見えない魚たち

このストーリーはもともとHakaiに掲載されたもので、Climate Deskとのコラボレーションの一部です。

海は予想を覆す力を持っている。4階建てビルほどの高さの荒波が前触れもなくピークを迎え、崩れ落ちる。光が海面を横切って屈折し、水平線に浮かぶ幻想的な都市を思い起こさせる。そして、水の荒れ地は、それらとは全く異なる姿を現す。1942年の夏、USSジャスパー号に乗船していた科学者たちもそうだった。カリフォルニア州サンディエゴ沖の荒れた海に浮かぶ音響物理学者カール F. アイリングと彼の同僚たちは、海軍がドイツの潜水艦を探知するために使用できるソナー装置の研究を任され、深海に向けて音波を送信していた。しかし、テストの反響が反響し返ってくると、不可解な現象が明らかになった。船が行くところすべてで、ソナーは海底とほぼ同じくらい硬い塊を、水面下約300メートルかそれ以上の深さに潜ませていることを検出したのだ。さらに不思議なことに、この偽の海底は一日のうちに移動するように見えた。

人々はそれぞれ仮説を立てた――浅瀬？ 機器の不具合？ だが、科学者たちは異常現象を記録する以外は、謎を放置していた。（そもそも戦争中だったのだ。）1945年、海洋学者マーティン・ジョンソンが太平洋に網を投じ、詳しく調査するまで、犯人の正体はついに明らかにならなかった。ほとんどが人間の手よりも小さい、深海から海面へ、そしてまた深海へと毎日移動する、膨大な数の海洋生物の群れだったのだ。

1940年代以来、科学者たちはこの垂直移動と、それに参加する生物の謎を解き明かしてきました。最近まで、研究は動物プランクトンなどの小型生物に重点が置かれ、それらの大型捕食者は軽視されていました。しかし、技術の進歩により、回遊する魚群の食物連鎖を調べ、中深海域（水深約200～1,000メートルの「薄明帯」と呼ばれる海域）に生息する、様々な行動を隠蔽し、奇妙でぬるぬるした魚類を調査することが可能になりました。中深海域とは、水深約200～1,000メートルの海域で、表面からの最後の光が差し込み、その後、海の完全な暗闇へと消えていく場所です。そして、この研究は、科学者によるこの移動の最初の記録と同じくらい重要かつ神秘的な事実を明らかにし始めています。かつてはソナーを欺くほど密集して分布していた薄明帯を回遊する魚類は、海洋を通じて炭素を移動させることで、気候の安定化にも重要な役割を果たしている可能性があるのです。

研究者たちは現在、地球上で最も未開拓の生態系の一つである深海に生息する魚類が、海面から深海へとどれだけの炭素を循環させているかを定量化しようと試みています。これらの魚類へのアクセスが困難なため、この研究は従来の漁業研究よりも困難を極めていますが、それでもなお緊急性はあります。気候変動が生態系を変容させる脅威にさらされているにもかかわらず、中深海魚の研究を可能にした技術の進歩は、これらの魚類の漁獲をもより魅力的なものにしているのです。

中深海魚はまだ商業的に利用されていませんが、この種の市場性や最適な漁獲方法を調査するプロジェクトが進行中です。そのため、この分野で研究を行う科学者は、漁業による潜在的な影響を事前に評価できる稀有な立場にあります。しかし、未知数が多いため、疑問が残ります。彼らは、魚と私たち自身のために、間に合うようにそれを実行できるのでしょうか？

晴れた日の海面では、光線があらゆる方向に水面に反射し、まるで太陽の光だけがあるように感じることがある。この光の一部は水面下の、有光層と呼ばれる、照らされた海の薄い幕へと浸透し、最も深いところにいる藻類、植物プランクトン、そして商業的に漁獲されるほぼすべての種の生息地となっている。しかし、この層より下では、太陽の光は関係なくなり始め、状況は奇妙になる。水は光合成をするには濁りすぎており、餌はほとんどなく、魚は非常に奇妙に聞こえる。真珠のような管状の目と、口を剛毛にしてチェシャ猫のような笑みを浮かべたリボンのような生物、テレスコープフィッシュや、透明で精巧に尖った歯で自分より50%以上も大きい獲物を捕らえるために顎が外れるスローンズバイパーフィッシュを考えてみよう。

