さあ！諸君！捕鯨問題だ！

サイエンス誌09年1月21日
Contribution of Fish to the Marine
Inorganic Carbon Cycle
R. W. Wilson, 　 F. J. Millero, 　 J. R. Taylor, 　 P. J. Walsh, 　 V. Christensen, 　 S. Jennings, 　 M. Grosell

＜要 　 約＞
海洋で生成される炭酸カルシウムは従来海棲プランクトン（円石藻と
有孔虫）に由来するものとされてきた。ここでわれれわれは、魚類が
その腸の中で、炭酸化塩沈殿物を生成し、高率で排出するということを
報告する。
世界全体の魚類バイオマス推定量とこれを連結させると、海洋全体の
炭酸塩生産の3％から15％が魚類に起因するものだということが示される。
魚類による炭酸塩は従来想定されていた起源のものよりもマグネシウム
成分比率が高く、海深部へ下降するにつれて、溶解性が高まる。
海表面から1000ｍ以内の滴定で計測されるアルカリ度が上昇する
ということの4分の１程度までがこれにより説明されるだろう。この点は
何十年にもわたって、海洋学者がパズルを解くように争点としてきた
事柄であった。
われわれはまた、将来二酸化炭素における環境変化で魚類による
炭酸塩生成が増加し、無機カーボンサイクルの構成部分として
その重要度が高まるであろうと予測する。

＜本 　 文＞

海洋カーボンサイクルの無機的部分は、海水中カルシウム(Ca2+)
と重炭酸イオン(HCO3−)の生物反応を含み、これは石灰化プロセス
で不溶解性の炭酸カルシウムを生成するという過程である。

Ca2+ + 2HCO3− 　 ↔ 　 CaCO3 + CO2 + H2O

海洋における石灰化の多くを担うのはプランクトン状の生物
である（2）。円石藻がこの主要寄与者だと考えられているが、
有孔虫もグローバルな炭素収支に含まれている（3）。
これらは死ぬと、その炭酸塩「骨格」が分離し、急速により
深い海水層へと沈下する。観察とモデル化によると、新たに
生成されるCaCO3は、グローバルに見て炭酸カルシウムの
炭素量では年間7億トンから14億トンになると推定されて
いる（4−7）(Fig. 1)。

すべての海棲真骨類（硬骨魚）が炭酸塩沈殿物を生成し、
排出するということはあまり広く知られていない。

魚類の炭酸塩生成が、大きなスケールで見て量的に顕著な
意味を持っているにもかかわらず、これまでグローバルな
炭素収支の枠組みでは考慮に入れられていなかったという
ことを、最初に指摘したのはWalsh et al. (8) だった。

魚が腸を通して排出する炭酸塩沈殿物は浸透圧調整の
副産物であり、これは魚が餌を食べるか食べないかにかかわらず、
彼らが常にカルシウムとマグネシウムを多く含んだ海水を飲み
続けるということから必要とされる行動の産物である。

飲み込まれた海水が腸を通過するあいだに、相当量のHCO3−
イオンが分泌され、これは典型的には腸内液体中濃度で
50―100ｍMに達する。これは海水中での濃度（約2.5ｍM）を
大きく超過するが、これによりアルカリ化（ｐH8.5―9.2）が
おこる。

このような条件下で、飲み込まれたCa2+(と、いくらかの Mg2+)
イオンionsが不溶解性の炭酸塩沈殿物となる。

このことは生理学的に重要である。腸による水分の吸収が
容易になると同時に、カルシウムの吸収を低減させることに
なり、これは二次的に腎臓を尿路結石から保護することになる。

腸内で生成された炭酸塩沈殿物は粘液でコーティングされた
チューブ状またはペレットの形で別個に排出されるか、
あるいは魚が摂食している時には糞に混じって排出される（8–10）。

有機的な粘液部分は自然の海水中ですぐに離脱し、無機の
CaCO3結晶が残るが、これにはマグネシウムも高い成分比率で
含まれる（Mg:Ca比率は10 から33 mol %の幅をもつ) (8) （fig. S1）。

海棲魚による高水準の炭酸塩生成をはっきりと可視化
したのは、プレイス（欧州カレイ；Platichthys flesus）のX線
撮影である。この魚は淡水中では炭酸塩を生成しないが、
そこから急激に海水中へ移し変えた (Fig. 2)。

魚を移し変えて水を飲み始めてから3時間以内に、腸内で
沈殿物の蓄積（X線で周囲の骨より不透明な部分）が
形成されたということが見える。

温帯性のプレイスと、亜熱帯のガマアンコウの一種(Opsanus
beta)が排出した炭酸塩を収集し、生産率を明らかにする
ために滴定した。魚１ｋｇあたり毎時18から40mmol C
という幅の結果が出た。

この幅は代謝率の違いで説明できる。同種内でも体重と
温度の違いによりこの差異が決定され、異種間だとライフ
スタイルの違いで説明できる。