海洋の生物量

The distribution of the diversity and abundance of life on Earth is thought to be shaped by the patterns of plant growth (net primary production, NPP) in the oceans and on land. The well-known latitudinal gradient of species diversity reaches its maximum in tropical rain forests, which are considered to be the most productive ecosystems on the planet. However, this high tropical productivity on land is the opposite of the well-documented distribution of marine productivity, which is greatest in the high-latitude oceans around the poles. This paradox can be resolved by a reevaluation of the terrestrial productivity gradient. Compilations of direct measurements of forest NPP show that annual NPP in tropical forests is no different than annual NPP in temperate forests, contrary to recent syntheses and to the output of global vegetation models. Other properties of forest ecosystems, such as basal area of trees, wood density, and the ratio of wood to leaf production, as well as animal properties such as body size, population density, and reproductive rates, support the conclusion that ecologically relevant terrestrial productivity is actually highest in the temperate latitudes, reaching a maximum between 308 and 508 before declining toward the poles. This ‘‘reversal’’ of the latitudinal productivity gradient, if substantiated by a systematic global sampling effort, will necessitate a major reevaluation of ecological and evolutionary theory, as well as conservation strategies and international development policies.

地球上の生物の多樣性と豐かさの分布は、海洋と陸上における植物の成長パターン（純一次生產量、NPP）によって形成されてゐると考えられてゐる。よく知られた種の多樣性の緯度勾配は、地球上で最も生產性の高い生態系とされる熱帶雨林で最大に達する。しかし、陸上におけるこの熱帶の高い生產性は、極地周邊の高緯度海洋で最大であるといふ、よく知られた海洋生產性の分布とは正反對である。このパラドックスは、陸上の生產性勾配を再評價することで解決できる。森林NPPの直接測定値を集計した結果、熱帶林の年閒NPPは溫帶林の年閒NPPと變はらないことがわかった。樹木の基底面積、木材密度、木材と葉の生產比率などの森林生態系の他の特性や、體の大きさ、個體數密度、繁殖率などの動物の特性は、生態學的に適切な陸上生產性は溫帶緯度で實際に最も高く、308～508の閒で最大に達した後、極地に向かって減少するといふ結論を支持してゐる。この緯度方向の生產性勾配の「逆轉」が、系統的な世界規模のサンプリング調査によって實證されれば、生態學的・進化學的理論や、保全戰略、國際開發政策の大幅な再評價が必要になるだろう。

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Global distribution of marine and terrestrial net primary production (NPP, annual totals). (A) Ocean surface (to 30 m depth) chlorophyll a concentration, 1997–2007 mean values from SeaWIFS satellite. Ocean chlorophyll a concentration is highly correlated with NPP. (B) Terrestrial NPP, generated by the Carnegie Ames Stanford Approach carbon model (Field et al. 1998, Imhoff et al. 2004), superimposed on ocean chlorophyll a for reference.

海洋と陸域の純一次生産量（NPP、年計）の全球分布。(A) 海洋表層（水深30mまで）のクロロフィルa濃度、SeaWIFS衞星による1997-2007年の平均値。海洋クロロフィルa濃度はNPPと高い相關がある。(B) カーネギー・エイムズ・スタンフォード・アプローチ炭素モデル（Field et al. 1998, Imhoff et al. 2004）により作成された陸域NPPを、參考のため海洋クロロフィルaに重ねたもの。

純一次生產 (NPP。net primary production)

榮養鹽

Plankton

植物 Plankton の生育には太陽光と榮養鹽が要る

表層には太陽光が差し、底層は暗い

底層は太陽光が屆かず植物 Plankton が生育しない

榮養鹽は沈み、表層に少ない

沿岸部と大河川の河口には榮養鹽が多い

表層と底層が混ざると、表層に光と榮養鹽が揃って植物 Plankton が生育する

上昇流の在る所は底層に沈んだ榮養鹽が上がってくる

海流が陸にぶつかる所

海流同士がぶつかる所

寒い海は、表層が冷えて沈み底層が替はりに上がる對流で層が掻き混ぜられ易く、榮養鹽が多い

暑い海は表層が暖められずっと上に在り對流しない

冬季混合