工業技術院に仕事の関係で行った時におもしろい論文をもらってきました。
ＣＯ２問題の研究の一つで珊瑚礁がどの程度炭酸ガスを吸収できる能力が有るかと言う研究です
「モデル珊瑚礁におけるＣＯ２循環機構に関する研究」
１９９７山室真澄 茅根創 著
以下、内容のサンゴ飼育に関係しそうなところだけの抜粋です。
Ⅰ．珊瑚礁における炭素循環
１．褐虫藻とサンゴの関係
珊瑚礁の単位生産速度は熱帯雨林のそれよりも高い。その生産のうちサンゴによる純生産は褐虫藻によって行われている
褐虫藻の光合成によって作られるものはジャンクフード（単純な栄養物、グリセリン、脂質）でそのうち９０％をサンゴに召上げられて、
褐虫藻は生かさず殺さずという状態に完全に制御されているそうです。（残りの９．９％を呼吸
０．１％を褐虫藻自身の成長に使う）
その９０％のジャンクフードをサンゴがもらうわけですがそのうち４６％をサンゴが呼吸
１％を体を作るために消費し残りの５３％を体外に放出するそうです。
これがサンゴの出す粘液のもとです。さらに、これが珊瑚礁全体のエネルギー源としても貢献しているそうです。
２．サンゴの粘液
主に以下の目的であろうとされている
１．上記有り余った炭素の放出
２．粘液を用いた摂食 ３．鉱物粒子の除去
これは、特に飢餓状態のサンゴにとって致命的な影響を及ぼすそうです（サンゴは砂ほこりが嫌いみたいです）
３．石灰化と光合成
簡単に言うと、サンゴ体内の褐虫藻の活発な光合成の結果ＣＯ２が消費され体内のｐＨが上昇し炭酸カルシウムが生成されると言うしくみだそうです。
光合成による炭酸ガスの消費は、石灰化による炭酸ガスの発生の１０倍の量が有るそうなので、生産物の１／１０以上が消費されずに何らかの形で蓄積されれば珊瑚礁は炭酸ガスの吸収源と言えるそうです。
４．珊瑚礁でのｐＨ
と 炭酸ガス分圧
実測例
外洋のｐＨ＝８．３前後を変動する日中８．４夜８．２でサンゴの光合成による炭酸ガス消費、呼吸による発生で変動しているそうです。（水槽と同じですね！！）
ｐＨとアルカリ度から炭酸ガス分圧を計算すると大気中より常に低くなっており、空気中の炭酸ガスの吸収をつねに行っている事がわかるそうです。
Ⅱ．珊瑚礁における窒素循環
１．窒素と燐は？
膨大なジャンクフードは褐虫藻よりもらっているが生命活動に必要な窒素と燐はどうしているか？
補給はプランクトンなどの摂食により補っているそうです。プランクトンは主に外洋水から供給されるそうです。
外洋水は珊瑚礁の壁にぶつかって、２０～８０％のプランクトンが効率的に濾し取られるそうです。
窒素に関しては、外洋から窒素固定能力のあるバクテリアやラン藻によりサンゴに供給されるそうです。
さらに珊瑚礁内で循環した後、溶存態の形（ＤＯＮ）で外洋に多量に漏れ出しているそうです。
２．サンゴの代謝に伴う窒素の放出
呼吸：無機態窒素（Ｏ／Ｎ）比の測定
褐虫藻をもつサンゴ Ｏ／Ｎ＝４６０～１２００
褐虫藻をもたないサンゴ Ｏ／Ｎ＝２８
温帯サンゴ Ｏ／Ｎ＝８
褐虫藻をもつサンゴがアンモニアの放出が極めて少ないのは褐虫藻がそのアンモニアを取り込んでいるからだそうです
これはさらにサンゴの代謝を効率的に行える効果も有るそうです。
つまり前項とあわせて言うと
「褐虫藻は９０％年貢（ジャンクフード）を取り上げられて、御褒美として宿主のおしっこを飲まされている」
と言う事になります。なんか可哀相になりますね。
３．サンゴのＣ，Ｎの収支
２５０ｇのサンゴの年間のＣ、Ｎ収支の測定
＜＜摂取＞＞
捕食（バクテリア、浮遊物）
Ｃ＝ １．６ｇ（ ９％） Ｎ＝
０．５ｇ（７０％）
褐虫藻の光合成より
Ｃ＝１６．４ｇ（９１％） Ｎ＝
０ （ ０％）
海水中の溶存態を吸収
Ｃ＝ ０ （ ０％） Ｎ＝
０．２％（３０％）
＜＜放出＞＞
呼吸 Ｃ＝１１．５ｇ（６４％） Ｎ＝ ０
（ ０％）
粘液 Ｃ＝ ３．０ｇ（１７％） Ｎ＝
０．３５（５０％）
成長 Ｃ＝ ２．１ｇ（１２％） Ｎ＝
０．３ｇ（４０％）
これは面白いデーターで
７割の窒素をサンゴは捕食によって得ている
３割の窒素を溶け込んだ窒素（アンモニアや硝酸）から得ている
９割の炭素を褐虫藻より得ている
窒素の約半分を粘液で放出している、粘液中の窒素の割合が非常に高い事もわかる。
これは自然のサンゴのとって有り余る浮遊物（バクテリアなど）の捕食により、窒素は十分すぎる供給がされており、
粘液で放出しても何ら問題が無い事がわかります。
４．褐虫藻と窒素
サンゴにとっての窒素はふんだんにある状態ですが褐虫藻にとってはどうでしょうか？
現場海水に、
