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生物ポンプ

海洋では、植物プランクトンの光合成によって、表層に溶け込んだ二酸化炭素から有機物が生まれ、動物プランクトンなどの捕食によって食物連鎖がおきます。
そしてそれらの遺骸や糞粒は、海底に沈んでいき、その有機炭素は、中・深層でバクテリアなどの呼吸作用によって分解されて、二酸化炭素となって海中に戻されます。
一方で、その一部と、そして無機炭素(炭酸カルシウム)は、海底に堆積物となって蓄積します。
この海洋表層から中深層へ、生物学的に炭素を輸送する仕組みを「生物ポンプ」といいます。他にも「アルカリポンプ」や「溶解ポンプ」などの、物質の輸送系路があって、複雑な系になっているのです。

このように海洋での生物の炭素は、すべてが循環されるのではなく、深部に貯蔵されていて、数百年といった単位で、海流の上昇に乗って、また表層に戻ってきます。
これは陸上においては、樹木が炭素を貯蔵していて、やはり数十年、数百年単位で無機炭素に戻っていくことに照応します。樹木が海洋深部と同様に、生態系の循環システムの中での「貯蔵庫」といった役目を果たしていることになります。

もう一つ、燐(リン)の循環についてです。
リンは生物に不可欠で重要な成分で、有機リン酸化合物のかたちで生物を循環しています。そして有機リン酸化合物は、リン酸塩に分解されて植物に利用されます。
リンの大きな貯蔵庫は、地質時代に形成された岩石などの堆積物です。
これらはしだいに侵食されて、リン酸塩を生態系に与えます。このとき、多くのリン酸塩は海に流れ、一部は浅海の沈殿物の中に堆積しますが、一部は深海に沈み、堆積します。リンの化合物は重いので、すばやく沈み、再び陸上に戻ることが困難です。

そのリンを陸上に戻すのに重要な役割を果たしているのが、海鳥と魚です。
深海に沈んだリンは、炭素と同様に海流の上昇に乗って、表層に出てきます。そこにプランクトンが発生し、魚がそれを食し、そして海鳥がその魚を食して、リンが陸上に戻ることになるのです。
ペルー海岸のグアノ堆積は、海鳥の排出物の堆積で、リン酸塩と窒素化合物が豊富です。

光合成と酸素呼吸の、単純な物質の相互変換から、込み入った循環システムになってきました。
生態系は、生物同士による物質交換だけでは、循環システムの成立は困難で、地球の物理的作用を含めた様々な要素で、バックアップやフィードバックを、そしてバッファー(貯蔵)などを構成して、循環を成立させているのですね。
 

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by シャネル 公式 (2014-06-28 10:31) 

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