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2022.11.07(2022.11.14 更新)

浜を読む③ 〜 浜辺のプラスチック〜(後編)

読み物

専門度:専門度4

テーマ:海の保全砂浜ムーブメント

フィールド:海辺海岸

日本は、海に囲まれた島国ですが、砂浜の自然についてはまだまだわからないことが多くあります。シリーズ「浜をよむ」では、最先端の砂浜研究の紹介を交えながら、砂浜の自然とはいったいどんな環境なのかをご紹介しています。

第3回はプラスチックごみのお話です。その課題の大きさにいろいろな研究が急速に増えてきた分野です。今回は海外の研究を中心に、前後編でご紹介いただきす。


浜をよむ③ 浜辺のプラスチック(後編)

水産大学校名誉教授
須田有輔

目次
 
(前編)>>こちら
1 プラスチックごみの発生
2 海洋プラスチックの多くは沿岸域に ~海から浜へ
3 砂浜でみられるプラスチック
4 プラスチックごみの大きさと形状
 
(後編)
5 砂浜での分布
6 砂浜でのプラスチックごみの出入り
7 プラスチックの害~生物や生態系への影響
おわりに
参考文献

砂浜のプラスチックごみの分布は,その砂浜が受ける波,風,潮汐の影響,地形,植生,構造物,自然漂着物の有無,都市や河川への近さなど,さまざまな要因によって左右されます(図6A)。砂浜の生物は砂浜の自然条件に応じた分布をしているので,砂浜のプラスチックの分布と環境要因との関係がわかれば,砂浜のどのような場所にプラスチックがたまりやすいのか,つまり,どのような生物がプラスチック汚染にさらされやすいのかを知ることができるようになります。

プラスチックごみの分布と出入り図6 プラスチックごみの分布と出入り
A:全体的な分布,B:遡上波帯における漂着と流出,C:砂丘の侵食によるプラスチックごみの流出。

サーフゾーン

サーフゾーンを模した実験水路を使った研究によれば,マイクロプラスチックはサーフゾーンに均一に散らばるのではなく,たまりやすい場所があることがわかってきました。マイクロプラスチックの大きさや密度が大きくなるにつれて,岸寄りの浅い場所にたまりやすい傾向があり(Kerpen et al 2020),さらに,沿岸砂州の沖側,沿岸砂州,浜と砂州の間の平坦な部分,浜の4箇所に,集中してたまる地点があることが観察されました(Guler et al 2022)。

一方,バルト海の砂浜で行われた現地観測では,浜から海中の斜面部にかけてのマイクロプラスチックの平均的な分布密度に,大きな違いはありませんでした(Chubarenko et al 2018)。これは,季節的な荒天によって浜や海底の砂が大きく撹乱されることで,それまでの状態がリセットされ,新たに密度が均一な状態に整え直されたからではないかとされています。

【用語】
沿岸砂州:砂浜の岸の沖合に形成される砂が堆積した地形。干潮時にも海面下に没している。沿岸砂州の部分で急に浅くなるため,沖から進入した波は沿岸砂州の部分で波高が高まり砕波する。

砂の上

海から流れ着いた大型のプラスチックごみは,浜の奥に行くほど多くなる傾向があります。とくに,海浜植生に覆われた後浜や前砂丘で多くなります(図7;Andriolo and Gonçalves 2022; Olivelli et al 2020; Poeta et al 2014; Šilc et al 2018)。

プラスチックごみがたまった砂浜の写真図7 後浜と前砂丘にはプラスチックごみがたまりやすい

しかし,前砂丘を越えて陸側に行くとごみが少なくなるのは,後浜,萌芽砂丘あるいは前砂丘の植生がプラスチックごみを捉えるからです(Brennan et al 2018; Cresta and Battisti 2021; Gallitelli et al 2021; Mo et al 2021; Poeta et al 2014)。陸上植物だけではなく,海の中では大型水生植物もトラップの働きをします(Esiukova et al 2021; Hendriks et al 2008; Huang et al 2020; Jones et al 2020; Sanchez-Vidal et al 2021; Zhao et al 2022)。いったん打ち上げられた大型ごみは,軽いものであれば風で内陸方向に運ばれますが,荒天時には大きな波によって一気に浜の奥の方へ押しやられます(図6A;Olivelli et al 2020)。