1932年、アメリカの博物学者ウィリアム・ビーブは、バチスフィア（調査船から振り子のように吊り下げられた鋼球）と呼ばれる船でこの生態系の探査に出発しました。この探査の最初の航海は、水深90メートル地点のドア付近の漏水や通信システムの故障など、痛ましいトラブルに見舞われました。しかし、真の探査愛好家のような飽くなき情熱で探査に取り組んだビーブは、最終的に水深700メートル以上の深さまで到達し、そこで「粘液か体内の間接照明で照らされた」牙を持つ全長約2メートルの魚や、先端に3本の光る触手を持つアンコウを垣間見るという成果を得ました。「火星の風景を覗き込んだ先駆者の中で、私ほど興奮を覚えた者はいないだろう」と彼は後に記しています。

それでも、中深海魚の最も注目すべき点は、その魚種ではなく、その行動かもしれない。

毎日、多くの中深海魚種が地球上で最大規模の定期的な回遊を行っています。この日周垂直回遊と呼ばれるプロセスでは、ランタンフィッシュ（中深海魚の中で最も数が多い種の一つ）のような魚が、日中は捕食者から守られる深海から、夜間に餌をとる表層へと移動します。iPhoneほどの大きさの体の大部分が発光器官と大きな丸い目で占められているランタンフィッシュにとって、これは最大1キロメートルの移動距離となります。（巨大なギョロ目を持つイワシを想像してみてください。）

海面に上がった魚は、動物プランクトンを食べて炭素をすくい上げます。動物プランクトンもまた、光合成によって二酸化炭素を吸収する植物プランクトンと呼ばれる微小生物を捕食します。魚はそれを深海へと運び、そこで呼吸したり排泄したりします。深海に深くなるほど、炭素は海中に長く閉じ込められたままになります。二酸化炭素から深海炭素へのこの変換は、生物炭素ポンプの一部であり、海洋が世界の炭素排出量の25%を吸収する能力に貢献するメカニズムです。

最近まであまり研究されていなかったこのサイクルにおける中深海魚の役割を把握するのは複雑で、特に中深海魚が実際にどれだけいるのかを言うのが難しいからだ。

スペイン沖のカナリア諸島にある海洋学・地球変動研究所の生物海洋学者、サンティアゴ・エルナンデス＝レオン氏は、数十年にわたりこの問題に取り組んできた。2010年、エルナンデス＝レオン氏はスペイン主導の研究旅行「マラスピナ世界一周探検隊」に参加した。およそ6万キロに渡り、研究者たちは音響測深機を用いて中深海域を​​観察した。それまで、中深海魚類のバイオマスとして測定された推定値は、ほとんどが網を用いて行われ、まばらに生息する生態系を示していた。しかし、マラスピナ探検隊の音響観測によって、それらの推定値はまったくの誤算であることが明らかになった。中深海魚類のバイオマスは、これまで考えられていた10億トンではなく、100億トン以上であり、海洋の全魚類バイオマスの約90％を占めていた。

それでも、これらの数値を精緻化したり確認したりするのは困難です。網は推定に重要なツールであり、多くの中深海魚は捕獲を逃れるのにほぼ完璧に適応しています。水中のプランクトンは、魚に当たると発光するスパークを発しますが、多くの中深海魚は大きな目を持ち、最大20メートル離れた場所からでもその発光を視認できます。そのため、研究者が網を捕獲すると、網はクリスマスツリーのように光り、ほとんどの魚は逃げてしまいます。「魚が輸送する炭素量を評価するには、魚のバイオマスが必要です」とエルナンデス＝レオンは言います。「捕獲できるのが全体の20%にも満たなければ、真の価値はわかりません。」

この問題に対処するため、エルナンデス＝レオン氏と彼のチームは、最大6,000メートルの深さまで潜航可能なビデオカメラを開発しました。プランクトン警報を鳴らさないように、研究者たちはカメラを水深170メートルに固定し、魚がカメラの前を通過するかどうかを実験しました。そして、実際に通過しました。その後、そのデータを音響測深機のデータと比較し、撮影された魚が垂直回遊魚であることを確認しました。「バイオマスを評価したところ、非常に高く、トロール網で推定した値よりも1桁も高かったのです」とエルナンデス＝レオン氏は説明します。エルナンデス＝レオン氏と他の研究者たちは、特定の周波数を用いて中深海の雲から様々な種をより正確に識別する音響測深機の実験も行っています。

