海洋生物学

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海洋生物学は、海洋生息地沿岸および外洋の生息地)に生息する種(海洋生物)を研究します。左上から時計回りに:米国、サンタクルーズの潮溜まり。マレーシアのポンポン島にあるバラクーダ学校。海洋研究のための潜水艦の研究; 地中海の海草の牧草地のファンマッセル

海洋生物学は、海洋生物、の生物の生物学の科学的研究です生物学では、多くの、家族、に海に生息する種と陸に生息する種があることを考えると、海洋生物学は分類学ではなく環境に基づいて種を分類します。

地球上のすべての生命の大部分は海に住んでいます。多くの海洋種がまだ発見されていないため、この大きな割合の正確なサイズは不明です。海は、地球の表面の約71%を覆う複雑な3次元の世界です[1] 。海洋生物学で研究されている生息地には、生物や非生物的アイテムが海と大気の間の表面張力に閉じ込められる可能性のある表面水の小さな層から、海の溝の深さ、時には海面下10,000メートル以上まですべてが含まれます。海。特定の生息地には、河口サンゴ礁昆布の森海草の牧草地海山熱水噴出孔の周辺、潮溜まり、泥、砂、岩の底、そして外洋(遠海)ゾーン。ここでは、固体の物体はまれで、水面が唯一の目に見える境界です。研究された生物は、微視的な植物プランクトン動物プランクトンから、長さが25〜32メートル(82〜105フィート)の巨大なクジラ類(クジラ)までさまざまです。海洋生態学は、海洋生物が互いにどのように相互作用し、環境と相互作用するかを研究することです。

海洋生物は、世界中のレクリエーション観光を支援するだけでなく、食料、医薬品、原材料を提供する膨大な資源です。基本的なレベルでは、海洋生物は私たちの惑星の本質そのものを決定するのに役立ちます。海洋生物は酸素循環に大きく貢献し、地球の気候の調節に関与しています。[2] 海岸線は部分的に海洋生物によって形作られ保護されており、一部の海洋生物は新しい土地の作成にさえ役立ちます。[3]

魚介類と甲殻類の両方を含む多くの種は、人間にとって経済的に重要です。また、海洋生物と他の生物の幸福は根本的な方法で関連していることが理解されるようになっています。海での生活と重要な循環との関係に関する人体の知識は急速に成長しており、ほぼ毎日新しい発見がなされています。これらのサイクルには、物質のサイクル(炭素循環など)と空気のサイクル(地球の呼吸や海洋を含む生態系を介したエネルギーの移動など)が含まれます。海面下の広い領域は、依然として効果的に未踏のままです。

生物海洋学

宇宙からの海の2つのビュー
海洋生物学は、海洋生息地に生息する種を研究しています。地球の表面の大部分は、海洋生物の生息地であるに覆われています。海洋の深さは平均で約4キロメートルで、約360,000キロメートルに及ぶ海岸線に縁取られています[4] [5]

海洋生物学は、生物海洋学と対比することができます海洋生物は、海洋生物学と生物海洋学の両方の研究分野です。生物海洋学は、生物が海洋学システム物理学化学、および地質学にどのように影響し、影響を受けるかを研究するものです生物海洋学は主に海洋内の微生物に焦点を当てています。彼らが彼らの環境によってどのように影響を受けるか、そしてそれがより大きな海洋生物と彼らの生態系にどのように影響するかを見ています。[6]生物海洋学は海洋生物学に似ていますが、異なる視点から海洋生物を研究しています。生物海洋学は食物網の観点からボトムアップアプローチを採用していますが、海洋生物学はトップダウンの視点から海洋を研究しています。生物海洋学は、主にプランクトンに重点を置いた海洋の生態系に焦点を当てています。プランクトンの多様性(形態、栄養源、運動性、代謝)。彼らの生産性とそれが世界の炭素循環においてどのように役割を果たすか。そしてそれらの分布(捕食とライフサイクル)。[6] [7] [8]生物海洋学はまた、食物網における微生物の役割、および人間が海洋の生態系にどのように影響を与えるかを調査します。[6] [9]