マイクロプラスチックも大型のプラスチックごみと同じく,浜の奥の方が多いという傾向があります(Moreira et al 2016; Rey et al 2021; Turra et al 2014)。反対に,海岸の下の方は奥の方に比べて少ないだけではなく,地点による変化もあまりみられませんでした(Turra et al 2014; Vermeiren et al 2021)。

砂浜の地形タイプによる違いもみられ,ブラジルの海岸では,あまり明瞭ではなかったものの,急勾配で砂が粗い砂浜(反射型)から緩勾配で砂が細かい砂浜(逸散型)に向かって,マイクロプラスチックが多くなるという傾向がありました(Tsukada et al 2021)。また,砂の粒径が細かい場所ほど,マイクロプラスチックが多いという傾向も観察されています。たとえば,北米の五大湖の砂浜では,マイクロプラスチックは粗い砂より細かな砂に多く(Corcoran et al 2020),南米ウルグアイの砂浜では,砂粒径の増大に伴いマイクロプラスチックが急激に少なくなる傾向がみられました(Vermeiren et al 2020)。

【用語】
後浜(あとはま):満潮時の汀線から海岸砂丘あるいは崖の基部までの区域。
萌芽砂丘:砂浜の奥の方で,海浜植生の周りに砂が溜まってできたこんもりとした微小地形。
前砂丘:海岸砂丘の最も海側の部分。海岸線に沿って隆起し,背後の砂丘に比べて高くなっている。
逸散型:流体と堆積物との物理的な相互作用に基づく砂浜の地形タイプの一つ。海底勾配が緩やかなサーフゾーンで,繰り返し波が砕けることで波エネルギーが失われることが特徴。砂粒子は細かい。反射型の対極的なタイプ。
反射型:流体と堆積物との物理的な相互作用に基づく砂浜の地形タイプの一つ。汀線付近までは比較的水深が深く,汀線直下にある段差(ステップ)の上で一気に波が砕け,波は勢いをもったまま浜を駆け上がる。砂粒子は粗い。逸散型の対極的なタイプ。

砂の中

マイクロプラスチックが,砂の中の上下方向にどのように分布するのか(鉛直分布)を調べた研究もいくつかあります(図8)。中国の青島の砂浜では,最大8 mの深さまで存在することが確認されましたが,上の方ほど,つまり堆積した年代が新しいほど多いという傾向がありました(Perez and Wang 2022)。それは,中国におけるプラスチックの拡大の過程,言い換えれば,大量に使われるようになった新しい時代ほどプラスチックごみが多いということを表しています(図8A)。

砂の中の鉛直分布図図8 砂の中の鉛直分布
A:砂が撹乱されることなく,マイクロプラスチックもそのまま堆積していく。上の方が多いのは,その地域でのプラスチックの使用が時代とともに増えてきたことを表している。
B:いったんたまっても,大波が来た時に砂とともに大きく撹乱され,新たな状態に再堆積する。

ブラジルでは2mの深さまでの分布を調べた研究が行われましたが,青島のように上下方向の傾向はみられませんでした。その代わり,深さが異なる3つの層で多く発見されました。その層には金属鉱物も多く堆積していたことから,荒天時の波で砂が大きく撹乱されたことで,互いに重さが似たマイクロプラスチックと鉱物が同じ層に溜まったのではないかと考えられています(図8B;Turra et al 2014)。バルト海の砂浜でも1〜2箇所のピークが観察されており(Chubarenko et al 2018),同じく,波や風による大規模な撹乱によって,新たな地層状の構造が作り出された可能性があります。