しかし、魚の総数が最大の疑問ではあるが、唯一の疑問ではない。

「1匹の魚が毎日海面から中深海へどれだけの炭素を移動させているかを計算しようとすると、およそ30種類のパラメーターがあります」とワシントン大学の博士課程候補者でウッズホール海洋研究所（WHOI）の客員学生でもあるヘレナ・マクモナグル氏は言う。魚が呼吸で吸い込んだり吐き出したりする酸素と二酸化炭素の量から、中深海に沈む糞の割合まで、すべてが魚が深海へ運ぶ炭素の量を形作る。2018年、WHOIは中深海域への理解を深めることを目的とした「海洋トワイライトゾーンプロジェクト」という大規模な取り組みを開始した。プロジェクトにおけるマクモナグル氏は、魚類の炭素コンベアベルトにおける不確実性の主な原因を解明しようと試みてきた。この研究は、魚が一日中呼吸することによって海面から深海へ移動する炭素の量に影響を与える魚の呼吸率が特に影響力が大きいことを示唆している。この数値は計算方法によって大きく変わる可能性がある。 「これらのパラメータの不確実性が組み合わさって、たった1匹の魚に対して6倍もの変動が生じることになります」と彼女は言う。

北大西洋での研究航海の一環として、マクモナグル氏は船上での計測で一定の成果を上げてきた。捕獲したばかりのランタンフィッシュを安楽死させる前に呼吸数を測定するのだ。しかし、データ収集は依然として困難だ。水深1キロメートルの深海で生活することに慣れた軟体魚は、水から引き上げられて研究室に運ばれても必ずしも生き残れるとは限らないからだ。「彼らはとても壊れやすいのです」と彼女は言う。

しかし、他の種を対象とした実験室研究は、全体像を解明するのに役立つ可能性がある。特に研究者が、魚の体内に入るものだけでなく、反対側から何が出てくるのかを調べている場合はそうだ。

1940年代のソナー科学者たちと同様、ローレン・クックは音響測深機を通して中深海生物に興味を持つようになりました。学部生の夏季インターンシップ中に、クックはニュージャージー州とバミューダ島間を航行する船舶の音響測深機データにアクセスしました。ラトガース大学の博士課程に在籍する彼女は、バックスキャッターデータを図表化し、回遊する海洋生物の波動を描き出しました。

この経験から、クックは魚類がどのように深海に炭素を排出するのかという疑問を抱きました。しかし、博士号取得を目指す段階になると、彼はより身近な魚種、すなわち大西洋メンハーデンに焦点を絞りました。メンハーデンは、通常体重約450グラムで、東海岸で大量に漁獲される餌用魚です。

沿岸性外洋魚であるメンハーデンは表層水域に留まり、中層魚ほど深くまで移動しません。しかし、中層魚と同様に、その排泄物は非常に深いところまで移動する可能性があり、その移動によって魚は生物学的炭素ポンプに関与することができます。

しかしながら、魚の糞を調べるのは海の中では簡単にはできません。

「魚の糞を見つけるのは非常に難しいです。大きくてすぐに沈んでしまうからです」とクック氏は言う。「それに、見つけた時に誰のものかを特定したり、現場でこれらすべてのことを測ったりするのは、基本的に不可能なんです。」

代わりにクック氏は、地元の漁師が捕獲した成魚のメンハーデンを研究室の掘削孔に定住させ、たっぷりの餌を与え、その影響を測定している。（測定結果の一つは、メンハーデンの糞は約4ミリメートルの長さで、緑レンズ豆ほどの長さであることだ。）これらのサンプルは、糞塊の生成量と沈降速度を推定するために用いられる。沈降速度は重要な要素である。魚類の糞の沈降速度は速いのに対し、動物プランクトンなどの生物の糞の沈降速度は遅いため、メンハーデンの糞は炭素排出の媒体として潜在的に優れている。

科学者が行った数少ない測定結果から、魚の糞は1日に数百メートルから約1,000メートル沈むと推定されているとクック氏は言う。「一方、これらのより小さな粒子は1日に1メートルから10メートル程度沈む可能性があります」。つまり、魚の糞に含まれる炭素は深海へと移動する際に水中に戻る可能性が低く、むしろ海底堆積物に到達し、そこで何世紀にもわたって隔離される可能性が高いということです。

