深海
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深海（しんかい）は、通用に海面下200mより深い海を指すが、厳密な定义は存在しない。
深海は光合成に必要な太阳光が届かないため、表层とは环境や生态系が大きく异なる。高水圧・低水温・暗黒などの过酷な环境条件に适応するため、生物は独自の进化を遂げており、表层の生物からは想像できないほど特异な形态・生态を持つものも存在する。また、性质の相异から表层と深海の海水は混合せず、ほぼ独立した海水循环システムが存在する。
地球の海の平均水深は3,729mであり、深海は海面面积の约80%を占める。21世纪の现在でも大水圧に阻まれて深海探査は容易でなく、大深度潜水が可能な有人や无人の潜水艇や探査船を保有する国は数少ないなど、深海のほとんどは未踏の领域である[1]。
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[编集] 深海の构造
深海は深度によって次のように区分される。区分者により数値が异なることがある。また、深海层を含めない场合もある。
- 中深层 200-1,000m
- 渐深层 1,000-3,000m
- 上部渐深层 1,000-1,500m
- 下部渐深层 1,500-3,000m
- 深海层 3,000-6,000m
- 超深海层 6,000m以深
[编集] 深海帯
水深4,000-6,000mには地球の表面积のほぼ半分を占める広大な深海底が存在し、ここまでを深海帯としている。これより深い超深海帯は海沟の深部のみが该当し、海全体に占める割合は2%に満たない。
世界最深地点は、西太平洋に位置するマリアナ海沟のチャレンジャー海渊で、海面下10,920m±10mである。
[编集] 水温
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1.高纬度海域 2.低纬度海域 色の付いた部分が温度跃层
上部渐深海帯では水温が急激に降下し、下部渐深海帯ではさらにゆるやかに下降する。深海帯では水温はほとんど変化せず、水深3,000m以深では水温は1.5℃程度で一定になる[2]。
低纬度海域では水深200-1,000m付近で水温が急激に変化する温度跃层（thermocline）が存在し、中纬度海域では暑い时期だけ生まれる。高纬度海域では存在しない。
水深300m付近まで混合层と呼ばれる海水が上下に移动出来る领域があり、ここでは低纬度海域の赤道直下では30℃付近、中纬度海域は10-20℃となり、高纬度海域は表层から深海まで2-3℃前后で一定となっている。低・中纬度の両海域では1,000mより深い深海は2-3℃前后となって一定となる[1]。
[编集] 水圧
水深が深くなればなるほど大きな水圧がかかることになり、有人潜水艇などの内部気圧を地上と同じに保つためには、10ｍ毎に1気圧ずつ増える周囲の圧力に抗するだけの强度が求められる。深海生物はすでに体内の圧力が周囲の水圧と同じになっており、深海中では押しつぶされることは无いが、逆に短时间で海上に引き上げられると体内に溶け込んでいたガスが膨张してしまう[1]。
[编集] 密度
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1.高纬度海域 2.低纬度海域 色の付いた部分が密度跃层
海水は塩分をはじめさまざまな物质が溶け込んでおり、纯水より密度は高く1.024-1.028g/cm3程度になっている。海水密度は塩分浓度などと共に温度にも影响を受ける。密度も水温同様に纬度と深度で异なっており、低纬度海域では水深300-1,000m付近で密度が急激に変化する密度跃层（pycnocline）が存在し、中纬度海域では夏だけ生まれる。高纬度海域では存在しない。
水深300m付近まで混合层と呼ばれる海水が上下に移动出来る领域があり、ここでは低纬度海域では1.024g/cm3付近、高纬度海域は表层から深海まで1.028g/cm3强で一定となっていて、中纬度海域は両者の中间となる。いずれの海域でも2,000mより深い深海は1.028g/cm3强の一定となる[1]。
[编集] 塩分
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1.高纬度海域 2.低纬度海域 色の付いた部分が塩分跃层
塩分浓度は纬度によって异なっており、表层近くでは3.3-3.7%と几分开きがあるが深度が深くなると纬度に関系なく3.5%前后の一定値に近づいてゆく。北と南の回帰线付近が最も塩分浓度が高く、高纬度では薄くなり特に北极では3.3%を下回るまで薄くなる。赤道付近では3.5%付近となる。水深300-1,000m付近で塩分浓度が急激に変化する塩分跃层がある[1]。