構造物の背後

ビーチロックや離岸堤のような,波打ち際に横たわる自然や人工の構造物の背後には,マイクロプラスチックが多いという傾向があります(Cesarini et al 2021; Pinheiro et al 2019)。これらの構造物の岸側の水域は周囲に比べて静穏になるので,プラスチックごみがたまりやすくなります。たとえば,離岸堤の岸側の水域には,トンボロ状に砂が堆積することがよく知られています。

【用語】
トンボロ:砂浜の沖にある島や離岸堤のような構造物の陸側に,岸から延びるような形に砂が堆積した地形。

自然の漂着物

砂浜に打ち上がった海草・海藻の溜まり場(ラック wrack)や流木には,プラスチックごみが集まりやすいことが知られています(Battisti et al 2020; Cesarini et al 2021; Chubarenko et al 2018; Gao et al 2022; Murphy et al 2021; Orr et al 2005; Sanchez-Vidal et al 2021; Willis et al 2022)。通常,ラックは海岸線に沿って線状に堆積していますが,これをラックライン(wrack line)と言います(図9A)。ラックラインは,直近の満潮時の汀線にラックが取り残されたものです。複数のラックラインがみられることもあります。

これとは別に,汀線部にはその時の打ち上げ波(uprush)の前縁の痕跡を示すスウォッシュマーク(swash mark)が残されます(図9B-C;Bascom 1980)。スウォッシュマークは,砂のほかに貝殻,軽石,海藻の破片などで構成されますが,マイクロプラスチックが混ざることもあります。打ち上げ波が微小な物体を運び,引き波(backwash)となって下降する際にそれらを砂面に残していくのです。よく見ると,打ち上げ波の先端は泡で覆われており(図9C),その泡もマイクロプラスチックのような微小な物体を効果的に捉えるのかもしれません。

漂着物の写真

漂着物の写真

漂着物の写真

図9 プラスチックごみを捉える自然の漂着物
A:打ち上げられた海藻・海草(ラック)が汀線に沿って線状に堆積したラックライン,
B:毎回の打ち上げ波の痕跡であるスウォッシュマーク,
C:スウォッシュマークを構成する微小な漂着物と打ち上げ波前縁の泡。

変わったものでは,エガグロパイル(egagropile,aegagropila)と呼ばれる,海草繊維が絡まってできたボール状の塊があります。ネプチューンボール(Neptune ball),シーボール(seaball)などとも言われます(Sanchez-Vidal et al 2021)。地中海固有種の海草ポシドニア(Posidonia oceanica)は,秋になると枯れて流出し,浜にラックとして打ち上げられます。しかし,葉の付け根部分は分解されながら繊維状の物質として残り,波の動きによって絡まりあってボール状の塊(エガグロパイル)になります。エガグロパイルはやがて浜に打ち上げられ,浜の上を転がる間にプラスチックごみが絡め取られていきます(図1A;Cesarini et al 2021, 2022; Pietrelli et al 2017; Sanchez-Vidal et al 2021)。エガグロパイル1 kgあたり平均で57.8個(最大1,470個)のプラスチック片が観察されたことから,地中海全域では年間8億6,700万個のプラスチック片がエガグロパイルによって除去される計算となり,海草がもつ新たな生態系サービスとして注目されています(Sanchez-Vidal et al 2021)。

供給源への近さ

都市や河川に近い海岸,あるいは観光客など人の出入りが多い海岸ほどごみが多いというのは,一般的な傾向です(Constant et al 2019; Hardesty et al 2017; Olivelli et al 2020; Vermeiren et al 2021)。河川には生活系,農畜産,鉱工業などさまざまな経路からのごみが流入します。とくに,都市部や人口密集地の地表にたまった化学物質,プラスチックごみ,細菌などが,激しい降雨や浸水によって,下水処理システムや河川などに流し出される現象は,アーバンランオフ(urban runoff)(あるいはストリートランオフ,ロードランオフ)と呼ばれ,世界各地の都市部における排水管理上の大きな問題となっています(Müller et al 2020; Sugiura et al 2021; Willis et al 2017)。アーバンランオフの中でも,とくに乾燥季明けの大雨や嵐の時の高潮のように,ごく短時間のうちに急激に地表が水で覆われ,ごみが一気に流出することはファーストフラッシュ(first flush)(Stenstrom and Kayhanian 2005)と呼ばれています。短期間に近傍の海岸に大量のプラスチックごみを漂着させる原因として,都市近郊の砂浜やサーフィンに利用される砂浜では深刻に捉えられています(Lane and Judkins 2018; Surfrider Foundation 2022)。