海洋生息地

海洋生息地は、沿岸外洋の生息地に分けることができます沿岸の生息地は、海岸線から大陸棚の端まで伸びる地域に見られます棚の面積が総海域のわずか7%を占めるにもかかわらず、ほとんどの海洋生物は沿岸の生息地で見られます。外洋の生息地は、大陸棚の端を越えた深海に見られます。あるいは、海洋生息地は遠海底生の生息地に分けることができます遠海の生息地は、海底から離れた海面近くまたは外洋の水柱に見られ、海流の影響を受けます。、底生生息地が底の近くまたは底にある間。海洋生息地は、その住民によって変更することができます。サンゴ、昆布、海草などの一部の海洋生物は、生態系エンジニアであり、海洋環境を再形成して、他の生物の生息地をさらに広げます。

潮間帯と海岸近く

海岸に近い潮間帯は、絶えず海のにさらされ、覆われています。このゾーンには、膨大な数の生命が生息しています。海岸の生息地は、潮間帯の上部から土地の植生が目立つ地域まで広がっています。それは毎日から非常にまれにどこでも水中にある可能性があります。ここの多くの種はスカベンジャーであり、岸に打ち上げられた海の生物から生きています。多くの陸上動物はまた、海岸や潮間帯の生息地を多く利用しています。この生息地の生物のサブグループは、生物侵食の過程で露出した岩を掘り起こし、粉砕します。

河口

河口域では、海水と淡水の流れが変化しています。

河口も海岸近くにあり、の影響を受けています。河口は部分的に囲まれた沿岸の水域であり、1つまたは複数の川または小川が流れ込み、外洋に自由に接続できます。[10]河口は、淡水河川環境と塩水海洋環境の間の移行帯を形成します。それらは、潮汐、波、塩水の流入などの海洋の影響と、淡水の流れや堆積物の流れなどの河川の影響の両方の影響を受けます。海水と淡水の両方の流れの変化は、水柱と堆積物の両方で高レベルの栄養素を提供し、河口を世界で最も生産的な自然生息地の1つにしています。[11]

サンゴ礁

サンゴ礁は、途方もない生物多様性を備えた複雑な海洋生態系を形成しています。

サンゴ礁は、世界で最も密度が高く、最も多様な生息地のいくつかを構成しています。最もよく知られている種類のサンゴ礁は、ほとんどの熱帯海域に存在する熱帯 のサンゴ礁です。ただし、サンゴ礁は冷水にも存在する可能性があります。サンゴ礁は、通常、海底の岩の露頭の上に、サンゴやその他のカルシウム沈着動物によって形成されます。サンゴ礁は他の表面でも成長する可能性があるため、人工魚礁を作成することが可能になりましたサンゴ礁はまた、サンゴ自体、それらの共生褐虫藻、熱帯魚、および他の多くの生物を含む、生命の巨大なコミュニティをサポートしています。

海洋生物学で多くの注目が集まっているのは、サンゴ礁とエルニーニョの気象現象です。1998年、海面水温が通常よりも大幅に上昇したために世界中の広大なサンゴ礁が死んだとき、サンゴ礁は記録上最も深刻な大量の白化現象を経験しました。[12] [13]一部のサンゴ礁は回復していますが、科学者たちは、世界のサンゴ礁の50%から70%が現在絶滅の危機に瀕しており、地球温暖化がこの傾向を悪化させる可能性があると予測しています。[14] [15] [16] [17]

おおよその深さで定義された生態学的生息地内のいくつかの代表的な海洋動物の生命(縮尺どおりに描かれていない)。海洋微生物は、すべての海洋生息地にわたって、海洋に生息する多様な生物の表面および組織や器官内に存在します。[18]

