Common stingray foraging for invertebrates in seafloor sediment.
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海洋底深海海洋堆積物ベントス深海採掘

海洋底の構造と生態系深海堆積物から人類の影響まで

🗓 2026年8月9日

地球の表面の大部分を占める海洋は、単なる水の塊ではなく、複雑な地形と多様な生命が共存するダイナミックな世界です。水深に応じて変化する環境条件は、そこに住む生物や蓄積する物質に決定的な影響を与えています。本記事では、深海の層構造から海底を構成する堆積物の正体、そして現代社会が海洋底に与えている影響について詳しく解説します。

海洋の総質量は約1.35×1021トンに及び、地球全体の質量の約4400分の1を占めています。平均水深は3,682メートルに達し、その広大な面積には山脈や谷、平原といった陸上と同様の多様な地形が存在します。

Bathymetry of the ocean floor showing the continental shelves and oceanic plateaus (red), the mid-ocean ridges (yellow-green) and the abyssal plains (blue to purple). Like land terrain, the ocean floor has mountains including volcanoes, ridges, valleys, and plains.
Drawing showing divisions according to depth and distance from shore
World map with ocean topography

海洋の垂直構造と深海帯

海洋の水柱は、水深、塩分濃度、圧力、温度などの特性に基づいていくつかのゾーンに区分されます。特に深海においては、以下の2つの重要な帯域が定義されています。

  • 深海帯（Abyssal zone）： abyssal plain（深海平原）の頂部に位置し、水深約6,000メートルまでを指します。
  • 超深海帯（Hadal zone）： 水深6,000メートルから最大11,000メートルに達する海溝などの最深部を指します。
Layers of the pelagic zone

海底堆積物の種類と特性

海底に降り積もる堆積物は、その起源によって大きく分類されます。特に生物によって生成される生物源堆積物（Biogenous sediment）は非常に重要で、生物由来の物質が30%以上含まれるものは「ウーズ（ooze）」と呼ばれます。

ウーズの2つの形態

  1. 石灰質ウーズ：コッコリスなどの植物プランクトンや有孔虫などの動物プランクトンのカルシウム殻で構成されます。カルシウムは深海で溶解するため、通常は水深4,000〜5,000メートルより深い場所では見られません。
  2. 珪質ウーズ：珪藻（プランクトン）や放散虫のシリカ殻から成ります。
Phytoplankton grow shells which later sink to the seabed to become biogenous sediments. For example, diatoms make silicate shells, which become siliceous ooze.

また、陸上から運ばれる陸源堆積物や、化学反応によって沈殿する水素源堆積物（熱水噴出孔付近などで形成）も存在します。

Satellite image of wind-blown mineral dust over the Atlantic. Dust may become terrigenous sediment on the seabed.
Hydrothermal vent fluids cause chemical reactions that precipitate out minerals that form sediments on the surrounding seafloor.

粒径による分類と環境の関係

堆積物はその粒の大きさ（1/4096mmから256mm以上まで）によって、粘土、シルト、砂、 granule（粒）、pebble（礫）、cobble（小石）、boulder（巨礫）に分類されます。粒が大きいほど沈降速度が速く、強い水流がある「高エネルギー環境」で集積し、逆に微細な粒子は穏やかな「低エネルギー環境」でゆっくりと堆積します。

Sediment types from the Southern Ocean showing many different grain sizes: A) gravel and sand, B) gravel, C) bioturbated mud and sand, and D) laminated clays and silts.[10]
Total sediment thickness of the world's oceans and continental margins in meters.

ベントス（底生生物）の多様性

海洋の生物は、その生活圏によって区別されます。水中に漂うプランクトンや自由に泳ぐネクトンに対し、海底に生息する生物をベントス（Benthos）と呼びます。

海底環境は、泥や砂などの軟らかい底質から、岩礁のような硬い基質まで非常に多様です。泥の中には潜り込む動物が、岩場にはカキやフジツボのような固着性が強い生物が適応しています。この物理的な多様性が、ベントスの種数を100万種以上にまで押し上げており、これは表層や中層に住む生物の種数を大きく上回っています。

Common stingray foraging for invertebrates in seafloor sediment.
Benthos (organisms that live at the ocean floor) can be contrasted with neuston (organisms that live at the ocean surface) plankton (organisms that drift with water currents) and nekton (organisms that can swim against water currents)

Key Facts

  • 圧倒的な生物多様性：海底に住むベントスの種数は100万種を超え、外洋の生物種を遥かに凌ぐ。
  • 堆積物の境界線：石灰質ウーズは溶解特性のため、水深4,000〜5,000mより深い場所には存在しない。
  • 深海の資源量：深海平原のマンガン団塊には、陸上埋蔵量の5倍に相当するコバルトが含まれていると推定される。
  • 環境汚染の深刻化：地球の海底には約1,400万トンのマイクロプラスチックが蓄積しているという推計がある。

人類による海洋底への影響と利用

底引き網漁（Bottom Trawling）

底引き網は世界で最も漁獲量の多い手法ですが、海底地形を物理的に破壊し、炭素を放出させる懸念があります。ある研究では、年間6億〜15億トンの二酸化炭素を放出させていると指摘されていますが、この数値には議論があります。

Bottom trawling
The Celtic Explorer, a research vessel engaged in bottom trawling

深海採掘（Deep Sea Mining）

水深4〜6kmの深海平原に存在する多金属団塊（Polymetallic nodules）から、銅、ニッケル、コバルト、マンガンなどの希少金属を抽出する試みが進んでいます。特にクラリオン・クリッパートン断裂帯（CCZ）には膨大な資源が眠っています。国際海底機構（ISA）が規制を担っていますが、環境への影響を懸念し、商業採掘に慎重な意見も根強くあります。

Schematic of a polymetallic nodule mining operation. From top to bottom, the three zoom-in panels illustrate the surface operation vessel, the midwater sediment plume, and the nodule collector operating on the seabed. The midwater plume comprises two stages: (i) the dynamic plume, in which the sediment-laden discharge water rapidly descends and dilutes to a neutral buoyancy depth, and (ii) the subsequent ambient plume that is advected by the ocean current and subject to background turbulence and settling.