砂浜のごみは,漂着するものがあれば流れ出ていくものがあるので,つねに変動し,私たちが海岸で目にするのは,その経過の中の一瞬の状態に過ぎません。ごみの出入りは砂浜ごとに違いますし,同じ砂浜でも季節やその時の自然条件によって変化します。さらに,プラスチックは時間とともに劣化して細かくなり,細片化したプラスチックは,波,流れ,風に対して,元の状態とは異なった動きをするので,そのことにも注意しなければなりません(Kaandorp et al 2021)。したがって,海岸のごみに関して効果的なビーチクリーン,モニタリング,アセスメント,施策の立案などを行うには,単にその時のごみの量や分布だけをながめるのではなく,ごみの出入りに関する理解を深めることが必要です(Bowman et al 1998; Brennan et al 2018; Hinata and Kataoka 2016; Hinata et al 2017; Kataoka et al 2013, 2015; Solbakken et al 2022)。

出入りのパターン

ある時点における,浜のごみの存在とごみの出入りのイメージを表すと図10のようになります。砂浜には海,大気,そして人経由でごみが運ばれます。

砂浜でのごみの出入り図図10 砂浜におけるプラスチックごみの出入り

海から浜へ打ち上げられたプラスチックごみは,すべてが浜に残るのではなく,一部は,返す波(引き波)によってすぐに海に戻されたり,次の潮汐で洗い流されるものがあります。さらに,しばらく浜にとどまった後に,嵐や台風など季節的あるいは年に数回スケールの大波で流出するものもあります。気候変動がもたらす海面上昇に伴う侵食のような,数年〜数十年スケールのできごとで,砂丘に溜まっていたごみが海に流れ出ることもあります(図6C)。その時の波の上げ下げが行われる遡上波帯(swash zone)では,小さく軽いプラスチックは,打ち上げ波によっていったん運ばれても,引き波によって再び海に戻されますが,大きく重いプラスチックはそのまま浜に残されます(図1B;Hinata et al 2017; van Sebille 2020)。海に流れ出たものは離岸流に乗り,サーフゾーンを横切って沖に運ばれます(図6A;Hinata and Kataoka 2016)。

陸側から砂浜にもたらされるごみは,基本的には人が持ち込むものです。観光地や都市近郊のように,人の出入りが多い砂浜ではとくに顕著です。不法投棄や地元住民による習慣的なごみ投棄もこれに含まれます。
マイクロ,ナノサイズのプラスチックごみは大気経由でも砂浜に輸送されますが,反対に,風によって砂浜とは別の場所にも運ばれます。

マイクロプラスチックを摂取した小動物が,自身で砂浜の外に移動したり,あるいはそれらの小動物を餌として食べた鳥などが砂浜外に移動することで,結果としてプラスチックごみが流出する経路も考えられます。

これらの自然の作用による流出とは別に,ビーチクリーンなどごみ回収活動によって,プラスチックごみが人為的に砂浜外へ出ていくことは,ごみの出入りを考えるうえで重要な要素です。
このようなすべての出入りを差し引いたものが,その時点における砂浜のプラスチックごみとして,砂の表面,砂の中,植生の中,砂丘の中に残るのです。

砂丘が二次的な排出源に

通常,私たちは砂浜がごみの溜まり場(シンク)だと考えますが,実際には,ごみの排出源(ソース)にもなっています。たとえば,海岸砂丘は,浜に打ち上げられた多くのごみの最終到達地であり,やがて砂が堆積して砂丘の中に埋もれ,長期間にわたってプラスチックごみがとどまり続けます。しかし,海岸侵食によって砂丘が削られると,中に埋まっていたごみが露出して,それらが再び海に流れ出る恐れがあります(図6C,11;Andriolo and Gonçalves 2022; Turner et al 2021a)。