クック氏は、この情報とその他のパラメータを用いて、気候変動による水温上昇の予測値を含め、メンハーデン個体群全体が深海や堆積物に排出する炭素量を推定するモデルを構築している。（水温の上昇は魚の代謝に影響を与え、排泄物を通じて深海に排出される炭素量を変化させる可能性がある。）

中深海魚の場合、その排泄物は水柱のより深い地点だけでなく、海岸から遠く離れた海自体がはるかに深い地点にも放出される可能性があります。つまり、排泄物が深海にまで到達し、その中に含まれる炭素が長期にわたって貯蔵される可能性がさらに高くなります。しかし、クック氏がメンハーデンで行っているように、中深海魚を研究室に持ち込んでより詳細な研究を行うことは、依然として課題となっています。

ラトガース大学准教授（クック博士課程の指導教官）で、魚類の炭素に関する国際ワーキンググループのリーダーを務めるグレース・サバ氏は、中深海魚の死骸を解剖し、腸内の排泄物を調べることで、中深海魚の排泄物の重量や炭素含有量に関する知見が得られる可能性があると述べている。しかし、その消化時間、つまり、実際に排泄物を深海に放出しているのか、それとも餌を食べる際に表層近くで放出しているのかは謎だ。「これは、実際にどれだけの量を海底に運び、どれだけの量が海底に留まるかに大きな影響を与えるでしょう。」

全体として、それは多くの穴が開いたままの複雑なタペストリーです。科学者の中には、毎年およそ100億トンの炭素が生物炭素ポンプによって海面から深海に引き込まれていると推定する人もいます。また、一部の研究では、0.3～40％が回遊する中深層魚によって輸出されていると示唆しています。（比較のため、国際エネルギー機関（IEA）によると、2022年に世界の輸送によって排出された温室効果ガスは約80億トンです。）ただし、深海や堆積物に送り込まれた炭素のすべてが長期にわたってそこに留まるわけではありません。最近の推定では、隔離された炭素の総量はおよそ1兆2000億トンで、あるモデルによると、そのうち約20％は中深層魚に由来しています。（対照的に、世界中の土壌の最上層1メートルに含まれる有機物は、約1兆5000億トンを蓄えています。）

しかし、トワイライトゾーンと魚による炭素隔離への貢献に注目が集まり始めても、変化の兆しが見え始めている。

過去数十年にわたり、中深海魚は、ますます飢餓が深刻化する世界の食料源として注目を集めてきました。こうした状況を受けて、EUが資金提供するMEESOプロジェクトをはじめとするプロジェクトが進められています。MEESOプロジェクトは、主要な中深海魚の資源量と漁業技術の理解を深めることを目的としており、2024年に終了予定です。ノルウェーは2016年から中深海魚を対象とした試験漁業を実施しており、アイスランドも2009年と2010年に中深海魚漁業の実験を行いました。

これらは、国々が中深海に足を踏み入れる最初の例ではない。

20世紀後半、増加する人口にタンパク質を供給するのに苦慮していたソ連は、海に目を向けました。「水産省への資金流用が大幅に増加し、ロシア近海における魚類資源の枯渇につながりました」と、WHOIのトワイライトゾーン・プロジェクトの一環としてソ連の中層漁業に関する論文を共同執筆したスレーター・ペイン氏は述べています。1970年代、水産資源をめぐる競争の激化と国際規制の強化により、ソ連は競争相手がいない漁業、すなわち中層カンザシ漁業を開始しました。

このまだ目標が決まっていない獲物の行き先は？ 家畜の飼料だとペイン氏は言う。

中深海魚の漁獲には、南西インド洋と南大西洋における大規模な漁獲努力が必要とされ、ヘリコプターや水産加工施設を備えた漁船を投入して小型漁船団を支えることも含まれていました。ソ連の崩壊と漁業補助金の廃止により、漁業の勢いも衰退しました。

40年後、2010年のマラスピナ世界一周航海で中深海魚の生物量の推定値が改訂された後、特に北欧諸国において、中深海魚漁業への関心が再び高まりました。この関心が、中深海漁業に関する経済的および生物学的な疑問の両方に答えようとするMEESOプロジェクトのような取り組みのきっかけとなりました。

MEESOプロジェクトに協力しているノルウェーの研究機関Nofimaの研究者、ルナール・ジェルプ・ソルスタッド氏の研究によると、中深海魚が食卓に上る可能性は低いことが示唆されている。ソルスタッド氏の研究は、対象種の一つである中深海魚のミュラーズ・パールサイドの食用としての可能性を評価することに重点を置いている。しかし、人間の味覚に対する結果は芳しくなかった。