[编集] 太阳光
光合成に必要な太阳光は深海には届かず、したがって植物プランクトンは深海には存在できない。しかし水深1,000m程度まではわずかながら日光が届いており、深海の生物はそれを感知できる大きな眼を持つものが多い。
赤い光は青い光より多く水分子に吸収されるため、10mより下では物がすべて青く见える。70mでは地上の0.1%の光しかなく、ヒトの目ではかなり暗くなり、200mではヒトでは色を感じられなくなり、灰色の世界になる。400mを限界にヒトの视覚では知覚できない世界になる[1]。
[编集] 海水の混合と分离
水深200mまでは海水が自由に混合するが、温度跃层をはさんで上下の海水は混合することはない。
[编集] 深层水
深海には深层水と呼ばれる、表层とは违った物理的・化学的特徴を持つ海水が分布する。表层と违い风の影响を受けないが、地球上の2个所（北大西洋のグリーンランド冲と南极海）で形成される深层水（北大西洋深层水と南极低层水）は热塩循环によってゆっくりと世界中の海洋を移动している。
また、北太平洋には深度数百mに北太平洋中层水と呼ばれる海水が分布することが分かっている。
[编集] 深层流
水深数千メートルの深海でも秒速数cmの海水の流れがあり、深层流と呼ばれる。深层流と日本で饮用水として贩売されている「深层水」とは全く関系が无い。深层流は地球规模の热塩循环を构成している。核実験の时に生じたトリチウム（三重水素）という放射性同位元素を利用して、一度深海に潜り込んだ海水が再び表层まで涌き上がってくる时间を测定した结果、平均して2,000年程度挂かっていることが判った[1]。
[编集] 生物
深海は大きな水圧と低い水温、さらに光のない暗黒の世界と生物にとっては过酷な环境である。 光合成に利用可能な太阳光は水深数十m程度までしか届かない。
深海では、深海鱼など表层とは全く异なった形态や生态をもつ生物が多く生息する。しかし深海生物は现代では意外と身近な存在でもある。サクラエビ、ヒゲナガエビ、ホッコクアカエビ（アマエビ）、タカアシガニ、ズワイガニ、タラ、キンメダイ、アコウダイ、メルルーサなど、渔具や冷冻・运搬技术の発达により、食用として流通するようになった深海生物は枚挙にいとまがない。
微生物にとっても深海はやや苛酷な环境であり、深度の増加に伴い数が减少する。光合成を粮とするシアノバクテリア类は早々にいなくなり、表层では殆ど検出されない古细菌类の割合が増加する（1000m以下で细菌类と古细菌类の検出数がほぼ等しくなる[3]）。さらに深いところでは、マリアナ海沟から超好圧细菌Moritella yayanosiiが発见されている。
[编集] 酸素极小层
水深600-1,000m付近には溶存酸素量が极端に少ない酸素极小层がある。これは上层から降下してくる有机物を细菌が分解する时に、水中の溶存酸素を使うため、この深度では酸素が使い果たされてしまうのである。酸素极小层ではさすがに生物の姿もまばらになるが、ここを过ぎると溶存酸素量がわずかながら増え、生物の密度もわずかに上がる。
[编集] 物质生産
深海では生物群集における生産者を欠くため、浅海での物质生産に大きく依存する。直接的利用と、间接的利用の二通りの方法がある。
直接的利用は深海生物が浅海に浮上して采饵を行うことで、ハダカイワシなど中深层に生息する多くの深海鱼は、夜间により浅い水域に移动して采饵を行う。
间接的利用とは、浅海の生物の遗骸や排泄物がデトリタスなどの状态になって沉んでゆき、深海生物の饵として利用されるものである。深海では水中に雪のように漂うマリンスノーが见られるが、これもその例である。また、まれにクジラの死体が深海底に沉み、多くの动物の饵となっていることも知られている（鲸骨生物群集）。
[编集] 化学合成生态系
深海での食物连锁は、海の表层から降下してくる有机物のみに依存すると思われていたが、1970年代から各国で进められている深海探査により、浅海の生産物に頼らない独立した生态系が存在することが明らかになった。この生态系を化学合成生态系という。
海岭や海底火山の周囲にある热水喷出孔では、300℃以上もの热水が喷き出している。その周囲には热水中に含まれる硫化水素をエネルギー源にして生存する化学合成细菌が繁殖している。これらを体内に共生させるチューブワーム（ハオリムシ）やシロウリガイ、细菌を饵にするカイレイツノナシオハラエビ、さらにそれらの生物を饵にするイソギンチャク、シンカイコシオリエビ、ユノハナガニ、ゲンゲなどが世界各地の热水喷出孔で次々と発见されている。
