ケルプの森は世界の海岸線の4分の1以上に広がり、生物多様性が最も豊かな生態系の一つです。
しかし、海洋温暖化、汚染、乱獲など、人間活動の影響により、こうした重要な生息地は失われつつあります。
野生のケルプの森が失われると、生物多様性が損なわれ、高潮から沿岸地域社会を守る力が弱まり、重要な炭素吸収源も失われます。
食料や炭素貯留などへの利用を目的に海藻を研究する動きが世界的に高まれば、野生のケルプの再生方法の改善につながる可能性があります。
水面下に広がる世界のケルプの森は、あらゆる海岸線の4分の1以上に分布し、博物学者チャールズ・ダーウィンが熱帯雨林にも匹敵すると考えた豊かな生物多様性を支えています。しかし、目に見えないところで、海流の温暖化、汚染、乱獲など人間活動の影響により、こうした重要な生息地も姿を消しつつあります。
太平洋沿岸諸国では、海藻養殖を通じて何世紀にもわたり知識が蓄積されてきました。それにもかかわらず、地域ごとのケルプ群落の減少や、広大なケルプの生育地が近年突如として消失したことから、こうした重要な海中の森を保護・再生する方法について、保全関係者がほとんど分かっていないことが浮き彫りになったと、ケルプへの気候変動の影響を研究する西オーストラリア大学の海洋生態学者カレン・フィルビー＝デクスターは語ります。
「ケルプの森は、他の沿岸生態系に比べて十分に評価されず、研究も遅れています」とフィルビー＝デクスターは言います。「しかし、もっとよく理解する必要があります。地球上で最も広大な海洋植物の生息地の一つであり、急速に変化していることを示す証拠は圧倒的です。」
海洋熱波によってケルプの森全体が突如壊滅したとき、研究者たちは初めて危機を認識しました。場所は2011年のタスマニア沿岸、そして2014年の北カリフォルニアでした。そびえ立つケルプの茎や葉状体が消えると、それらに支えられていた多くの海洋生物も姿を消しました。イセエビ、アワビ、魚がいなくなるにつれ、数百万ドル規模の商業漁業も廃業しました。さらに、野生のケルプの森が失われると、高潮から沿岸地域社会を守る力が弱まり、重要な炭素吸収源も失われます。科学者たちは、世界のケルプの森が貯留する量は、
朗報は、科学者たちがケルプの再生に成功する方法を見つけつつあることです。しかし、オーストラリア、ノルウェー、ノバスコシア、カリフォルニアなど一部地域で起きた大規模な損失を食い止めるには、新たに見つかった手法を大幅に、しかも迅速に拡大する必要があります。
科学的なケルプの森管理が直面する課題
近年、炭素を大きく隔離する能力を持つ海藻として、ケルプが注目を集めています。これまでは養殖ケルプが主に脚光を浴びてきましたが、野生か養殖かを問わず、今日の科学的発見は、急速に気候が変化する世界で、さまざまなケルプの繁栄を助ける可能性があります。
ケルプは100種以上ある大型褐藻で、世界の冷たく浅い海に生育します。しかし、これまでの研究の大半は、消失しつつある林冠を形成する大型藻類であるジャイアントケルプ（Macrocystis pyrifera）とブルケルプ（Nereocystis luetkeana）の2種だけに焦点を当ててきました。こうした密生した水中の森は、急速に高さ40メートル（130フィート）まで成長し、海底から海面に至る複雑な生息地を作り出します。
ケルプの森が減少する原因の一部は、よく分かっています。たとえば、海流の温暖化や海洋熱波により、冷水性のケルプは生理的な限界を超える環境に追いやられ、水温が20°C（72°F）を超えると死滅します。水質を悪化させる沿岸開発、汚染、土砂の堆積も、生存を難しくします。しかし、ストレスを受けたケルプが一部の場所では消える一方、別の場所では繁茂し続ける理由は、必ずしも明らかではありません。
その一因は、こうした森の調査が難しいことです。そもそも見つけるのが難しい場合もあります。かつては船、衛星、小型飛行機を使ってケルプ群落を追跡していましたが、こうした調査では多くを見落とします。海面から見えるのは、林冠を形成するケルプだけです。また、ジャイアントケルプは多年生ですが、ブルケルプは冬に枯れて夏に再び現れるため、発見が困難です。さらに、ケルプは場所を変えることがあります。激しい嵐で森全体が一晩のうちに根こそぎ流されることもあります。
