中央北極海のメルトポンドの栄養塩動態を解明
～海氷栄養塩循環におけるメルトポンドの重要性を提示～

2025年10月9日

ポイント

• 国際通年漂流観測「MOSAiC」計画において北極海メルトポンド観測の結果を報告。
• メルトポンド形成が海氷の栄養塩循環に及ぼす影響を解明。
• 将来の北極環境変動予測への貢献に期待。

背景

メルトポンドは夏の北極海でよく見られる現象であり、プランクトンなどの生物にとって重要な生息地になっています。メルトポンドの面積は近年増加傾向にあると報告されており、その重要性は増してきていると言えます。また、植物プランクトンなどの藻類にとって栄養塩は生長・増殖に必要な物質です。しかし、北極海においてメルトポンド自体の栄養塩に関する知見や、メルトポンド形成が海氷内での物質循環過程に及ぼす影響についての知見は少ない現状にあります。この知見の不足は北極域の環境変動の理解と将来予測の上で課題となっています。

研究手法

本研究グループは、国際通年漂流観測Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate（MOSAiC）計画に参画し、夏の中央北極海のメルトポンドにおいて観測を実施しました。メルトポンドの水と海氷を採取し、栄養塩などの化学成分、バクテリア・藻類の組成や量、構造的性質などの項目を多角的に分析しました。

研究成果

観測結果より、メルトポンド内（図1）では藻類の光合成により有機物が生産されており、観測序盤には栄養塩が消費された状態にありました。メルトポンド底には有機粒子が沈降し（図2）、高いバクテリアの活性が見られました。メルトポンド直下の海氷は、メルトポンドや海氷の他の部分と比べ、上部で高い栄養塩濃度が観測され（図3）、メルトポンドで生産された有機物が分解したことによって供給されたと考えられます。メルトポンドの形成は海氷、特に複数年融けきらずに残っている「多年氷」の栄養塩分布を決定する要因の一つとなることを解明しました。また、メルトポンドの水が海氷直下の海水と交換することや積雪融解水がメルトポンドに流入することによって栄養塩が供給され、藻類の生産を支持しうる可能性が示されました。
以上の結果からメルトポンド内において、①藻類によるメルトポンド内の栄養塩の消費と有機物生産、②生産した有機物の沈降、③分解、④メルトポンド直下海氷への栄養塩供給、⑤海氷直下海水との交換、⑥積雪融解水の流入によるメルトポンドへの栄養塩の供給、供給された栄養塩を利用し再度藻類が光合成で有機物を生産するというサイクル（図1）が形成される可能性が示されます。このサイクルが夏の間繰り返される場合、メルトポンド直下海氷の高い栄養塩濃度は、より顕著なものとなり、メルトポンドの形成が海氷に栄養塩を濃縮する機能を持つ可能性が示唆されました。

今後への期待

本研究はメルトポンドの形成が海氷の栄養塩や生物生産にもたらす影響を栄養塩の観点から示し、メルトポンドの面積が拡大しつつある北極域における炭素収支の評価など、北極の将来の環境を予測する上で重要な情報を提示しました。また、メルトポンドを介した海氷栄養塩の濃縮メカニズムは、海氷、特に多年氷に大きな影響を及ぼし、その海氷の融解時にはより多くの栄養塩を海洋表層に供給することになります。そのため、多年氷の融解が進む北極海において、海氷融解が海洋環境に与える影響を評価することが、今後より一層重要となり、北極域研究船「みらいII」による詳細観測が期待されます。

論文情報

論文名：Melt Pond Nutrient Dynamics and Their Relationship With Melt Pond Bottom Ice in the Central Arctic Ocean（中央北極海におけるメルトポンドの栄養塩動態とメルトポンド直下海氷との関係）
著者名：秋野僚太¹、野村大樹^2、3、4、Alison Webb^5、6、Yuhong Li⁷、Manuel Dall’osto⁸、Katrin Schmidt⁹、Elise Droste^10、11、Emelia Chamberlain^12、13、Nikolai Kolabutin¹⁴、Egor Shimanchuk¹⁴、Ruzica Dadic^15、16、Alisson Fong¹¹、Shinhué Torres-Valdés¹¹、Clara Hoppe¹¹、Laura Whitmore¹⁷、Hanno Meyer¹⁸、野坂裕一^19、20、21、猪上　淳²²、Oliver Müller²³、Bruno Delille²⁴
（¹北海道大学大学院水産科学院、²北海道大学大学院水産科学研究院、³北海道大学北方生物圏フィールド科学センター、⁴北海道大学北極域硏究センター、⁵University of Warwick、⁶University of York、⁷Third Institute of Oceanography, Ministry of Natural Resources, China、⁸Institute of Marine Science, Consejo Superior de Investigaciones Científicas、⁹University of Plymouth、¹⁰University of East Anglia、¹¹Alfred Wegener Institute Helmholtz Centre for Polar and Marine Research, Bremerhaven、¹²University of California San Diego、¹³Woods Hole Oceanographic Institution、¹⁴Arctic and Antarctic Research Institute, Russia、¹⁵WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF、¹⁶Victoria University of Wellington、¹⁷University of Alaska Fairbanks、¹⁸Alfred Wegener Institute Helmholtz Centre for Polar and Marine Research, Potsdam、¹⁹東海大学生物学部（札幌キャンパス）、²⁰東海大学大学院生物学研究科（札幌キャンパス）、²¹東海大学北海道地域研究センター、²²国立極地研究所、²³University of Bergen、²⁴Université de Liège）
雑誌名：Journal of Geophysical Research: Oceans（海洋科学の専門誌）
DOI：10.1029/2024JC022018
公表日：2025年8月30日（土）（オンライン公開）

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北海道大学大学院水産科学研究院 教授 野村大樹（のむらだいき）
Tel：0138-40-8849　E-mail：daiki.nomura@fish.hokudai.ac.jp
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