海洋生物｜地球科学

授業の目的

海洋生物の種類を説明できる。
異なる海洋生物間の相互作用を説明できる。

語彙

化学合成
海底熱水
無脊椎動物
植物プランクトン

一次生産性

漁礁
無脊椎動物
動物プランクトン

はじめに

海は生きるために厳しい場所である。潮間帯では、海水が海を覆ったり覆わなかったり、波が岩をたたいたりして、状況は急速に変化する。海中のほとんどの環境は冷たく、水面下のほとんどの深さで圧力が非常に高くなります。光害帯を超えると、海は完全に黒くなる。生物はこのような環境に、多くの興味深く効果的な方法で適応してきた。

海洋生物の種類

地球上の最小および最大の動物は海洋に生息しています。なぜ海は大きな動物を養うことができると思いますか？

海洋生物は空気を吸ったり、水中から酸素を取り出したりしています。水面に浮くものもいれば、海の底に潜るものもいます。他の動物を食べる動物もいますし、日光から食料を得る植物もいます。化学物質を分解して食べ物を作る奇妙な生物もいる。 8591>

プランクトン

プランクトンは、泳げず流れにのって浮遊する生物である。プランクトンの語源は、ギリシャ語の「さまよう者」です。

植物プランクトンは、光合成によって食物を作る小さな植物です。太陽光を必要とするため、植物プランクトンは光合成帯に生息しています。植物プランクトンは、地球上の基礎生産力（食物エネルギー）の約半分を担っています。

微細な珪藻は植物プランクトンの一種です。

研究船がプランクトンを採取する映像はこちらです。 http://www.youtube.com/watch?v=mQG4zAoh6xc.

動物プランクトン（動物性プランクトン）は、植物プランクトンを餌として食べます（下図）。動物プランクトンには、一生プランクトンとして生きるものと、成体になってから海底に付着する幼体状のものがあります。

カイアシ類は豊富なので、大型動物の重要な食料源になります。

植物と藻類

海洋で見られる少数の真の植物には塩湿地の草やマングローブ樹が含まれます。また、植物ではありませんが、海藻と呼ばれる大きな藻類も光合成で食物を作っています。植物や海藻は、光合成を行うために必要な光が差し込む暗礁帯に生息しています（下図）。

海洋無脊椎動物

無脊椎動物（背骨のない動物）の種類と数は実に驚くべきものがあります（下図）。海の無脊椎動物には、イソギンチャク、ヒトデ、タコ、アサリ、カイメン、ウミウシ、カニ、ロブスターなどがいます。これらの動物のほとんどは海岸近くに生息していますが、海のいたるところで見ることができます。

（a）ムール貝、（b）イバラガイ、（c）月桃、（d）イカ

KQED: Amazing Jellies

ゼリーは暗闇で光る別世界の生物で、脳も骨もなく、体長は100フィート以上あるものもあります。他の多くの海域と一緒に、カリフォルニアの海岸のすぐ近くに生息しています。詳しくはこちらで。 http://science.kqed.org/quest/video/amazing-jellies/.

魚類

魚類は脊椎動物で、背骨を持っています。魚が海で生きていくために持っている特徴にはどのようなものがあるのでしょうか？

移動と操縦のためのフィン。
保護のためのウロコ。
水から酸素を取り出すエラ。
異なる深さに浮上・沈降するための水中ブラッダ。
体が周囲の水と同じ温度になるように、外温性（冷血性）。
生物発光：暗い海の中で、獲物や仲間を引き付けることができる化学反応から生じる光。

魚類では、イワシ、サケ、ウナギのほか、サメやエイ（水中ブラダーを持たない）などが含まれます（下図）。

ホオジロザメは他の魚や海洋哺乳類を捕食します。

爬虫類

海洋に住む爬虫類はほんの数種で、彼らは暖かい海に生息しているのです。なぜ爬虫類は海に住むことが制限されているのでしょうか？ウミガメ、ウミヘビ、ウミワニ、そしてガラパゴス諸島にしかいないウミイグアナなどが海産爬虫類の代表格です（下図）。

ウミガメは海のいたるところにいますが、その数は減っています。

海鳥

多くの種類の鳥が海や海岸に適応して生活しています。そのいくつかを紹介します。 (下図).

(a)水かきのための長い脚と餌のための砂を掘る長いくちばしで、海岸鳥は潮間によく適応している。 (b)カモメ、ペリカン、このヒクイドリなど、陸上で生活しながら海に出て漁をする海鳥は多い。 (c) アホウドリは何ヶ月も海で過ごし、ヒナを育てるときだけ岸に上がってくる。

Marine Mammals

哺乳類の共通の特徴は何でしょうか。

海洋での生活に適応するために、哺乳類はどのような特徴を持つでしょうか？

泳ぐために：流線型の体、滑りやすい皮膚や毛、ひれがあります。
保温：毛皮、脂肪、高い代謝率、体積に対する小さな表面積、特殊な血液システム
塩分：塩分を排泄する腎臓、浸透しない皮膚

5種類の海洋哺乳類の写真はこちらです。 (

（a）鯨類：クジラ、イルカ、ネズミイルカ。 (b）仙人類：マナティー、ジュゴン。 (c) Mustelids。ラッコ類（陸生ではスカンク、アナグマ、イタチ）。 (d) 鰭脚類。アザラシ、アシカ、セイウチなど。 (e) ホッキョクグマ

KQED: 8866>

何千頭ものキタゾウアザラシ（体重4,500ポンドにもなるものもいる）は、毎年冬になるとカリフォルニア州のアニョヌエボ州立保護区で繁殖するために移動します。海洋生物学者は、ハイテクツールを使って、この驚くべき生物の秘密を探っています。詳しくはこちら。 http://science.kqed.org/quest/video/into-the-deep-with-elephant-seals/.