既存のケルプ群落をよりよく管理するには、正確な地図が不可欠です。減少する森の早期警戒となると同時に、回復や再生プロジェクトを監視するための重要な基準情報にもなると、カリフォルニア大学デービス校の博士研究員サラ・ハミルトンは言います。資源量を正確に把握できなければ、商業目的で採取する野生ケルプの量を持続可能な形で規制することも難しくなります。
国連食糧農業機関の2019年のデータによると、世界では毎年100万トンを超える野生ケルプが採取されています。その約40%はチリ沖で採取され、野生の褐藻は食料生産、医薬品、繊維、バイオテクノロジーなど、さまざまな用途で商業市場に販売されています。
ケルプの採取を規制する国では、採取者が持ち出せるバイオマスの年間量を定めることがよくあります。しかし、規制にも問題があります。ハミルトンがチリ、カリフォルニア、ブリティッシュコロンビア州のケルプ採取管理を分析したところ、いずれの地域でも資源量の定期的な更新が欠けており、効果的な管理の「大きな障壁」になっていることが分かりました。
「ケルプの森の仕組みについては優れた科学文献がありますが、さらに一歩進んで、効果的に管理するための科学を発展させる必要があります」とハミルトンは言います。
たとえばチリでは、採取禁止の海洋保護区（MPA）、地元漁業者のコンソーシアムが管理する専用利用区域、保護されていない自由利用区域など、複雑な管理体制の組み合わせによってケルプ採取が規制されています。さまざまな採取の実態が正確に監視されていない場合もあると、ハミルトンは指摘します。
さらに、科学者たちは正確な量を把握していません。森が再生できないほど衰退する前に、どれだけのケルプを採取してよいのかという量です。カリフォルニア州とブリティッシュコロンビア州では、チリより採取されるケルプの量がはるかに少ないものの、ハミルトンによると、これらの地域の規制当局は、信頼性に欠ける場合もある商業採取者の自己申告に依存し、レクリエーション目的の採取は大まかにしか追跡していません。その結果、大きなデータの空白が生じています。レクリエーション目的の採取者は、個人利用のためにケルプを採取します。
ハミルトンの分析と同様に、米国ではカリフォルニア州魚類野生生物局が2022年に改訂版の現状報告書を公表しました。ブルケルプとジャイアントケルプを対象とした同報告書は、より正確な監視、採取の影響に関する理解の向上、ケルプの森における頂点捕食者の役割について提言しています。同様の保全上の懸念から、ワシントン州で新法が制定され、2040年までに1万エーカーのブルケルプの森とアマモの草原を保護・再生することを目指しています。
ケルプ再生が直面する課題
科学者が確信していることの一つは、ケルプの森を再生しようとするより、保護する方がよいということです。規制措置は往々にして遅すぎます。ケルプの森が大きく減少した後、あるいは消滅した後になって初めて実施されるのです。
タスマニア沿岸の100キロメートル（約62マイル）にわたる地域では、海洋熱波の後、ケルプはすでに壊滅状態でした。その後、オーストラリア政府は2012年にジャイアントケルプの海洋林を絶滅危惧生態群集に指定しました。また今年、英国サセックス州の海岸の一帯では、かつて繁栄していたケルプ群落と商業漁業を漁業活動が壊滅させた後になって、沿岸近くのトロール漁が禁止されました。
地域や地方の政策変更によって、野生ケルプの過剰採取、汚染、沿岸開発、土砂の堆積、持続不可能な漁法を抑制できます。しかし、そうした措置で海洋温暖化を止めることはできません。「ケルプの森は非常に変化に富み、生産性が高く、複雑な生態系です」と、オーストラリア・ホバートにあるタスマニア大学の海洋生態学者ケイン・レイトンは言います。「それを再現するのはかなり難しいのです。」
