年刊 物流・情報機器システム総合カタログ集のここだけの話
表層水は高緯度海域で冷却されて重くなり、中・深層へ沈んで、数十年から数百年のオーダーで海洋内部に貯蔵される。
そして再び表層に湧き上がってくる。
この表層と中・深層の海水の循環過程を物理ポンプとよぶ。
さて、溶存の無機炭素（全炭酸）濃度の大部分は、大気との溶解平衡で決まる。
この濃度は、人為的負荷が始まる以前から、大気と平衡になって存在している部分である。
このような海洋による二酸化炭素とり込みを、溶解度ポンプとよぶ。
海洋表層では、植物プランクトンが水と二酸化炭素から光合成によって有機物をつくる。
その九割近くは表層内で分解され、再び水と二酸化炭素にもどるが、分解されなかった死骸や破片は中・深層水へ沈んでいく。
このような表層から深層への炭素の移行過程を、生物ポンプとよぶ。
表層の生物活動に必須の化学成分（栄養塩、重金属元素など）も、炭素と同様の生成、分解過程を経て、移行していく。
植物プランクトンがよく大増殖し、それを餌にする魚が多く集まる生産性の高い沿岸域では、生物ポンプは外洋域以深いところまでよくかき混ぜられ、気体交換が活発で、短時間のうちに平衡に達する。
炭酸飲料水をそっと置いておくよりも、ゆするとたちまち気が抜けるのと同じである。
赤道域では深層の二酸化炭素分圧の高い水が湧昇して、二酸化炭素が大気中へ出ていく。
また植物プランクトンの光合成が活発な海域では、海水中の二酸化炭素をとり込んで有機物として固定するために、表層海水中の二酸化炭素分圧は下がり、その結果大気中からの吸収がふえる。
海水中に吸収された二酸化炭素は、重炭酸イオンや炭酸イオンに解離するので、それらもふくめたすべての無機炭素のことを全炭酸とよぶ。
大気と平衡となった海水中の全炭酸濃度を、どの過程で海水中に溶かし込まれた炭素であるか、によって分けた鉛直分布図である。
ちなみに、人為的負荷のほとんどなかった、産業革命前の大気中の二酸化炭素濃度は二八０ppmであったが、二○○○年にはすでに三七０ppmを越えている。
いまや大気平均組成表の二酸化炭素濃度は、○・○三％ではなく、○・○四％と書き換えなければならない。
このように、海洋での二酸化炭素の交換には、表層水の循環や水温、風速といった物理的要因と、そこでの大規模なエル・ニーニョ現象が、一九九一年から一九九四年にかけて発生した。
このために東部太平洋赤道付近の海域では、表層へ湧き上がってくる二酸化炭素と栄養塩に富む、冷たい深層水の量が減った。
この期間中に、海洋から大気へ放出された二酸化炭素量の年平均値は、エル・ニーニョの終えんした、一九九六年に比べると、三〇から八〇％程度減少し、大気中の二酸化炭素濃度の増加を抑制したようにみえる。
物理ポンプによる、海洋から大気への二酸化炭素輸送が弱まったのである。
一九九二年から一九九四年にかけて、大気中の二酸化炭素の増加傾向が、わずかながら停滞していることがわかる。
これはエル・ニーニョ現象が関係していたのだと考えられている。
エル・ニーニョ発生中は、深層から表層へ湧き上がってくる栄養塩の量は減少する。
表層の栄養塩がいつもより少ないわけであるから、生成される植物プランクトンである。
いつかどこかでそのつけはめぐってくるという話である。
二酸化炭素と栄養塩上に元気よく稼働し、外洋域へも有機物質が流れ出していく。
一方、炭酸カルシウムの殻をもつ円石藻類や有孔虫などのプランクトンの死骸が沈降し、深海で溶けて重炭酸イオンと炭酸イオンがふえると、アルカリ度が増加する。
その結果、二酸化炭素分圧を下げる。
この深層水が長い年月の後、表層へ上昇してきたときに二酸化炭素を吸収する。
これがアルカリポンプとよばれるもので、きちんと稼働しているかを実証するのはむずかしい、気の長いポンプである。
これらのポンプは、いつの時代にも今と同じように動いていたわけではない。
地球の温暖化によって表面水温が上昇すると、溶解度ポンプはあまり働かず、大気中に残る二酸化炭素がさらにふえていくかもしれない。
生物ポンプが働きすぎると、深層水での酸素消費量が増加し、ついには無酸素状態になる。
物理ポンプが鈍くなると、生物に必要な栄養塩が表層水に運ばれなくなる。
アルカリポンプも、炭酸カルシウムの殻をもつ種類のプランクトンが減れば、あまり目立つことがなくなる。
しかし、表層で炭酸カルシウムの殻が生成されなければ、殻の生成時に発生する二酸化炭素の大気への放出も少なくなる。
さて、二〇○一年に公表されたＩＰＣＣ第三次評価報告書では、人為的な二酸化炭素などの排出により、温暖化が進んだことをはじめて認め、二一世紀末に予測される気温上昇は一・四℃から五・八℃、海面水位の上昇は九からしかし、どこにでも肥料をまけば、それだけで生物ポンプがうまく稼働するというわけではない。
すでに大自然の営みとして、春や秋には陸上の鉄をふくむ鉱物粒子が風とともに洋上に運ばれ、その時季に植物プランクトンは大増殖をおこしている。
陸上でも春から夏にかけて、植物が大いに茂り、二酸化炭素を吸収している。
人類が食糧となる植物を効率よく育てあげるように、海のもつ生産力を効率よく使い切ることを考える必要があるのかもしれない。
富栄養化の極端な例は、すでに沿岸域で見られる赤潮の発生でわかるように、海水の溶存酸素を消費しつくしてしまい、他の生物を死に至らしめることにもなってしまうのである。
自然との共存を考えた人為的生産活動は、さらなる科学調査・研究と環境倫理もふくめた議論が必要であろう。
おわりに量も減ることになる。
そうすると、生物ポンプによって、大気中から海洋へとり込まれていた二酸化炭素の量が減り、大気中で二酸化炭素は増加する方向に向いてしまうだろう。
エル・ニーニョの発生により、一時的に大気中の二酸化炭素の増加が抑制されたとしても、生物ポンプの停滞は、やがて大気中の二酸化炭素濃度を再び上昇させることになる。
まるで朝三暮四（猿にくだものを朝三つ夕方四つ与えようとしたら怒ったので、朝四つ夕方三つ与えたら喜んだ）の世界のようである。
表層にいる生物が、そこに湧き上がってくる栄養塩を、どこかの海域で再び深層へ沈み込んでしまう前にすべて使い切ってしまうことが、もっとも効率のよい生物ポンプの循環システムといえる。
しかし現実には、表層水に栄養塩がまだ残っているにもかかわらず、鉄などの微量元素が不足しているために、生物ポンプがうまく働いていない海域がある。
そこで、余った栄養塩をすべて表層で生物に使わせるために、不足している鉄をまく実験とか、陸上の肥料のように栄養塩を海洋表層に加えて、海の植物、それも炭酸カルシウムの殻をもたない植物プランクトンを増やそうとすることも考えられている。
に、必要な食糧や水がいつまで確保できるのだろうか。
近い将来、自分たちの望む環境を求めて、今ある国境を越え、歴史にも残る民族の大移動が始まるかもしれない。
二億年間、この地球には恐竜が闇歩していた。
そして、六五○○万年前に忽然と姿を消してしまったのである。
人間はまだ五○○万年しか地球に生きていない。
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