雪藻（氷上藻類）とは？赤雪の正体と極地生態系での重要性

雪藻（氷上藻類）の赤雪の正体や光保護メカニズム、南北極での生態系影響とオキアミ食物連鎖での重要な役割をわかりやすく解説。

雪藻（氷上藻類）とは

氷海藻・雪海藻は、氷河や高山・極地の長く続く雪原や氷原、および季節的に融ける雪や氷の表面に生育する微細な藻類や藍藻類です。融解した雪や氷の結晶の隙間に薄い液層ができると、その中で春から夏にかけて増殖し、雪面を緑・黄・オレンジ・赤などに着色することがあります。色の変化は主にクロロフィルやカロテノイドなどの色素の量や種類、生活段階によります（代表的な二次カロテノイドとしてアスタキサンチンが知られています）。

赤雪（赤い着色）の正体と機能

赤雪は、雪藻が合成する赤橙色のカロテノイド（例：アスタキサンチン）や、脂質に富む胞子状の休眠体に由来することが多いです。これらの色素は単に色を与えるだけでなく、強い可視光線や太陽からの紫外線（UV）などの光ストレスから細胞を守る役割を果たします。過剰な光は光合成系の阻害や活性酸素種の生成を引き起こし、最終的に遺伝物質にダメージを与えるため、色素による遮蔽・抗酸化作用が重要です。

保護機構が不十分だと、地表の藻類は染色体の切断やDNAの突然変異を起こしてしまうことがあります。こうした色素は細胞を低温・強光・乾燥から守るための適応であり、生活環の違いや生育環境の変化に応じて蓄積されます。

生活環と季節変動

多くの雪藻は、冬期に休眠性の細胞（胞子やアキネート）として雪や氷中で越冬し、春の融解で受動的に溶け出した液層で鞭毛を持つ遊走体に変化して増殖します。夏の高光量期には生育点で色素を蓄え、成熟すると再び休眠体を作って次季節を待ちます。こうしたライフサイクルは種によって異なり、分布や色の違いにもつながります（高山帯〜極地まで広く分布）。

極地・海氷上の藻類と生態系での重要性

陸上の雪藻とは別に、海氷上にも氷藻類の群集が存在します。これらの藻類（主に珪藻類）は、オキアミなどの基礎的な餌資源となり、極地の生態系（特に南極を含む）を支える一次生産を担っています。オキアミは氷の裏側から藻類を摂食し、その結果、氷面が茶色や褐色に着色することがあります。

氷藻類は氷の結晶間や氷に付着した状態で、氷の結晶の間の水や塩水の通路（ブラインチャネル）に生息しており、季節や融解の進行に合わせて大量増殖することがあります。こうした「シンパジック（氷縁）生態系」は、海洋の食物網に有機物とエネルギーを供給し、上位の捕食者まで影響を及ぼします。

地球環境・気候変動との関わり

雪藻や氷藻が雪面や氷面を暗化させることで、表面のアルベド（反射率）が低下し、融雪・融氷を促進することが観測されています。これにより局所的な融解促進や海氷の後退が進む可能性があり、気候変動との相互作用が懸念されています。研究者は雪藻の分布変化をモニターすることで、極地の環境変化や生態系の応答を把握しようとしています。

研究・応用の可能性

雪藻が合成する抗酸化色素（例：アスタキサンチン）は高機能成分として注目されており、食品・化粧品・バイオテクノロジー分野での応用研究も進んでいます。また、雪藻は過酷環境への適応メカニズムを解明するうえでモデル生物となり得ます。

まとめ

• 雪藻・氷藻類は極地や高山、海氷上などの冷涼で融解する環境に適応した藻類群である。
• 赤雪の色は主にカロテノイドなどの色素によるもので、光や紫外線から細胞を保護する機能を持つ。
• 海氷上の藻類（特に珪藻類）は、オキアミなどを通して極地の食物網と密接に結びつき、極地の生態系を支える重要な一次生産者である。
• 雪藻の増加は雪・氷面のアルベド低下を招き、気候変動との相互作用が注目されている。