１）アンモニア０．１ｍＭ
２）アンモニア０．１ｍＭ、燐酸塩０．０１ｍＭ
３）アルテミアのノープリウス幼生
４）無添加
の実験を行い、以下の比較を行ったそうです
褐虫藻の体重：褐虫藻の数：光合成の量
１） ４．２５ｐｇ ： １６５０個 ： ０．１３４
２） ４．３４ｐｇ ： ２９１０個 ： ０．１３５
３） ２．２２ｐｇ ： １５２０個 ： １．１２０
４） ３．００ｐｇ ： ６００個 ： ０．０８５
これも面白いデーターです
窒素（アンモニア）を供給してやると褐虫藻が丸々と太り数も数倍に増えます
微生物の形で供給してやると太らないで数だけ増えて光合成が活発になります。
これは自然界では褐虫藻に栄養が行かない様にサンゴがコントロールして必要以上に褐虫藻が増えない様にしている様子が分かります。
５．珊瑚礁全体の収支
サンゴが捕食によりほとんどの窒素をまかなっている事は前項で述べましたが、では何を捕食しているのか？
窒素の由来を調べたデーターが有ります。
外洋からのバクテリア ０．１ｇ ／ｍ２／日
環礁内の藍藻による固定 ０．２３ｇ／ｍ２／日
外洋への流出 ０．２７ｇ／ｍ２／日
環礁内でもかなりの窒素固定が藍藻によってなされておりそれを捕食しているようである。
６．窒素同位体による由来の推定
＜前提＞
・δ１５Ｎ（窒素の同位体）は大気中では０パーミルに近く、窒素固定生物中（植物プランクトン）のδ１５Ｎは０パーミルに近い
・食物連鎖を経る毎にδ１５Ｎは２～４パーミル増加する（動物プランクトンはδ１５Ｎの割合が高い）
珊瑚体中のδ１５Ｎの割合が多ければ、珊瑚は動物プランクトンを主に捕食していることになる。
珊瑚体中のδ１５Ｎの割合が少なければ、珊瑚は植物プランクトンを主に捕食していることになる。
＜実際の測定結果＞
石垣とパラオで測定し差はほとんど無し
・珊瑚礁内の動物プランクトンδ１５Ｎ＝５～８パーミル
・サンゴの体の δ１５Ｎ＝４～５パーミル
意外に動物プランクトンより低いδ１５Ｎを示し窒素固定生物（植物プランクトン）の摂取の方が多い事がわかった
Ⅳ．珊瑚礁における燐の循環
１．ＣＮＰ比
海洋の植物プランクトンの平均値
Ｃ：Ｎ：Ｐ＝１０６：１６：１
珊瑚礁内の低生藻類
Ｃ：Ｎ：Ｐ＝６００：３０：１
燐の割合が非常に少なく、窒素のように空気からの固定でふんだんに供給されない燐が無くても生命維持できるように進化してきている様子がわかる。
２．サンゴの燐の込み速度の測定（３２Ｐ同位体使用）
光の影響が有り、褐虫藻の光合成による１次生産にともなう燐の吸収がわかる。
３．石灰化の阻害
燐が非常に少ない環境で適応した結果、燐が多い環境では障害が出る１０μＭ以上で石灰化を阻害する－＞０．３ｐｐｍくらい
４．燐の供給
以下のさまざまな供給源が考えられる
（１）外洋水のプランクトン
（２）栄養塩濃度の高い深海水の湧昇
（３）珊瑚礁の間隙水（堆積物から溶け出す）
（４）地下水からの供給
（５）河川からの供給
（６）海鳥の糞
以上色々有るが
燐の循環は珊瑚礁内でかなり閉じた系になっているようである。
つまり無機態燐はサンゴの骨格に吸着されさらにそれを低生微細藻類が利用しサンゴに循環する。
以上燐に関しては、あまり研究が進んでいないようです。
Ⅴ．その他の制限因子
窒素は十分にある、燐もそこそこ効率的に循環している、それでは珊瑚礁における珊瑚の成長の制限因子になっているのは何か？
これは鉄とマンガンだそうです。鉄は水酸化物となって沈殿し海水中にほとんど無い状態で珊瑚礁における珊瑚は鉄欠乏状態が示す
これは水槽の中も同じで、鉄、ヨウ素、など１日でほぼ０の状態になってしまうそうです。
ストロンチウムは？
このあたりはアキリンさんのＨＰに詳しく述べられています。
まとめ
以上をまとめると水槽の中の現象が良く説明できます。
ベルリン、モナコ（Ｐｌｅｎｕｍ）の行きつく先は。
ＮＮＲが機能して常に無機的な貧栄養状態が維持できるようになったらＦＦは停めてプランクトンの繁殖をしサンゴに捕食させる
（ＦＦは効率的にプランクトンを取り除いてしまうので）
最近デルビークさんに聞いた話で、ベルリンの始祖ピーターウィルキンスさんのベルリン水槽はＦＦを止めてプランクトンを増やし、
サンゴに捕食させるようにしているそうです。私の考えは正しかったと感じました。
超高性能なＦＦ（ＤＤＦＦのようなもの）をがんがん効かせて溶存状態の窒素を０．数ｐｐｍ
燐を０．０数ｐｐｍ以下に保ちつつ
懸濁状の栄養物（褐虫藻にとどかない）ものをがんがん供給する。
両極端な行き先が有るように思います。
珊瑚礁学会