イギリスの砂丘では,調査時点から遡って最大57年前(1962年)(Turner et al 2021a),ポルトガルでは,38年前(1980年)(Andriolo and Gonçalves 2022)のプラスチックごみが,海岸侵食によって削られた砂丘から現れ,数十年の時を経て新たなプラスチックごみの供給源になろうとしています。これらのプラスチックごみは過去に浜に流れ着いたものだけではなく,当時は住民が砂丘をごみ捨て場として使っていたようで,その名残りも含まれていました。気候変動にともなう海面上昇や強大化した嵐などにより,砂浜や砂丘の侵食がより深刻さを増すことは確実であり(Gornitz 2013),砂丘を海洋プラスチックの二次的なソースとみなすことが必要になるかもしれません。

浜崖に露出したプラスチックごみの写真図11 嵐の時の波で削り取られ,浜崖となった砂丘前面から露出したプラスチックごみ。写真は漁業用の発泡スチロール製のフロート。

プラスチックごみは,絡まりや閉じ込め,誤飲・誤食,病原体や汚染物質の輸送,外来生物の侵入,生息環境条件の変化など,海の生物や生態系にさまざまな悪影響を及ぼします。

絡まり/閉じ込め

絡まり(entanglement)は釣り糸や漁網などに絡まること,閉じ込め(entrapment)は容器の中に体の一部あるいは全体がはまってしまうことですが,両者を区別せず「絡まり」とすることもあります。絡まったり閉じ込められたりすることで,身体の自由がきかなくなり衰弱し,死に至ります。ゴーストフィッシングは典型的な絡まり問題です。350種以上の海洋生物で,絡まり/閉じ込めの報告例があります(Kühn and van Franeker 2020)。

砂浜では,二枚貝,ヤドカリ,昆虫,ウミガメ,海産哺乳類などで確認されています(Costa et al 2022)。砂浜の生物の多くは砂表面を動き回るため,砂面に残るロープ,漁網,釣り糸などのプラスチックごみに,絡まったり閉じ込められたりする危険性が高くなります。たとえば,熱帯地方の離島に生息するサキシマオカヤドカリ(Coenobita perlatus)では,プラスチック容器に閉じ込められたまま衰弱して死亡し,その空いた貝殻を求めて,別のヤドカリが同じように閉じ込められていくという悪循環が起きています(Lavers et al 2020)。南イタリアの砂浜では,18種もの甲虫類が,プラスチック製その他の容器の中に閉じ込められていました(Romiti et al 2021)。

体内への取り込み

プラスチックの摂取

海洋プラスチック問題が報じられるようになった初期の頃,プラスチックごみを飲み込んで死んだウミガメ,海鳥,海産哺乳類の写真がしばしばマスコミに取り上げられ,大きな衝撃を受けました。しかし,そのような大型の海洋生物だけではなく,多毛類のような堆積物食者が堆積物を摂取したり,イガイのような濾過摂食者が水を吸い込む際に,環境中に含まれるプラスチック片が食料とともに体内に取り込まれます。

【用語】
堆積物食者:多毛類のタマシキゴカイのように,堆積物(砂や泥)の中に混ざる餌(有機物)を堆積物ごと食べる動物。
濾過摂食者:水中の植物プランクトンや細菌などの懸濁物を,えらのようなフィルター状の濾過器官を使い濾し取って食べる動物。アサリ,カメノテ,マイワシなど。

