、これらのクジラの食べる量を過小評価していたため、海の健康と生産性に対するこれらの海底の巨人の重要性も過小評価していた可能性があります。

クジラはこれまで考えられていたよりも多く食べているので、フンの量も多く、クジラのフンは外洋の重要な栄養源となっています。

クジラは餌を食べ、排泄物を出すことで、重要な栄養素を海面近くに浮遊させ、海洋食物網の基盤となる炭素吸収植物プランクトンの増殖を促します。

一方、クジラがいないと、これらの栄養分は海底に沈みやすくなります。

そのため、特定の海域の生産性が低下し、地球温暖化の原因となる二酸化炭素を吸収する海洋生態系の能力も低下する可能性があります。

今回の研究成果は、地球が気候変動と生物多様性の損失という相互に関連した危機に直面している極めて重要な時期に発表されました。

地球が温暖化すると、海はより多くの熱を吸収して酸性化し、クジラが必要とする食料源の存続が脅かされます。

また、ヒゲクジラの多くの種は、20世紀に行われた産業捕鯨から回復しておらず、捕鯨前の個体数のごく一部に留まっています。

Pyenson氏は、「今回の結果から、もし鯨の個体数を20世紀初頭の捕鯨以前のレベルにまで回復させることができれば、海洋生態系の失われた機能を大幅に回復させることができるでしょう。効果が現れるまでには数十年かかるかもしれませんが、大型鯨類が地球上で果たしている大きな役割については、これまでで最も明確に示されています。」と述べています。

意外なことに、世界最大のクジラについては、生物学上の基本的な疑問がまだ解決されていません。

Pyenson氏の共同研究者の一人であり、本研究の筆頭著者であるスタンフォード大学の博士研究者Matthew Savoca氏は、これらの残された謎の一つに直面しました。

それは、濾過摂食のヒゲクジラが1日にどれくらいの量を食べているかということです。

Savoca氏によると、過去の研究で得られた最良の推定値は、対象種の実測値がほとんどないことを前提とした推測だったといいます。

Savoca氏とPyenson氏をはじめとする科学者チームは、2010年から2019年にかけて、大西洋、太平洋、南大洋に生息する7種のクジラ321頭にタグを付けて収集したデータを用いて、30~100フィート(約9.1~30.4m)のクジラがどのくらいの量の餌を食べているのかという難問を解明しました。

Savoca氏によると、クジラの背中に吸引カップで固定されたタグは、カメラ、マイク、GPS、動きを追跡する加速度計を備えた小型のスマートフォンのようなものだといいます。

水中での活動を追跡するために、研究チームは、マルチセンサータグを、船から長いポールを伸ばして吸盤でクジラの背中に貼り付けました。

水中での活動を追跡するために、研究チームは、マルチセンサータグを、船から長いポールを伸ばして吸盤でクジラの背中に貼り付けました。©Smithsonian

タグはクジラの動きを3次元空間で追跡し、クジラがどのくらいの頻度で摂食行動をとっているかを示すパターンを見つけることができました。

また、7種105頭のクジラをドローンで撮影し、それぞれの体長を測定したデータも含まれています。

この体長から、クジラの体重や、口に含んでろ過する水の量を正確に推定することができました。

最後に、この10年近くに及ぶデータ収集に携わったチームのメンバーは、エコーサウンダーを搭載した小型ボートを使って、クジラが餌を食べている場所まで向かいました。

このエコーサウンダーは、音波を利用してオキアミなどの獲物の群れの大きさや密度を検知・測定するものです。

このステップは、クジラがどれくらいの量の餌を食べているかを推定するための、重要な経験的根拠となりました。

研究チームは、クジラが餌を食べる頻度、餌を食べている間に消費できる餌の量、利用できる餌の量という3つの証拠を組み合わせることで、巨大な哺乳類が1日に、ひいては1年にどれだけの量を食べているかを、これまでで最も正確に推定することができました。

例えば、北太平洋東部の成体のシロナガスクジラは、採餌期には1日あたり16トンのオキアミを消費すると考えられますが、北大西洋のセミクジラは1日あたり約5トン、ホッキョククジラは1日あたり約6トンの小型動物プランクトンを食べていることが分かりました。

2008年に行われた調査では、ブリティッシュ・コロンビア州からメキシコまでの「カリフォルニア海流生態系」と呼ばれる地域に生息するすべてのクジラが、毎年約200万トンの魚、オキアミ、動物プランクトン、イカを必要としていると推定されていますが、この新しい推定値は、より大きな生態系の中でどのような意味を持つのでしょうか。

