海水の成分とその役割
海水は地球表面の約70%を覆い、様々な植物・動物が生息する環境です。陸上の岩石や大気から溶け込んだ化学物質が含まれ、海洋生物にとって重要な生理的役割を果たしています。
イオン
海水中の化学物質の約99%は、主に6種類のイオンで構成されています。
- 塩化物（Cl⁻）…全体の約55%
- ナトリウム（Na⁺）…約31%
- 硫酸塩（SO₄²⁻）
- マグネシウム（Mg²⁺）
- カルシウム（Ca²⁺）
- カリウム（K⁺）
ナトリウムと塩化物は結合して食塩（NaCl）を形成し、海水と淡水を区別する主因となります。食塩は海水や塩層から商業的に採取されます。マグネシウムも海水から抽出されますが、濃度は低く、1ガロンの海水に約5gしか含まれません。
酸素
海水には大気から溶け込む酸素と、海洋植物の光合成によって生成される酸素が含まれます。魚類やその他の海洋動物はエラでこの溶存酸素を取り込み、呼吸に利用します。
表層から海底までの中層で水の換気が不足すると酸素濃度は低下します。また、富栄養化により酸素が減少し、海のデッドゾーンが形成され、生態系に深刻な影響を及ぼします。
二酸化炭素
二酸化炭素は海洋植物の光合成に不可欠で、主に炭酸水素イオン（HCO₃⁻）の形で海水に溶存しています。近年の気候変動に伴い、海水中のCO₂濃度が上昇し、pHが低下して海洋酸性化が進行しています。
酸性化は海水温度の上昇とも関連し、海洋生物は繁殖・捕食・移動に使えるエネルギーを消費せざるを得ず、ストレスが増大します。
窒素
窒素は植物プランクトンや他の水生生物にとって必須の栄養素です。大気中の窒素は直接利用できませんが、分解された有機物や大気からの供給により硝酸塩（NO₃⁻）などの形に変換されます。
海水中の硝酸塩濃度は酸素濃度と逆相関関係にあり、酸素が不足したデッドゾーンでは硝酸塩が高くなる傾向があります。