これまで再生プロジェクトでは、ケルプが付着できる表面を作るため、セメントブロックから古タイヤ、廃止された石油掘削施設まで、さまざまな素材で人工礁を作ってきました。ウィーラー・ノース・リーフは、152ヘクタール（376エーカー）に及ぶ世界最大級の人工礁です。南カリフォルニア州サンクレメンテ沖で、サンオノフレ原子力発電所からの排水による海水温上昇がケルプの森と海洋生物にもたらした損失を緩和するため、採石場の岩石を使って建設されました。1998年に着工し、2021年に完成したこの礁は、現在、ケルプ再生の成功例と見なされています。
世界平均を上回る速さで海水温が上昇するホットスポット、タスマニア東岸では、レイトンとタスマニア大学海洋・南極研究所のクレイグ・ジョンソン教授が、新たなケルプの森を「将来に備えた」ものにすることに重点を置いて再生に取り組んでいます。より温暖な海水への耐性が高い藻類から育てたジャイアントケルプの幼体を「移植」しています。「遺伝子操作ではありません」とレイトンは指摘します。「温度変化への耐性が自然に高いジャイアントケルプの個体を特定しているだけです。」
これまでに試験した50を超える遺伝子型のうち、約10～15%は、ケルプが通常よく育つ水温16～17°C（60～62°F）より最大7度高い水温でも生存できます。「ジャイアントケルプで記録された最高水温でも実際に生き残る個体がいるのは、かなり驚くべきことです」と彼は言います。
研究者たちは18カ月以上前から、100平方メートル（1,076.4平方フィート）の区画3カ所で、こうした「スーパーケルプ」の移植を始めました。しかし、1ミリほどの若いケルプを何千株も実験室で育て、小さなプラスチック板に固定し、最後に潜水して板を岩礁に打ち込む作業は、多大な労力を要します。
研究者たちの目標は、自然のタスマニアのジャイアントケルプの森と同様に、1平方メートル当たり約1株の成体ケルプを育てることです。2020年以降、3区画のうち2区画で、最大12メートルまで成長する成体を約50株生存させることに成功しました。レイトンは、これらの成体から幼いケルプが自然に加入する大きな「波」が最初に見られることを期待しています。
数千マイル離れた米国では、ワシントン大学のフライデー・ハーバー研究所で、博士研究員のブルック・ワイゲルが、ピュージェット湾付近に残るブルケルプ群落について、温度と硝酸塩への感受性を調査しています。
2014年の西海岸海洋熱波の後、同地域のケルプ群落の大半は回復しましたが、ピュージェット湾南部のブルケルプ生育地では、その後も大幅な減少が続いていることが、生態学者による地図作成から分かりました。「こうした減少に関わっているかもしれない環境要因を示す手掛かりは、いくつもあります」とワイゲルは言います。しかし、そうした手掛かりは「研究室でほとんど実験的に検証されていません」。
ワイゲルは、さまざまな温度条件でブルケルプの顕微鏡的な段階（配偶体として知られる）を実験室で育てる研究の2回目に着手しています。意外にも、配偶体はかなり高温の20°C（68°F）まで生存できることが分かりました。この温度は通常、成体のケルプにとって致死的です。しかし16°C（60°F）を超えると、配偶体は受精して、そびえ立つ森を形成する胞子体を生み出すことができません。
「かなり明確な限界です」と彼女は言います。ケルプの森を再生する場所を選ぶにあたり、保全関係者は「ケルプの生存と繁殖に温度のしきい値があるかを知る必要があります」。
一部のケルプが高温に耐えられる理由は、まだ分かっていません。ワイゲルは以前、ケルプの葉状体を覆う粘液層にいる細菌を調べ、マイクロバイオームに手掛かりを求めました。レイトンも、ケルプの生理機能や代謝に注目し、温度変化への耐性の謎を解こうとしています。耐性を左右するのは細胞膜の違いでしょうか。それとも光合成の仕組みでしょうか。
「おそらく、さまざまな要因が関わっているのでしょう」と彼は推測します。