「本当にまずい味だ」と彼は言う。「他に言いようがない」

それでも、ソ連時代に廃止された中深海漁業と同様に、中深海魚をタイセイヨウサケなどの他の動物の餌として利用することに関心が集まっています。水産物、特に養殖業の需要は2050年までに倍増すると予想されており、一部の科学者や漁師は、中深海魚がいずれ乱獲される可能性が高いと指摘しています。しかし、その漁獲は予期せぬ結果をもたらす可能性があります。

既存の商業漁業を見れば、こうした影響がどれほど深刻になり得るかが分かります。2020年、科学誌「サイエンス・アドバンス」に発表された科学者らの推定によると、本来であれば排泄して死ぬはずの魚（炭素が深海に到達するもう一つの経路）を除去することで、人間は2,200万トンの炭素隔離を事実上阻止してきたとされています。

しかし、漁業以上に、中深海域へのより大きな変化は気候変動から生じる可能性がある。

約150万年前、地球の気候は氷河期と温暖期の間で約4℃の急激な変動を繰り返していました。古生物学者コンスタンティナ・アギアディ氏の研究によると、少なくとも地質学的な時間スケールでは、中期更新世初期におけるこの急激な変動が薄明帯に大きな影響を与えたと示唆されています。

オーストリア、ウィーン大学の博士研究員であるアギアディ氏は、この時代のコウライウオの耳石（耳石）の化石を研究した結果、中深海魚の体長の中央値は気候温暖化に伴い35%縮小したことを発見した。（水温の上昇は魚の代謝を加速させ、成熟期に入り、体長が小さくなった状態で成長を止める。）アギアディ氏によると、これは生物の炭素ポンプ機能に影響を与えたはずだという。小型魚は移動距離が短くなり、深海に排出される炭素量が少なくなるからだ。

この時代は、人為的な気候変動の現在における最悪のシナリオを除くすべてのシナリオよりも大きな気温上昇を経験したが、アギアディ氏は、遠い昔から得られた教訓は、中深海層とその周囲の変化する世界との関係についてより深く理解する必要があることを示していると述べている。

「（人類は）理解できないものを利用してきた歴史を持っています」と彼女は言う。「今こそ、この先手を打って、この分野における精力的な研究を支援する可能性があるのです。」

中深海域の生息地のほとんどは公海にあり、いかなる国家の国境も越えていない。オランダのワーゲニンゲン大学・研究科の博士課程学生であるアマンダ・シャーデバーグ氏が指摘するように、国家管轄権や伝統的な利用者が存在しない状況下では、科学者の判断（中深海魚の生息数と炭素固定量に関する判断）が世界の政策を左右する可能性がある。これには、中深海魚の漁獲によって確保できる食料安全保障と、気候変動緩和の必要性、そして生態系における魚類の役割とのバランスをどのように取るか、あるいはこれらの魚類の炭素固定ポテンシャルに金銭的な価値をどのように割り当てるかといった問題が含まれる。（しかしながら、国家管轄権が存在しないことは、漁業などの活動による意図しない結果のリスクも高める。）中深海域における初期の研究成果は、こうした広範な問題が既に提起されていることを示唆している。グレース・サバ氏によると、過去2年間の魚類による炭素輸出への関心の急速な高まりは、ブルーカーボン気候変動対策の一環としての魚類の評価に焦点を当てたものとなっている。

一部の科学者は、中深海への関心は、既に大量の二酸化炭素を海洋に排出している継続的な排出削減の必要性などから、研究の妨げになるリスクがあると指摘する。また、シャーデバーグ氏は、中深海研究は費用がかかり、富裕国の科学者が主導しているため、優先順位が歪む可能性もあると指摘する。つまり、少数の人々が地球全体に影響を及ぼす決定を下す可能性があるのだ。

それでも、中深海魚は謙虚さの大切さについて学ぶべき教訓を秘めているのかもしれません。それほど遠くない昔、海の薄明帯には生命がほとんど存在しないと考えられていました。しかし、この海域を詳しく観察してみると、それがいかに大きな誤りであったかが分かります。私たちが知らないうちに、長距離を移動する小さな魚たちが、地球を居住可能な状態に保つのに貢献しているのかもしれません。私たちができる最低限の恩返しは、学ぶべきことがまだたくさんあることを認めることです。