今回の結果は、カリフォルニア海流生態系に生息するシロナガスクジラ、ナガスクジラ、ザトウクジラが、それぞれ年間200万トン以上の餌を必要としていることを示唆しています。

研究チームは、クジラの餌の消費量が増えると、海底に沈んでしまう主要な栄養素を再利用する能力が高まることを示すために、クジラの餌の消費量が増えた場合に、排泄物の形で再循環する鉄分の量も計算しました。

海の多くの場所では、溶存鉄が制限栄養素となっています。

つまり、水中には窒素やリンなどの他の重要な栄養素が豊富にあっても、鉄が不足すると植物プランクトンの増殖が妨げられてしまうのです。

クジラは大量に食べるので、かなりの量の鉄分を摂取・排泄します。

先行研究では、クジラのフンには南極の海水に含まれる鉄分の約1,000万倍の量が含まれていることが分かっています。

また、クジラは空気を吸うため、光合成に必要な栄養素を必要とする植物プランクトンのいる海面付近で排泄する傾向があります。

クジラのフンに含まれる鉄分の平均濃度を過去に測定した結果から、南氷洋のクジラは年間約1,200トンの鉄分を再利用していると計算されました。

これらの驚くべき結果を受けて、研究者たちは、産業捕鯨によって20世紀中に200万〜300万頭のクジラが虐殺される前の海洋生態系について、この結果が何を物語っているのかを調べました。

研究者たちは、南極海の南極周辺海域で殺された鯨の捕鯨記録をもとに、この地域にどれだけの鯨が生息していたかという既存の推定値と今回の結果を組み合わせて、それらの鯨がどれだけ食べていたかを推定しました。

それによると、1900年代初頭、南氷洋のミンククジラ、ザトウクジラ、ナガスクジラ、シロナガスクジラは、年間約4億3,000万トンのオキアミを消費していました。

この量は、現在の南大洋全体のオキアミの量の2倍であり、人間の野生捕獲漁業による全世界の総漁獲量の2倍以上です。

また、クジラの栄養分リサイクルの役割については、20世紀の捕鯨で失われる前のクジラの個体数は、現在南氷洋でリサイクルされている量の10倍に当たる12,000トンの鉄分を含む大量のフンを出していたと計算されています。

これを計算すると、オキアミを食べるクジラの数が多かった頃は、オキアミの量も多かったはずです。

Savoca氏によると、最大の捕食者を失った後にオキアミの数が減少することは、研究者の間では「オキアミのパラドックス」として知られており、オキアミの個体数の減少は、南氷洋と南米南東の大西洋の間にあるスコシア海など、捕鯨が特に盛んだった地域で顕著に見られるといいます。

「この減少は、クジラが移動式のオキアミ加工工場として機能していることを考えないと、意味をなしません。ボーイング737型機ほどの大きさの動物が、陸から遠く離れた鉄分の少ない環境で食事や排泄をしていたのです。これらのクジラは広い南氷洋で生産性の種を蒔いていましたが、クジラがいなくなると、この肥料を再利用することはほとんどできませんでした。」とSavoca氏は言います。

論文では、クジラの個体数が回復すれば、失われた海洋生産性も回復し、その結果、オキアミが食べる植物プランクトンが吸収する二酸化炭素の量も増加するのではないかと推測しています。

研究チームは、20世紀初頭に捕鯨が行われる前の個体群が提供していた栄養循環サービス1生物・生態系に由来し、人類の利益になる機能の一つによって、南大洋の海洋生産性が約11%向上し、少なくとも2億1,500万トンの炭素が吸収され、再構築中の海洋生態系や生物に蓄積されると推定しています。

また、これらの炭素削減効果は年々増加していく可能性もあります。

「今回の結果から、世界の生産性と炭素除去に対する鯨の貢献度は、規模的には大陸全体の森林生態系に匹敵するものであったと考えられます。このシステムはまだ存在しており、クジラの回復を助けることで、失われた生態系の機能を回復し、自然な気候変動対策を提供することができるでしょう。」とPyenson氏は言います。

Pyenson氏によると、Savoca氏をはじめとする研究者たちは、もしチームが控えめな予測をしていたとしたら、クジラの影響はどうなっていただろうかと考えています。

また、比較的最近になって海で失われた大型哺乳類と、アメリカのバイソンのような陸で失われた哺乳類を比較する研究の可能性についても検討しています。

スタンフォード大学を拠点とするSavoca氏は、この秋もスミソニアンの膨大なヒゲクジラコレクションからサンプルを集めて研究を続ける予定です。

Published by Smithsonian. Matthew Savoca, Baleen whale prey consumption based on high-resolution foraging measurements, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03991-5.