答えはブルケルプの遺伝的構成に刻まれている可能性があると、米国ウィスコンシン大学ミルウォーキー校の集団遺伝学者フィリペ・アルベルトは言います。アルベルトは「ケルプ鑑識ラボ」で、太平洋岸北西部の各地から採取したケルプのDNAを分析しています。ピュージェット湾再生基金と協力し、群落内の遺伝的多様性の程度や個体間の血縁関係、変異が水温の高低と関連しているかを調べています。また、地域の遺伝的多様性を保全するため、ブルケルプ版の種子バンクも作っています。種子の代わりに、光量を抑え温度を管理した環境で休眠させた配偶体を保存しています。
「この多様性を元の場所に戻すことは、いつかできなくなるかもしれません」とアルベルトは言います。しかし、今、配偶体を保存しなければ、ケルプが消失した際にその多様性を回復することは不可能になります。
アルベルトとカリフォルニア大学サンタクルーズ校およびカリフォルニア保全ゲノミクス・プロジェクトの共同研究者たちは、近くブルケルプのゲノム配列の解読を完了したいと考えています。この参照ゲノムは、今後の環境変化をケルプが生き延びる助けとなる遺伝的変異を探す科学者たちの資源となります。
ケルプの森の拡大を妨げる課題
世界各地でケルプの森の損失が拡大するなか、再生を成功させる有効な方法は地域ごとに異なると科学者たちは警告しています。荒廃した海の景観には、それぞれ特有の課題があります。ウニが過剰に増えているのかもしれませんし、水生生息地の劣化、水質の悪さ、あるいは温暖化の程度の違いが問題かもしれません。
「ケルプの分布や傾向を理解したいという尽きない思いに突き動かされています」と、ワシントン州天然資源局（DNR）の海洋生態学者ヘレン・ベリーは言います。「重要なのは、一言でまとめられる状況ではないことです。減少している場所もあれば、増えている場所もあります。天然ケルプの管理には、そのことを理解するのが不可欠です」と彼女は述べます。
ケルプの研究者や再生に取り組む人々が互いの経験から学べるよう、シドニーにあるニューサウスウェールズ大学の海洋科学者アーロン・イーガーは、250件を超えるケルプ再生の取り組みを分析し、オープンソースのデータベースを作成しました。ウニの過剰な採食など、問題の種類から検索できるため、問題や状況に最適な方法を簡単に探せます。さらに、ネイチャー・コンサーバンシーとの幅広い協力と資金提供を受け、イーガーは『ケルプ再生ガイドブック』の筆頭著者の一人となりました。「厄介な問題に取り組むために使える手段は、数多くあります」と彼は言います。
イーガーのメタ分析調査によれば、ウニの過剰な採食など、過度な「攪乱事象」が取り除かれ、移植地が他のケルプの森に近い場合、成功する可能性が高まりました。
彼の分析は、予想外の課題として法的な抵抗も浮き彫りにしました。沿岸の環境法の大半は、海にすでにあるものを保護するために作られているとイーガーは説明します。しかし、こうした法律では、ウニなどの生物を取り除いたり、新たなケルプの成長を支える構造物など人工物を加えたりすることが禁じられる場合があります。
イーガーの研究から得られた最大の知見は、再生の取り組みの大半（62%）を学術関係者が主導し、1ヘクタール未満の区画（80%）で、2年未満にわたって実施していたことです。「森全体を大規模に再生するには、学術研究の枠を越える必要があります。パートナーシップが必要です」と彼は強調します。
そうした連携の一つを主導するのが、SeaForesterです。営利目的の海藻再生企業で、世界各地のケルプ再生に取り組む人々と連携し、「グリーングラベル」と呼ばれる革新的な手法を用いています。
この方法では、幼いケルプをプラスチック板などに取り付けるため、労力のかかる潜水作業をする必要がありません。小石に幼いケルプを付着させ、船から海に投げ入れるだけです。数年以内にケルプが定着します。「陸上の森を再生するのにかかる時間と比べれば、これでも非常に速いです」と、西オーストラリア大学パース校の海洋生態学者で、グリーングラベル・アクション・グループの共同設立者でもあるトーマス・ワーンバーグは言います。同グループは、この方法を検証する研究者の国際ネットワークです。
