南極と聞いて、どのような生物を思い浮かべますか？ペンギン？アザラシ？クジラ？
実際には、南極海の生命はこれよりもはるかに広範で、驚くほど 多様。一年の大半は海氷に覆われており、海底近くの冷たい海水中で暮らす生物は、数千種もの、独特で色鮮やかな生物たちです。
南極東部、ケーシー基地付近の氷の下で暮らす、多様な海底生物群集。
私たちの研究では、これらの種がどこに生息しているかを地図化し、将来この分布がどのように変化するかを予測する新たな手法を開発しました。
生物多様性は自然界の最も価値ある資源であり、その分布を地図化することは、南極の生命と生態系を保全する上で重要な一歩です。
海底の驚き
南極大陸を取り巻く海は、珍しい場所です。ここでは水温が氷点下に達し、海は一年の大半が氷に覆われています。
巨大な氷山や象徴的なペンギンで知られる南極ですが、南極の最も知られていない秘密は、はるか海面下の海底にあります。この遠隔で隔絶された環境において、独自で多様な動物群集が進化してきており、その半数は地球上の他のどこにも見つかっていません。
これらの単独生活のホヤは、東南極の暗く冷たい海水中、深さ220mで、高さ最大半メートルに達します。このような画像は、オーストラリアの砕氷船オーロラ・オーストラリス号の後方で曳航されたカメラによって撮影されました。オーストラリア南極局
色鮮やかなサンゴやスポンジが海底を覆い、岩盤が付着の基質となっています。これらの生物は、12月から3月にかけての生産性の高い夏季に海面から沈降する微細藻類を、海水からろ過して摂取しています。
さらに、これらの生息環境を形成する生物が、ウミシダ、ヒトデ、甲殻類、ウミグモ、巨大等脚類（海洋版の「ダンゴムシ」または「ワラジムシ」に相当）など、さまざまな移動性生物の構造を提供しています。
南極の海底にはまた、独特な魚類のグループが生息しており、進化の過程でタンパク質を用いて血液が凍結するのを防いでいます。
多様性の把握は困難
生物多様性とは、地球上のあらゆる生命体の多様性を表す用語です。生物多様性の損失は前例のない速度で進んでおり、現代における最大の課題の一つです。また、南極は遠隔地にあるにもかかわらず、南極の生物多様性は、気候変動、汚染、漁業による人為的影響から守られていません。
科学者らは南極の独特な海洋生物多様性について以前から概ね把握していましたが、各種がどこに生息しているか、また生物多様性の重要なホットスポットがどこにあるかについては、依然として知見が不足しています。これは生態系がどのように機能しているかの理解を妨げ、潜在的な脅威の評価を困難にするため問題となっています。
なぜ、南極の海洋生物の分布について私たちはよく分かっていないのでしょうか？主な理由は、海面下数千メートルの海底でのサンプリングが困難で費用もかかること、そして南極大陸棚が広大かつ遠隔地にあることです。通常、オーストラリアの砕氷船オーロラ・オーストラリス号が氷に覆われた大陸に到達するまでに10日かかります。
生物学的データは乏しく偏りがありますが、本研究では、種には通常、好ましい環境条件の一定の組み合わせがあるという事実を活用しています。種とその環境との関係を用いて統計モデルを構築し、種が最も生息しやすい場所を予測しています。
これにより、生物学的サンプルがなく環境データのみが存在する場所でも分布を地図化できるようになります。重要な点として、これまで海底生物の分布に影響を与える重要な環境要因が欠けていました。
予測を用いた地図作成
最近の研究では、海面由来の食物が、海底のサンゴ、スポンジ、その他の懸濁物食生物による摂取に、どの程度利用可能かを予測的に地図化することができました。
海面から海底の南極動物相の生物多様性へと食物粒子がつながる仕組みに関する科学。衛星（1）は海面の藻類量を検出できます。藻類の生産は、海氷の下（3）と比べて、氷のない海域（2）で特に高くなります。藻類は海面から沈降（4）し、海底に到達します。海流が速い場所（5）では、多くのサンゴが懸濁粒子を摂食します。海流の遅い海域（6）では、粒子が海底に堆積し、ナマコなどの堆積物食動物の餌となります。
生物学的サンプルはまだ少ないものの、これにより東南極の海域において、海底の生物多様性の分布を高い精度で地図化することができました。
さらに、大規模な氷河の末端が崩壊し海域の海洋条件が変化した後、食物供給量がどのように、どこで増加したかを推定することにより、サンゴやスポンジなどの生息環境を形成する動物の個体数が今後増加する場所を予測することができました。
色鮮やかで多様な生物群集は、浅海にも生息しています。オーストラリア南極局
南極は、数少ない地域の一つであり、そこでは海底動物の総バイオマスが将来増加する可能性が高いとされています。後退する棚氷により、利用可能な生息地が増加し、より多くの食物が海底に届くようになります。
人類史上初めて、南極大陸周辺の大陸棚全域における生物の分布を地図化し、これまで知られていなかった生物多様性のホットスポットを特定し、南極の独特な生物多様性が将来どのように変化するかを評価するための情報、計算能力、研究能力が整いました。