海洋生物間の相互作用

前節では、さまざまな種類の生物が海洋で生活するために備えている適応について簡単に説明しました。

潮間帯

潮間帯には、非常に多くの生物が生息しています（下図）。この帯に住む生物は、高いエネルギーの波によって叩かれるため、叩かれる波と干潮時の空気にさらされることに適応しなければなりません。硬い殻は波から身を守り、水上にいるときは乾燥から身を守る。

潮溜まりでは、干潮時に動物が岩にしがみついている。

写真のような潮溜まりでは、どんな生物がどこで見られ、そのゾーンにどんな特別な適応を持っているか。左上のムール貝は、水に覆われていないことが多いので、乾燥防止のため、硬い殻を持っています。

多くの若い生物は河口で生まれ、塩分の急激な変化に適応しなければなりません。

岩礁

サンゴや他の動物は炭酸カルシウムを堆積させて海岸近くに岩礁をつくります。サンゴ礁は「海の熱帯雨林」と呼ばれ、非常に多くの種の多様性があります（下図）。

サンゴ礁は、地球上で最も人口密度の高い多様な地域の一つです。

海の中では、興味深い形状を形成することができます。ホットスポットが海底に火山を作ることを思い出してください。この火山が海面上に上がって島になり、それが熱帯海域で発生すると、その上に珊瑚礁が形成されます。火山は円錐形なので、サンゴ礁は火山を中心に円を描くように形成される。火山がホットスポットから外れると、地殻は冷える。

この南太平洋のマウピティ島の画像では、火山の残骸が円形のリーフに囲まれています。

最終的に残るのは環礁というリーフの島だけになります。リーフの内側にはラグーンがあります（下図）。

ツアモト諸島は海面下ではない火山の上にあるサンゴ環礁です。

サンゴ礁は海岸近くにあるので陸からの汚染にさらされています。サンゴの動物は温度に非常に敏感で、世界中のサンゴ礁は海水温の上昇によってストレスを受けています。

サンゴ礁への脅威に関するいくつかのビデオがあります。

サンゴ礁
ベリーズのサンゴ礁

海洋ゾーン

外洋は広大な面積を有しています。食料は陸から流れ着くか、光合成をするプランクトンによって作られる。動物プランクトンや大きな動物は、植物プランクトンを食べたり、お互いに食べ合ったりしています。クジラやオオモンハタなどの大型動物は、一生を外洋で過ごすこともあります。

魚はどうやって深海で生きているのか？最大深度に生息する数少ない種は、非常に特殊化されています（下図）。食事にありつけることはまれなので、魚はほとんどエネルギーを使いません。ほとんど動かず、呼吸もゆっくりで、骨格も最小で、代謝もゆっくりです。これらの魚は非常に小さい。食事を得る機会を最大化するために、種によっては、より大きな魚を受け入れるためにヒンジを外す顎や、獲物を逃がさないために後方に折りたたむ歯を持つことがあります。

獲物を引き付けるために生物発光する「ルアー」を持つ深海アンコウの1896年の絵。

多くの海関連のビデオは、National Geographic Videos, Environment Video, Habitat, Ocean section に掲載されています。 http://video.nationalgeographic.com/video/player/environment/. 以下にそのいくつかを紹介します。

海に何が住んでいるかは、「深海ロボット・ヘルプ」
海洋生物センサスの結果の一部が発表され、「記録的な海-」で説明されています。生物調査結果発表」
「深海生物が光る理由」

熱水噴出孔

中層海嶺にある熱水噴出孔で。化学合成を食料エネルギーとするバクテリアは、独自の生態系の基盤となっている（下図）。この生態系は、地表の光合成とは全く別のものである。 8591>

熱水噴出孔で見つかった巨大なチューブワームは、その中に住む化学合成バクテリアから餌を得ているのである。

熱水噴出孔について、良い映像で解説しているビデオがあります。

レッスンのまとめ

海には、バクテリア、プランクトン、無脊椎動物、そして魚や爬虫類、海鳥、哺乳類などの脊椎動物という、実に多様な生命がいます。
光合成と化学合成は、2種類の非常に異なった方法で食物エネルギーを作り出します。
プランクトンは自由に浮遊する小さな植物（植物プランクトン）または動物（動物プランクトン）である。
すべての海洋生物は、彼らが住む海洋環境の厳しい条件に特化していなければならない。

復習問題

無脊椎動物とは何か？
海の生態系における植物プランクトンの役割は？
魚が生きるために酸素を必要とするならば、なぜ陸上では生きられないのでしょうか？
海洋生物の4つの主要な生息地は何ですか？
岩礁に住む生物が持つであろう適応を説明してください。
海洋生態系を維持することの重要性について説明しなさい。

考察すべき点

海洋は大気とどのように相互作用しているか？
地球上のエネルギーはどのように移動し、それが地球上の生物にどのような影響を与えるか。
海洋に対する汚染の影響はどのようなものであろうか。