プラスチック汚染

2020年の研究によると、オーストラリア沖の調査に基づき、世界の海底には約1,400万トンのマイクロプラスチックが存在すると推定されました。これは、毎年海洋に流入するプラスチック量の1〜2倍に相当する量です。

海底地形と水深の分布

世界の海洋底における水深別面積分布
水深範囲 (メートル) 海底面積 (km²) 割合 (%)
0 – 200 26,402,000 7.30%
201 – 1,000 15,848,000 4.38%
1,001 – 4,000 127,423,000 35.22%
4,001 – 6,000 188,395,000 52.08%
6,001 – 10,000+ 3,556,000 < 1%

Frequently Asked Questions

ウーズとは何ですか？

生物由来の物質（プランクトンの殻など）が30%以上含まれる海底堆積物のことです。主に石灰質と珪質の2種類に分けられます。

ベントスとプランクトンの違いは何ですか？

ベントスは海底や底質に生息する「底生生物」であるのに対し、プランクトンは水流に乗って漂う「浮遊生物」を指します。

深海採掘で狙われている資源は何ですか？

主に多金属団塊に含まれるコバルト、ニッケル、銅、マンガンなどの希少金属です。これらはバッテリーなどのハイテク産業に不可欠な資源です。

底引き網漁が環境に与える影響は？

海底の物理的な破壊に加え、堆積物中に貯蔵されていた炭素を撹乱し、二酸化炭素として放出させる可能性が指摘されています。

海底にどれくらいのプラスチックがあると言われていますか？

最新の科学的推計では、約1,400万トンのマイクロプラスチックが海底に蓄積していると考えられています。

References

  1. Kump, Lee R.; Kasting, James F.; Crane, Robert G. (2010). "Chapter 7. Circulation of the Solid Earth". The Earth System (3rd ed.). New Jersey: Pearson Education, Inc. pp. 122–148.  .
  2. "Open Ocean – Oceans, Coasts, and Seashores". National Park Service. Retrieved 13 October 2021.
  3. NOAA. "Ocean floor features". National Oceanic and Atmospheric Administration. Retrieved 13 October 2021.
  4. Flood, Roger D.; Piper, D.J.W. (1997). "Preface: Depth Below Seafloor Conventions". In Flood; Piper; Klaus, A.; Peterson, L.C. (eds.). Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results. Vol. 155. p. 3. :10.2973/odp.proc.sr.155.200.1997. we follow Ocean Drilling Program (ODP) meters below seafloor (mbsf) convention
  5. Parkes, R. John; Henrik Sass (2007). Barton, Larry L. (ed.). Sulphate-reducing bacteria environmental and engineered systems. Cambridge University Press. pp. 329–358. :10.1017/CBO9780511541490.012.  . Archived from the original on 25 July 2011. Retrieved 11 June 2010. metres below the seafloor (mbsf)
  6. Chester, Roy; Jickells, Tim (2012). "Chapter 15. The components of marine sediments". Marine Geochemistry (3rd ed.). Blackwell Publishing Ltd. pp. 321–351.  .
  7. Chester, Roy; Jickells, Tim (2012). "Chapter 13. Marine sediments". Marine Geochemistry (3rd ed.). Blackwell Publishing Ltd. pp. 273–289.  .
  8. "The Bottom of the Ocean," Marine Science
  9. "Types of Marine Sediments", Article Myriad
  10. Grobe, Hannes; Kiekmann, Bernhard; Hillenbrand, Claus-Dieter. "The memory of polar oceans" (PDF). AWI: 37–45.

📸 フォトギャラリー

Common stingray foraging for invertebrates in seafloor sediment.
Bathymetry of the ocean floor showing the continental shelves and oceanic plateaus (red), the mid-ocean ridges (yellow-green) and the abyssal plains (blue to purple). Like land terrain, the ocean floor has mountains including volcanoes, ridges, valleys, and plains.
Drawing showing divisions according to depth and distance from shore
Total sediment thickness of the world's oceans and continental margins in meters.
Satellite image of wind-blown mineral dust over the Atlantic. Dust may become terrigenous sediment on the seabed.
Phytoplankton grow shells which later sink to the seabed to become biogenous sediments. For example, diatoms make silicate shells, which become siliceous ooze.
Hydrothermal vent fluids cause chemical reactions that precipitate out minerals that form sediments on the surrounding seafloor.
Sediment types from the Southern Ocean showing many different grain sizes: A) gravel and sand, B) gravel, C) bioturbated mud and sand, and D) laminated clays and silts.[10]
Benthos (organisms that live at the ocean floor) can be contrasted with neuston (organisms that live at the ocean surface) plankton (organisms that drift with water currents) and nekton (organisms that can swim against water currents)
World map with ocean topography
Layers of the pelagic zone
Bottom trawling
The Celtic Explorer, a research vessel engaged in bottom trawling
Schematic of a polymetallic nodule mining operation. From top to bottom, the three zoom-in panels illustrate the surface operation vessel, the midwater sediment plume, and the nodule collector operating on the seabed. The midwater plume comprises two stages: (i) the dynamic plume, in which the sediment-laden discharge water rapidly descends and dilutes to a neutral buoyancy depth, and (ii) the subsequent ambient plume that is advected by the ocean current and subject to background turbulence and settling.