ブルーカーボン(BLUE CARBON)とは海域で吸収・貯留されている炭素のことで、2009年に国連環境計画(UNEP)によって定義された言葉です。陸域や海域の生物によって吸収・貯留されている炭素はこれまでグリーンカーボンと呼ばれていましたが、最近では森林など陸域のものをグリーンカーボン、海域のものをブルーカーボンと区別するようになりました。

ブルーカーボンは海草藻場(アマモ場など)やマングローブ林、塩性湿地などの植生のある浅海域生態系の堆積物中にたくさん貯留されています。これらの生態系は大気中CO₂の吸収源になっていると考えられており、実際にそれを示す研究成果も出てきています。また最近の研究では、岩礁や港湾構造物に生息する大型海藻(コンブやホンダワラなど)の藻場にもCO₂吸収機能があることが明らかになりつつあります。したがって浅海域生態系の保全・再生・造成は、大気中CO₂濃度を減少させ、気候変動を緩和する手段となります。

沿岸生態系による大気中CO₂吸収

炭素貯留機能を有する沿岸植生はしばしば河口域や内湾といった陸域の影響を受けやすい海域に生息しています。河口域や内湾は陸域から炭素負荷を受ける海域であるため、CO₂の放出源になっていると認識されてきました。ブルーカーボン生態系は堆積物中へ炭素を貯留する場ではあるのですが、実際のところCO₂を吸収しているのか放出しているのかはよく分かっていませんでした。

私たちは様々な現地計測手法を組み合わせて、ブルーカーボン生態系における大気中CO₂吸収の実態を調査しています。計測の結果、アマモ場は実際に年間を通して正味でCO₂の吸収源として機能していることが分かりました(所ら, 2013 港空研報告; Tokoro et al., 2014 Glob. Change Biol.; Tokoro & Kuwae, 2018 Front. Mar. Sci.; 解説)。アマモ場の光合成によって、本来陸域の影響で放出源となる海域を吸収源に変えうるということが分かりました。

また、放射性炭素同位体という化学指標を用いることによって、北海道・風蓮湖では光合成に利用する炭素の17%程度を実際に大気中CO₂から取り込んでいるという結果を得ることができました(Watanabe & Kuwae, 2015 Biogeosciences; 解説)。

一方、東京湾や大阪湾といった都市に囲まれた内湾域もCO₂吸収源となっていることが分かりつつあります(Kuwae et al., 2016 Ambio)。現在、国内外のブルーカーボン生態系において大気中CO₂吸収・放出量の計測を進めており、大気中CO₂吸収の普遍性や規模、メカニズムについて明らかにしていきたいと考えています。

堆積物中への長期的炭素隔離

沿岸植生は光合成によって大気中CO₂を有機炭素として同化します。植物によって生成された有機炭素の一部は長期的に海洋中に残存し、大気中CO₂の隔離に貢献しています。ブルーカーボン生態系の中でも特に、海草藻場やマングローブ、塩性湿地といった生態系は砂泥底に生息するため、生成された有機炭素が効率的に堆積物中に埋没すると考えられています。私たちは日本沿岸に広く分布する海草藻場を対象に、ブルーカーボンが堆積物中に貯留される量を計測し、そのメカニズムに関する研究を進めています。

北海道東部に位置する風蓮湖及び火散布沼のアマモ場での調査では、過去の相対的な海面変動がアマモ場・塩性湿地の有機炭素貯留速度を規定していることが明らかになりました(Watanabe et al., 2019 Glob. Change Biol.)。この結果からは、気候変動に伴う海面上昇によって炭素貯留速度が速まる可能性も示されました。この他にも植生や土砂供給量、土砂の粒径などがブルーカーボン生態系の炭素貯留機能にかかわっていることが分かってきました(渡辺ら, 2019 港空研報告)。

また、アマモや陸上植物、微細藻類といった有機炭素の起源によっても、有機炭素の残存しやすさが異なることを突き止めました(渡辺・桑江, 2013 港空研報告, Watanabe & Kuwae, 2015 Glob. Change Biol.; 解説)。特に陸上植物やアマモは植物プランクトンに比べて、堆積物中によく保存されることが分かりました。

沖縄県・石垣島の調査では、亜熱帯性海草藻場において有機炭素の貯留過程を調べました(Tanaya et al., 2018 Biogeosciences)。海草地下部からの直接的炭素供給と、地上部による粒子トラップの2つの重要な過程があり、海草の種や海域特性によりその重要度は変わることが分かりました。

大型海藻場の炭素隔離過程

コンブやワカメ、ホンダワラといった大型海藻は岩礁や港湾構造物などに固着して生活するので、その場に堆積物としてブルーカーボンを貯留することはほとんどできません。そのため、これまでは炭素の隔離・貯留機能はあまりないと考えられてきました。しかしながら、近年の研究によって大型海藻の高い基礎生産力によって大型海藻場は実際にCO₂吸収源となっていることが知られてきました。また、大型海藻場から流出する炭素が別の場所で長期的に残存し、炭素隔離機能を発揮している可能性が指摘されています。日本の沿岸植生域では大型海藻場の面積が他の生態系よりも大きく、日本の吸収源対策において特に重要な場と考えられています。

私たちは現地調査やモデリングによって、大型海藻による炭素隔離の定量化やメカニズム解明を目指しています。山口県・平郡島のガラモ場では、生物代謝の測定やマスバランスモデルを使ってCO₂吸収にかかわる炭素の流れを定量化しました(Watanabe et al., 2020 Biogeosciences)。その結果、生産量の5-20%が難分解性溶存有機炭素として系外に輸送されていることが分かりました。また、ガラモの光合成によってCO₂濃度が下がった水が系外に輸送されることで、吸収源も藻場外へ拡大しうることが示されました。

日本のCO₂吸収量

ブルーカーボン生態系をCO₂吸収源として活用する動きは国内外で加速しています。日本国内でもCO₂排出削減目標の達成に向けて、ブルーカーボン生態系の活用を吸収源対策として入れ込む議論がなされています。生態系による吸収量・排出量を報告するためには、きちんとした手法で定量的に計測することが不可欠です。

私たちのグループでもこれまで、ブルーカーボン生態系の面積や吸収速度、貯留速度を定量化する計測手法を検討してきました(所ら, 2015 港空研報告)。

2019年には国内外の既往研究をもとにして、日本国内のブルーカーボン生態系による年間CO₂吸収量を全国推計しました(桑江ら, 2019 土木学会論文集)。現在も、国内のCO₂吸収量をより高度に定量・報告する方法論の検討をを関係機関と連携して進めています。