外洋

外洋は、大陸棚を越えた深海の領域です。

外洋は栄養素が不足しているため比較的非生産的ですが、広大であるため、全体として最も主要な生産性を生み出します。外洋は異なるゾーンに分けられ、異なるゾーンはそれぞれ異なる生態系を持っています。[19]深さによって異なるゾーンには、表層中深層深層深海帯、深海帯が含まれます。受ける光の量によって変化するゾーンには、層と光層が含まれます。無光層のエネルギーの多くは、デトリタスの形で外洋から供給されます。

深海と塹壕

深海ギンザメ。その鼻は、電界の摂動によって動物を検出できる小さな毛穴で覆われています。

これまでに測定された最も深い海溝は、フィリピンの近く、太平洋10,924 m(35,840フィート)にあるマリアナ海溝です。そのような深さでは、水圧は極端で、日光はありませんが、いくらかの生命はまだ存在しています。カレイ、エビ、クラゲは、1960年にトリエステの海底に潜ったときに、アメリカの乗組員によって見られました。 [20]一般に、深海は、日光が当たる無光から始まると考えられています。水を介した伝達力を失います。[21] これらの深さに住む多くの生命体は、生物発光として知られる独自の光を作り出す能力を持っています海洋生物はまた、魚や他の海洋生物が集まって産卵し、餌を与える深さから上昇する海山の周りで繁栄します。中央海嶺拡散中心に沿った熱水噴出孔は、その反対の冷水湧出帯と同様に、オアシスとして機能します。そのような場所はユニークなバイオームをサポートし、多くの新しい微生物や他の生物がこれらの場所で発見されています。[22]

海洋生物

真菌症の成熟した鮭
獲物を探して海の上に浮かんでいるアホウドリ

生物学では、多くの門、家族、属に海に生息する種と陸に生息する種があります。海洋生物学は、分類学ではなく環境に基づいて種を分類します。このため、海洋生物学には、海洋環境にのみ生息する生物だけでなく、海を中心に生活する生物も含まれます。

微視的生命

地球上で最大の環境の住民として、微生物の海洋システムはすべての地球規模のシステムに変化をもたらします。微生物は、海洋で発生する事実上すべての光合成、ならびに炭素窒素リン、その他の栄養素および微量元素の循環に関与しています。[23]

海底の微視的生命は信じられないほど多様であり、まだよく理解されていません。たとえば、海洋生態系におけるウイルスの役割は、21世紀の初めでさえほとんど調査されていません。[24]

植物プランクトンの役割は、地球上で最も多くの一次生産者としての重要な位置にあるため、よりよく理解されています。植物プランクトンは、シアノバクテリア(青緑色藻類/細菌とも呼ばれます)、さまざまな種類の藻類(紅藻、緑、茶色、黄緑色)、珪藻、ジノ鞭毛虫ユーグレノイドココリトフォリドクリプトモナド、クリソファイト、緑藻植物、プラシノ藻に分類されます珪藻

動物プランクトンはやや大きくなる傾向があり、すべてが微視的であるとは限りません。渦鞭毛藻、動物鞭毛藻、有孔虫放散虫など、多くの原生動物は動物プランクトンです。これらのいくつか(渦鞭毛藻など)も植物プランクトンです。植物と動物の区別は、非常に小さな生物ではしばしば崩壊します。他の動物プランクトンには、刺胞動物、有櫛動物、毛顎動物、軟体動物、節足動物尾索動物および多毛など動物が含まれます。多くの大型動物は、慣れ親しんだ形をとるのに十分な大きさになる前に、動物プランクトンとして生活を始めます。2つの例は、魚の幼生と海の星(ヒトデとも呼ばれます)です。

植物と藻類

微細な藻類や植物は生命にとって重要な生息地を提供し、時には大型魚の幼生の隠れ場所や無脊椎動物の採餌場所として機能します。

藻類の生活は広範で、海の下では非常に多様です。微視的な光合成藻類は、すべての陸生林を合わせたものよりも、世界の光合成出力の大部分を占めています。陸上のサブプラントが占めるニッチのほとんどは、実際には、ホンダワラケルプなどの肉眼で見える藻類によって占められています。これらは、ケルプの森を作る海藻として一般に知られています

