海氷の濃度が増減するにつれ、それに関連する藻類や、藻類が残す分子も変化する。
これにより科学者は過去の気温を特定し、現在の気候変動を理解できる可能性がある。
以前は扱いにくかった分子が、海氷を復元するための信頼できる指標であることが新たな研究で示された。
この研究は、現在進行中の人為的な気候変動を理解するのに役立つ可能性がある。
研究者らは、論文「Nature Communications」において、高緯度海域の堆積物によく見られる有機分子であるテトラ不飽和アルケノン（C37:4）が、これまで知られていなかった1種以上の氷中生息藻類によって生成されていることを明らかにした。海氷の濃度が増減するにつれ、それに関連する藻類や、藻類が残す分子も変化する。
「この分子が海氷濃度の強力な指標であることを示しました」と、ブラウン大学博士課程学生で本研究の筆頭著者であるKaren Wang氏は述べる。「異なる年代の堆積物中のこの分子の濃度を調べることで、時間を遡って海氷濃度を復元できる可能性があります。」
研究者らは長年にわたり、海面水温の指標として他の種類のアルケノン分子を用いてきた。海面に生息する藻類は、温度によって生成するC37:2とC37:3と呼ばれるアルケノンの量が異なる。科学者は海底堆積物に含まれるこの2つの分子の比率を用いて、過去の気温を推定できる。本研究の焦点であるC37:4は、長らく気温測定にとって厄介な存在とされてきた。北極に近い地域から採取された堆積物に現れ、C37:2/C37:3比を狂わせるのである。
「C37:4アルケノンが知られていた主な理由は、まさに気温比を狂わせることでした」と、地球・環境・惑星科学学部の教授であり本プロジェクトの主任研究者であるYongsong Huang氏は述べる。「それがどこから来たのか、あるいは何かに役立つのかは誰にもわかりませんでした。いくつかの説はありましたが、確かなことは誰も知らなかったのです。」
これを解明するため、研究者らは北極周辺の氷に覆われた地点から採取した、C37:4を含む堆積物と海水のサンプルを調査した。高度なDNAシーケンシング技術を用いて、サンプルに存在する生物を特定した。その結果、Isochrysidales目に属する、これまで知られていなかった藻類の種が見つかった。研究者らはその後、これらの新種を実験室で培養し、実際にこれらが極めて高い濃度のC37:4を生成していることを示した。
次の段階は、これらの氷中生息藻類が残す分子が信頼できる海氷の指標として使えるかどうかを確認することだった。そのため研究者らは、現在の海氷の縁辺に近い北極海のいくつかの地点から採取した堆積物コアに含まれるC37:4の濃度を調べた。近年、これらの地点の海氷は地域的な気温変動に非常に敏感であることが知られている。その結果、C37:4の濃度が最も高かったのは、気候が最も寒冷で氷が最大に達していた時期であることが判明した。最も高い濃度はヤンガードリアス期（約1万2000年前に起きた非常に寒冷で氷に覆われた時期）にさかのぼる。気候が最も温暖で氷が後退していた時期には、C37:4は乏しかったと研究で明らかになった。
「この新しい指標で見つかった相関関係は、人々が用いる他の指標よりもはるかに強いものでした」と、ブラウン大学環境・社会研究所の研究員であるHuang氏は述べる。「海氷のモデル化は複雑な過程であるため、完全な相関はありえませんが、これはおそらく期待できる最も強い相関でしょう。」
研究者らによれば、この新しい指標には他の指標にはない追加の利点もある。海氷を復元する別の方法の一つは、「珪藻」と呼ばれる別種の藻類の化石を調べることである。しかし、化石の分子は劣化しうるため、この方法は時代を遡るほど信頼性が低くなる。C37:4のような分子は比較的よく保存される傾向があり、他の方法よりも深い時間にわたる復元に適している可能性がある。
研究者らは、これらの新しい藻類の種について、海氷内にどのように組み込まれるのか、そしてどのようにこのアルケノン化合物を生成するのかをさらに研究する計画である。藻類は海氷内部のブライン（塩水）の気泡や水路に生息すると見られるが、氷が融けた直後に大量発生する可能性もある。こうした動態を理解することで、研究者らはC37:4を海氷の指標としてより正確に較正できるようになるだろう。
最終的に研究者らは、この新しい指標によって海氷の動態を時代を通じてより深く理解できるようになることを期待している。その情報は過去の気候モデルを改善し、将来の気候変動のより良い予測につながるだろう。
本研究は米国国立科学財団の支援を受けた。
出典：ブラウン大学
