深海3572mに生きる
—室戸沖南海トラフ４年間の記録—解説
　　　　　　　　　　　　岩崎望・岩井雅夫（高知大学）

海底地震総合観測システム
海洋科学技術センターは、阪神淡路大震災を契機に1997年３月「海底地震総合観測システム」を高知県室戸沖に設置しました。このシステムは、光ファイバーケーブルで接続された海底地震計２台、津波計２台及び先端観測ステーションで構成されています。先端観測ステーションは、室戸岬約100ｋｍ沖合、第1南室戸海丘南東側斜面（32 21.094’ N、134 32. 207’ E）水深3572ｍの海底に設置されています。ステーションには地中温度計、流向流速計、水温塩分計、ドップラー式音響流向流速計（ADCP）、カラービデオカメラ、ライト6台などが搭載されています。ビデオカメラには首振り装置が付いており(左右320、上下150)、この操作は海洋科学技術センター室戸陸上局で映像を見ながら行うことができます。
　ビデオカメラによる深海生物の観察は、1997年５月から1999年１２月まで、月２－４回合計９７回行われました。観察時間は計556.9時間、１回平均5.7時間（最長112.4時間）でした。また、ステーション設置以来、毎日１２時と２４時の２回それぞれ８分間、自動でシロウリガイの定時定点観察を行っています。

光合成依存生態系と化学合成依存生態系
光合成に利用できる太陽の光が、水中に届くのはせいぜい水深200ｍまでです。それよりも深いところでは光合成による生産は行われません。しかし、光が届かない深海に生息する生物たちも、陸上や沿岸の生物と同様に、その殆どは太陽の光エネルギーによって支えられています。植物プランクトンは太陽の光エネルギーを利用し、二酸化炭素と水から有機物を合成（光合成）し、増殖します。増殖した植物プランクトンが動物プランクトンや魚の餌となり、それらがさらに大型の動物の餌となることで、表層で生産された有機物がより深い所に生息する生物に伝えられていきます。また、プランクトンなどの死骸や生物の排泄物は、すみやかに沈み深海に到達し、深海の生物にとって重要な餌資源となります。このように深海に生息する生物は、表層の植物プランクトンの光合成によって支えられているのです。
ところが、深海には光合成に頼らずに生きている生物が生息しています。海底火山帯域では、硫化水素やメタンを含む300Cを越す熱水が海底から噴出している場所があります。また、南海トラフのようなプレートが衝突する所では、冷湧水と呼ばれるメタンに富んだ間隙水が海底からでている場所があります。この様な所には、硫化水素やメタンを海水中の酸素で酸化することで化学エネルギーを得て、そのエネルギーを用いて有機物を合成（化学合成）するバクテリアがいます。さらに、このバクテリアを体内に共生させ、バクテリアが生産した有機物を利用することで生きている生物もいます。シロウリガイはその一つであり、体内には硫黄酸化バクテリアを共生させています。シロウリガイは、バクテリアから有機物を得るかわりに、硫化水素と酸素をバクテリアに届けます。シロウリガイは猛毒の硫化水素の影響をなくすため、酸素を運搬するヘモグロビンとは別に、硫化水素を運搬する専用のタンパク質を持っています。

冷湧水域におけるシロウリガイ類
冷湧水にはシロウリガイの共生バクテリアが利用できる硫化水素はあまり含まれていません。それではどの様な機構でシロウリガイは生きているのでしょうか。海底の泥には冷湧水中のメタンを海中の酸素で酸化し化学エネルギーを得て、そのエネルギーで海水中の硫酸を還元し硫化水素を作り出すバクテリアがいます。その硫化水素をシロウリガイ体内のバクテリアが利用しているのです。シロウリガイは泥中の硫化水素を体内に取り込むため、半身を泥に埋めています。

安定同位体比による食物連鎖の研究
生物同士の食べる−食べられる関係、つまり食物連鎖を調べるために有効な方法の一つに生物の炭素及び窒素安定同位体天然存在比（同位体比）を分析する方法があります。同位体とは、同じ原子番号でも、質量が異なる原子のことです。同位体は化学的性質は似ていますが、質量が異なるため生化学反応の過程で選択され、その結果生物は異なる安定同位体比を持つことになります。
炭素安定同位体比（δ13C‰）は、食物連鎖の過程では変化が小さいため、捕食者とその餌とは似た値を示します。一方、窒素安定同位体比（δ15N‰）は、栄養段階を経るごとに３－４‰増加します。つまり、食物連鎖の上位に位置する生物ほど大きな値を示すことになります。
ステーション周辺に生息する生物は、炭素及び窒素安定同位体比が比較的低い生物群と比較的高い生物群に分けることができ、前者は化学合成独立栄養細菌に依存し、後者は光合成に依存していると考えられます。光合成に依存する生物の食性は、堆積物を食べるもの（トキンナマコ）、腐肉を食べるもの（ヨコエビ類）、雑食性のもの（コシオリエビ類）、懸濁粒子を食べるもの（ゴカイ類）と様々ですが、それらの窒素安定同位体比はほぼ同じであることから、同一の栄養段階に属していることが明らかになりました。

室戸沖南海トラフ深海生物に関する論文
Iwasaki, N., Maeda, T. and Momma, H.,2000. Moulting of a deep-sea galatheid crab (Anomura, Galatheidae) at a depth of 3,572 m. Hydrobiologia, 436, 237-239.
岩崎望・武田正倫・西田周平・村野正昭・キャロル ヴァレー・岩井雅夫, 2001．室戸沖南海トラフ海底地震総合観測システム周辺の動物相2, 甲殻類．JAMSTEC深海研究，18, 217-224．
遠藤広光・岩崎望・町田吉彦・岩井雅夫, 2000．室戸沖南海トラフ海底地震総合観測システム周辺の動物相1, 魚類．JAMSTEC深海研究，17, 13-17．