海で生き残る植物は、海草などの浅瀬でよく見られます(例としては、アマモのゾステラやカメの草、タラシア)。これらの植物は、海洋環境の高塩分に適応しています。潮間帯は、マングローブコードグラスビーチグラスが育つ可能性 のある海で植物を見つけるにも適した場所です。

無脊椎動物

陸上と同様に、無脊椎動物は海のすべての生命の大部分を占めています。無脊椎動物の海洋生物には、クラゲイソギンチャクなどの刺胞動物が含まれます。有櫛動物; 扁形動物門、ヒモムシ門、形動物門、星口動物門ユムシ動物門、毛顎動物門、箒虫動物などの海のイカタコを含む軟体動物; 節足動物を含む 鋏角類と甲殻類; 海綿動物; コケムシ; ヒトデを含む棘皮動物; ホヤ尾索動物を含むUrochordata無脊椎動物には背骨がありません。100万種以上あります。

菌類

10,000 [25]種以上の菌類が海洋環境から知られています。[26]これらは海藻や動物に寄生するか、藻類、サンゴ、原生動物の嚢胞、海草、木、その他の基層に寄生するサプローブであり、海の泡にも見られます。[27]多くの種の胞子には、基層への付着を容易にする特別な付属物があります。[28]非常に多様な範囲の異常な二次代謝産物が、海洋真菌によって生成されます。[29]

脊椎動物

軟骨魚を含む報告された33,400種の魚は、2016年までに報告されており[30]、他のすべての脊椎動物を合わせた数よりも多い。魚種の約60%が塩水に生息しています。[31]

爬虫類

海に生息または頻繁に生息する爬虫類には、ウミガメヘビテラピンウミイグアナイリエワニなどがあります。一部のウミヘビを除いて、ほとんどの現存する海生爬虫類は卵生であり、卵を産むために陸に戻る必要があります。したがって、ウミガメを除くほとんどの種は、ほとんどの生活を海ではなく陸地またはその近くで過ごします。彼らの海洋適応にもかかわらず、ほとんどのウミヘビは、島の周りの陸地の近くの浅い水域、特に河口の近くだけでなく、いくらか保護された水域を好みます。[32] [33]次のようないくつかの絶滅した海洋爬虫類魚竜は胎生になるように進化し、陸地に戻る必要はありませんでした。

海洋環境に適応した鳥は、しばしば海鳥と呼ばれます。例としては、アホウドリペンギンカツオドリウミスズメなどがあります。彼らは人生のほとんどを海で過ごしますが、カモメなどの種は、何千マイルも内陸で見つかることがよくあります。

哺乳類

海洋哺乳類には主に5種類あります。すなわち、クジラ目ハクジラヒゲクジラ)です。マナティーなどのシレニア人; アザラシとセイウチを含む鰭脚類; ラッコ; ホッキョクグマすべてが空気呼吸であり、マッコウクジラなどの一部は長時間潜ることができますが、呼吸するにはすべて水面に戻らなければなりません。[34] [35]

サブフィールド

海洋生態系は大きく、海洋生物学のサブフィールドがたくさんあります。ほとんどは、藻類学、無脊椎動物学、魚類学など、特定の動物グループの専門分野を研究すること含みます他のサブフィールドでは、海水と海一般への継続的な浸漬の物理的影響、塩辛い環境への適応、および海洋生物に対するさまざまな海洋特性の変化の影響を研究しています。海洋生物学のサブフィールドでは、海洋と海洋生物の関係、および地球温暖化と環境問題(二酸化炭素の移動など)を研究しています。最近の海洋バイオテクノロジーは主に海洋に焦点を合わせています生体分子、特にタンパク質は、医学や工学で使用される可能性があります。海洋環境は、生体模倣材料を刺激する可能性のある多くのエキゾチックな生物学的材料の本拠地です。

関連フィールド

海洋生物学は生物学の一分野です。海洋学、特に生物海洋学と密接に関連しており、海洋科学のサブフィールドと見なすことができますそれはまた生態学からの多くの考えを含みます。水産学海洋保護は、海洋生物学(および環境研究)の部分的な派生物と見なすことができます海洋化学、物理海洋学、大気科学はこの分野と密接に関連しています。