生物の生息密度は、ふつう沿岸から离れた深海ほど低くなるが、热水喷出孔の周囲は高密度で生物が生息している。
[编集] 浅海との繋がり
前述のように、深海では基本的には生産者が欠如し、消费者と分解者のみからなる生态系が作られている。それを支えるエネルギーは、浅海での生産に依存している。
他方、浅海では光合成が行われるが、同时に无机窒素などの肥料分の消费も激しい。それらは消费者や分解者の活动で作られるが、その量が光合成量を规定する制限要因ともなっている。つまり慢性的に不足気味である。他方、深海では生産者が存在しないため、消费者・分解者共に密度が低いとはいえ、肥料分は作られる一方である。ほとんどの场所で、これらの海水の间での大きな流れは存在しないが、一定の场所ではそのような海水が浅海に吹き上がるような流れを生じる。そのことを涌升というが、そのような流れを生じる场所は、肥料分の多い海水が供给される场所となり、他の场所よりはるかに豊かな生物相を支えることができる。
[编集] 深海探査
新たな水産资源や鉱物资源を深海に求める机运もあり、1970年顷から各国が深海探査に乗り出すようになった。これまでに新种の生物やメタンハイドレート、マンガン団块,コバルトクラスト、热水鉱床等が次々と见つかっているが、まだまだ深海は未知の世界といえる。
各国の所有する主な深海探査船には次のようなものがある。
[编集] しんかい6500
日本の所有する有人深海探査船は「しんかい2000」と「しんかい6500」である。「しんかい2000」は2003年に引退し、现在は「しんかい6500」だけが稼动している。
「しんかい6500」はその名のとおり水深6,500mまでの潜航が可能である。3名搭乗できるが、うち2名はパイロットで、オブザーバーと呼ばれる深海调査を行う学者は1名だけ搭乗できる。およそ秒速0.7mで潜水し、水深6,500mまで2时间ほどで到达する。一度の潜航时间は9时间程度である。
[编集] かいこう
同じく、日本の所有する、直接の搭乗员はおらず母船とはケーブルで繋がった状态で深海探査を行う无人深海探査机としては「かいこう」、「UROV7K」、「ディープ・トウ」、「ハイパー・ドルフィン」、「うらしま」などがあり、最も深く潜航できるのが「かいこう」である。
「かいこう」はもともと、「ランチャー」という亲机と「ビークル」という子机からなっていた。これら二つが繋がった状态で水深7,000mまで潜航し、さらにビークルを分离することで、世界のどの探査机より深い水深11,000mまで潜航することができた。しかし2003年にケーブルが切れ、ビークルを失う事故が発生した。このため现在は别の无人探査机「UROV7K」を改造してビークルの代用に充てている。なお「UROV7K」の潜航深度が7,000mであるため、现在は「かいこう7000」として运用中である。また7,000mであっても潜航深度としては现存する世界のどの探査机よりも深い。「かいこう」ランチャー自体は现在も11,000mまで潜航可能であるが、ランチャーには探査机能がない。
[编集] アルビン
アメリカ合衆国が所有するアルビン号は、水深4,500mまで潜航できる有人深海探査船である。パイロットは1名のみでオブザーバーが2名の计3名が搭乗できる。
1964年完成の古い探査船だが、耐久性に优れ未だに现役であり、これまでに数々の発见をしてきた。世界中の深海探査船の潜水时间を合わせてもアルビンの潜水时间に及ばない。
[编集] ミール
ミールといえばロシアがかつて所有していた宇宙ステーションが有名だが、ここで挙げるのは同名の有人深海探査船である。6,000mまで潜航でき、深海に沉むタイタニック号を撮影したことでも知られる。
[编集] バチスカーフ・トリエステ
スイスで设计され、1953年に进水したバチスカーフ・トリエステは深度约10,900ｍという世界一深く潜った有人潜水艇として知られており、现在この深度に达する有人の潜水艇は存在しない。しかし、安全に深く潜ること、に重点をおいた潜水艇だったため后に开発された潜水艇に比べると、持続性と泛用性の面では劣っていた。
[编集] 参考文献
- 北村雄一 『深海生物図鉴』 同文书院 1998年 ISBN 4-8103-7503-x
- 北村雄一 『深海生物ファイル』 ネコ・パブリッシング 2005年 ISBN 978-4-7770-5125-0
- ピーター・ヘリング着・冲山宗雄訳 『深海の生物学』 东海大学出版 2006年 ISBN 4-486-01675-0
