氷雪藻

氷海藻雪海藻は、氷河のように長く続く雪原や氷原に生育する藻類・藍藻類です。雪や氷の結晶の間に液体の水があると、夏の間は表面を緑や黄色、赤に着色することがあります。一部の種の赤い色素は、光合成の光阻害や突然変異の原因となる過剰な可視光線や太陽の紫外線から細胞内を守るためのものである。これがないと、地表の藻類は染色の切断やDNAの突然変異を起こしてしまう。

氷上にも氷藻類の群集がある。これらの藻類(主に珪藻類)は、オキアミの餌となるため、極地の生態系(特に南極)では重要である。オキアミは氷の裏側から藻類を削り取り、氷は藻類によって茶色に着色される。藻類は、氷の結晶の間や氷に付着した状態で、氷の結晶の間の水や塩水の水路に生息しています。

雪の藻場。Zoom
雪の藻場。

Chlamydomonas nivalis 薄切片電子顕微鏡写真;人工的に色を付けたもの。Zoom
Chlamydomonas nivalis 薄切片電子顕微鏡写真;人工的に色を付けたもの。

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、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Zoom
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。Zoom
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?


A: 氷藻と雪藻は、氷河のような長く続く雪や氷原に生育する藻類やシアノバクテリアの一種です。

Q:夏場に氷や雪が色づく原因は何ですか?


A:雪や氷の結晶の間に液体の水がある場合、氷雪藻の繁殖により、夏場に氷や雪が緑や黄色、赤などに着色することがあります。

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?


A:一部の氷雪藻に含まれる赤い色素は、光合成の光阻害や突然変異の原因となる過剰な可視光線や太陽光の紫外線から保護するものです。これがなければ、表層の藻類は染色体の切断やDNAの突然変異に見舞われるでしょう。

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?


A:海氷上にも氷上藻類群集は存在します。

Q: なぜ、氷上藻類群集は極地の生態系で重要なのですか?


A:氷上藻類群(主に珪藻類)は、オキアミの餌となるため、極地生態系(特に南極)では重要です。

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?


A: オキアミは氷の裏側から藻類を削り取り、藻類によって茶色に着色されます。

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?


A: 氷藻は、氷結晶の間や氷結晶に付着しているもの、氷結晶の間の水中や海水の水路で見られることがあります。

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