雪藻は見た目の鮮やかさだけでなく、極地や高山の生態系・気候過程に深く関わる重要な生物群であり、今後の研究で新たな知見や応用が期待されています。

クラミドモナス・ニヴァリス

Chlamydomonas nivalisは緑色の微細藻類で、他の近縁種の他に、Watermelon snowを引き起こす。

スイカ雪とは、赤やピンクの色をした雪のことで、新鮮なスイカのような匂いがすることもあります。このタイプの雪は、カリフォルニア州のシエラネバダなど、高山地帯や沿岸部の極地で夏によく見られる。標高1万〜1万2千フィート（3,000〜3,600メートル）の高地では、年間を通して気温が低いため、冬の嵐で積もった雪が残ってしまうのだ。藻の生えた雪を人が踏むと、足跡が赤く見える。

Chlamydomonas nivalisは、鮮やかな赤色のカロテノイド色素（アスタキサンチン）によって赤色を呈する緑藻類である。これは、強い可視光線や紫外線から葉緑体や細胞核を保護する働きがあります。緑と赤の色素が光と熱を吸収することで、藻類の周りの雪が溶けて液体の水が得られる。藻類は25cmの深さまで成長する。1つの細胞は直径20〜30マイクロメートルなので、小さじ1杯の雪解け水には100万個以上の細胞が含まれていることになる。藻類は、雪の中の浅い窪みである「サンカップ」に集まってくる。カロテノイド色素が熱を吸収することでサンカップが深くなり、氷河や雪山の融解が早まる。

冬の間、白い雪に覆われると、藻は休眠状態になります。春になると、栄養分や光量の増加、雪解け水が発芽を促します。発芽すると、休眠中の細胞から小さな緑色の鞭毛細胞が放出され、雪の表面に向かって移動します。鞭毛細胞は雪面に近づくと、鞭毛を失い、厚い壁の休眠細胞を形成する場合と、配偶子として機能し、ペアで融合して接合体を形成する場合があります。

繊毛虫、ワムシ、線虫、アイスワーム、スプリングテールなどの原生動物を含む、いくつかの特殊な種がC.nivalisを食べます。

歴史

スイカの雪についての最初の記述は、アリストテレスの著作にある。スイカの雪は、何千年もの間、登山家や探検家、自然研究者を悩ませてきた。

1818年5月、イギリスから4隻の船が北西航路の探索と北米の北極海沿岸の地図作成のために出航した。悪天候のため、最終的には船を引き返すことになったが、この探検隊は科学に重要な貢献をした。ジョン・ロス船長は、グリーンランド北西岸のヨーク岬を回っているときに、白い崖に血の流れのように筋が入った真紅の雪に気付いた。上陸部隊が立ち寄り、サンプルをイギリスに持ち帰った。この発見については、1818年12月4日付の『タイムズ』紙が記事にしている。

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ジョン・ロス船長がバフィン湾から持ち込んだ大量の赤い雪、というか雪水は、その着色物質の性質を明らかにするために、この国で菌類学的分析にかけられた。我々の信憑性は極限まで試されているが、記載されている事実を疑う理由があるとは思えない。ジョン・ロス卿は赤い雪が降るのは見ていないが、広い範囲に雪が積もっているのを見た。雪原の色は一様ではなく、多かれ少なかれ赤い斑点や筋があり、色の濃さも様々であった。酒や溶けた雪は、赤のポートワインに似たような濃い赤である。酒には沈殿物が含まれているというが、その沈殿物が動物性なのか植物性なのかという質問には答えられていないという。また、この色は雪が降り積もった土壌に由来するという説もあるが、この場合、氷上に赤い雪は見られない。

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ロスが1818年に航海の物語を出版したとき、その物語にはロバート・ブラウンによる植物の付録がついていた。その中でブラウンは、赤い雪を藻類に例えている。

スイカの雪の筋を


珍しいスイカのスノーピットに、オレンジ色っぽいブーツの跡が重なっている。

質問と回答

Q: 氷の藻と雪の藻とは何ですか?

Q:夏場に氷や雪が色づく原因は何ですか?

Q: 氷雪藻の一部に含まれる赤い色素は何のためにあるのですか?

Q: 氷河の上以外にも、氷の藻類の群集はどこにあるのでしょうか?

Q: なぜ、氷上藻類群集は極地の生態系で重要なのですか?

Q:オキアミはどのようにして海氷上の氷藻類群から餌を得るのですか?

Q: 氷の結晶と関連して、氷の藻類はどこに生息していますか?

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