分布係数

海洋生物学の活発な研究トピックは、さまざまな種のライフサイクルとそれらが時間を過ごす場所を発見してマッピングすることです。この発見を支援するテクノロジーには、ポップアップ衛星アーカイブタグ音響タグ、およびその他のさまざまなデータロガーが含まれます。海洋生物学者は、海流潮汐、その他の多くの海洋要因が、成長、分布、幸福など、海洋生物にどのように影響するかを研究しています。これは、 GPSや新しい水中ビジュアルデバイスの進歩により、技術的に実現可能になったのはごく最近のことです。[要出典]

ほとんどの海洋生物は特定の場所で繁殖し、巣を作るかどうかにかかわらず、他の場所では幼魚として、さらに他の場所では成熟して時間を過ごします。科学者は、多くの種がライフサイクルのさまざまな部分を、特に乳児期と若年期にどこで過ごすかについてほとんど知りません。たとえば、幼いウミガメと1年生のサメがどこに移動するかはまだほとんどわかっていません。水中追跡装置の最近の進歩は、海の深海に生息する海洋生物について私たちが知っていることを明らかにしています。[36]ポップアップ衛星アーカイブタグが一年の特定の時期に漁業の閉鎖と海洋保護区の開発に役立つという情報このデータは、科学者と漁師の両方にとって重要です。なぜなら、1つの小さな地域での商業漁業を制限することにより、はるかに広い地域で健康な魚の個体数を維持するのに大きな影響を与える可能性があることを発見しているからです。

歴史

アリストテレスは、アブラツノザメの一種の胎盤(卵黄嚢)に紐で付着していることを記録しました[37]

海洋生物学の研究は、レスボス島周辺の海での生活を多く観察し、多くの将来の発見の基礎を築いたアリストテレス(紀元前384〜322年)にまでさかのぼります。[38] 1768年、サミュエル・ゴットリーブ・グメリン(1744–1774)は、海藻に捧げられた最初の作品であり、リンネの新しい二名法を使用した海洋生物学に関する最初の本であるヒストリア・フコルムを出版しました。折られた葉に海藻と海藻の精巧なイラストが含まれていました。[39] [40]イギリスの博物学者エドワードフォーブス(1815–1854)は、一般的に海洋生物学の科学の創始者と見なされています。[41]海洋学および海洋生物学の研究のペースは、19世紀の間に急速に加速した。

海洋生物学の最初の研究で行われた観察は、その後の発見と探査の時代を煽った。この間、世界の海に存在する生命について、膨大な知識が得られました。多くの航海がこの知識のプールに大きく貢献しました。最も重要なものの中には、チャールズ・ダーウィン進化論とサンゴ礁の形成に関する理論を考案したHMS ビーグル号の航海がありました。[42]別の重要な遠征がHMSチャレンジャーによって行われ、動物相間の予想外に高い種の多様性が発見されました。そのような敵対的な環境であると考えられていた場所で、そのような多様な生命をどのように維持できるかについて、人口生態学者による多くの理論化を刺激します。[43]この時代は海洋生物学の歴史にとって重要でしたが、自然主義者は、海洋の深部に生息する種を適切に調査するための技術が不足していたため、研究が限られていました。

海洋生物学者が調査を実施し、遠征からの標本を処理できるようになったため、海洋研究所の設立は重要でした。世界最古の海洋研究所であるStationbiologique de Roscoffは、1859年にフランス大学によって設立されたフランスのコンカルノーに設立されました。[44]米国では、スクリップス海洋学研究所は1903年にさかのぼり、著名なウッズはホール海洋研究所は1930年に設立されました。[45]サウンドナビゲーションレンジ、スキューバダイビングギア、水中車両、遠隔操作車両などの技術の開発により、海洋生物学者はかつては存在しないと考えられていた深海の生物を発見して探索することができました。[46]

も参照してください

リスト

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その他の参考文献

外部リンク

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