ノルウェーで開発されたグリーングラベルは、ポルトガル沿岸でのゴールデンケルプ（Laminaria ochroleuca）の再生を含む、複数の実証プロジェクトで成果を上げています。ケルプの種を付着させた砂利の試験は現在、欧州、北米、オーストラリアのさまざまな沿岸・海洋環境で進められています。
「このアイデアには大きな期待が寄せられていますが、万能薬ではありません」と、ノルウェー海洋研究所の上級研究員でもあるワーンバーグは警告します。たとえばカリフォルニア沿岸のプロジェクトでは、高潮でケルプの付いた砂利がすべて流され、うまくいきませんでした。
「ケルプの喪失の根本原因には、引き続き対処する必要があります。多くの場合、それは人間が引き起こした海洋環境の劣化です」とワーンバーグは指摘します。そのためには、行政関係者や一般の人々の理解を得る必要があります。
この目標を達成する方法の一つは、ケルプの森を炭素隔離など価値ある生態系サービスと結びつけることだと、グリーングラベル・アクション・グループのメンバーであるフィルビー＝デクスターは言います。ケルプの森はサンゴ礁ほど人々を引きつけないかもしれませんが、投資家が炭素クレジット、代替タンパク源、燃料用バイオマスとしての海藻活用に期待を寄せるなか、「ブルーエコノミー」は拡大しています。野生ケルプの炭素貯留能力をより正確に測定できれば、必要な保護につながる可能性があります。「人は関心を寄せるものに注目します」と彼女は言います。
養殖海藻産業は、野生ケルプの形態、遺伝学、最適な栄養要件について、科学の基礎的な理解を深めることにも貢献できるとヘレン・ベリーは言います。ただし、養殖ケルプと野生ケルプを比較するのは難しい場合があると彼女は注意を促します。「クリスマスツリー農園を原生林と同一視するようなものです。」
しかし、養殖ケルプの研究者は、生物多様性の形成に野生ケルプが果たす役割についての知識の空白を埋められるかもしれません。たとえば野生ケルプと養殖ケルプの大きな違いの一つは、水柱のどこで育つかだと、メイン州ビデフォードにあるニューイングランド大学海洋・環境プログラム学部の准教授キャリー・バイロンは説明します。野生ケルプは海底に付着しますが、養殖ケルプはロープや養殖設備によって海底から離れた位置に吊るされます。
ネイチャー・コンサーバンシーの資金提供を受けたバイロンは、こうした構造上の違いがあっても、養殖ケルプが同じ多様な種に適した生息地を提供できるかを研究しています。健全なケルプ生態系を構成する生物多様性を明らかにするには、基準となるデータをさらに集める必要があります。
変化を選ぶ
変化は必ずしも悪いことではないとフィルビー＝デクスターは言います。「生態学者の仕事の一つは、生態系がどう機能しているかを理解することです。」人間の影響で変化したケルプ群落の場合、機能の仕方が異なっていても、同様に価値ある生態系サービスを提供できる、回復力のある生態系が生まれるかどうかを見極める必要があります。彼女が研究してきた北極のケルプは、いずれ温暖な海域の種に押しのけられ、姿を消す可能性があります。
ケルプがますます厳しい環境でも生育を続けられるよう、「進化の支援」や直接的な遺伝子操作を行う倫理についても、研究者たちは向き合う必要があります。「人間が自然に手を加えて、非常にうまくいったという歴史はありません」とフィルビー＝デクスターは言います。
ケイン・レイトンが望む変化の一つは、ケルプ再生の産業化です。彼は、養殖ケルプ農場、胞子体として知られる幼いケルプを育てる種苗施設、ウニ漁業などが、ケルプから収益を生み出す方法の一部になると考えています。その資金を野生ケルプの生態系保全に再投資できるからです。
「ケルプの森を再生しようと言って、この穴に資金を注ぎ込むだけではありません」とレイトンは言います。「この取り組みには大きな価値があります。」
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