身近な魚介類からも
これまでに,動物プランクトンから大型のクジラまで,大きさも生息域もさまざまな700種以上もの海洋生物の消化管内(胃,腸)からプラスチックの存在が確認されています(Kühn and van Franeker 2020)。私たちが日頃食べる魚介類も無縁ではなく(Bessa et al 2018; Rochman et al 2015),たとえば,ニュージーランドでは漁業対象魚種の75%からマイクロプラスチックが検出されています(Clere et al 2022)。日本でもカタクチイワシ,サバ,マアジ,カイワリ,キダイ,マトウダイなど,一般的な食用魚で確認されています(Tanaka and Takada 2016; Yagi et al 2022)。研究が進めば,さらに報告例が増えるでしょう。誤飲・誤食が起こるのは,プラスチックの色や形状がエサと似ていることや(Bajt 2021),微生物が付着したプラスチックから発せられる匂いに誘引される(Savoca et al 2017)などの理由が考えられています。

体長の5%
口からはいろいろなサイズのプラスチックが消化管に運ばれますが,体長9 mmのネズッポ科魚類の稚魚から10 mのザトウクジラまで,さまざまなサイズと分類群の水生生物の,体の大きさと消化管内で発見されるプラスチックの大きさとの関係を調べた研究によれば,水生生物が口から摂取できるプラスチックの最大の大きさは,体長のおよそ5%であることがわかりました(Jâms et al 2020)。消化管に入ったこれらのプラスチックは,時間が経てば糞として体外に排出されます。人間であれば1日程度で排出されますが,無脊椎動物では数時間程度という短時間のものから(例,ヨコエビの仲間のAllorchestes compressa),2週間以上もとどまるものまで(ヨーロッパアカザエビ Nephrops norvegicus),生物の種類によって異なります(Ribeiro et al 2019)。しかし,排泄されず消化管に詰まったり,プラスチックで消化管が充満して餌を取らなくなれば,しだいに衰弱していきます。

酸素がなくなる?
動物プランクトンによるマイクロプラスチックの摂取が,思わぬ地球環境問題を引き起こすかもしれません。海洋の動物プランクトンが餌の代わりにマイクロプラスチックを摂取することで,本来の餌である植物プランクトンを食べなくなり,その結果,植物プランクトンが増えます。死んだ植物プランクトンは下層に沈み,微生物の働きによって分解されますが,その際に海水中の酸素が分解のために消費されます。しかし,植物プランクトンが増えれば死ぬ個体も多くなり,それだけ多くの酸素が消費され,長期的には海洋中,さらには大気中の酸素も減るのではないかと考えられています(Kvale et al 2021)。

組織や細胞へ

消化管へ入ったり,えらに引っかかった微小なプラスチックは,体外に排出されず,細胞や組織に取り込まれていくものがあります(Ribeiro et al 2019)。たとえば,ヨーロッパブナ(Carassius carassius)では53〜180 nmのナノプラスチックが脳から(Mattsson et al 2017),ヨーロッパアンチョビー(Engraulis encrasicolus)では124〜438 μmのマイクロプラスチックが肝臓から(Collard et al 2017)見つかっています。ヒトでも胎盤(Ragusa et al 2021),血液(Leslie et al 2022),肺組織(Jenner et al 2022)からプラスチックが見つかっており,すでに地球上の多くの生物の体内がプラスチック汚染にさらされているのでしょう。砂浜生物については,細胞や組織内からのプラスチックの発見記録はまだ見当たりません。
1 nmは100万分の1mm;1 μmは1000分の1mm

プラスチックの毒性

プラスチックには本体となる物質の他に,酸化防止剤,可塑剤,難燃剤などの添加剤,触媒,溶剤などさまざまな化学物質が使われています。欧米や日本の産業界や規制機関のデータを分析した研究によれば,プラスチックには約10,500種類の化学物質が使われていますが,そのうち53%には何の規制もなく,10%については健康への影響に関する科学的な知見すら存在しません(Wiesinger et al 2021)。海洋を浮遊するプラスチックの表面には,残留性有機汚染物質(POPs),鉛やカドミウムなどの重金属,医薬物など汚染物質が吸着しやすくなることが数々の研究で指摘されていますが,プラスチックが断片化することで体積あたりの表面積が増え,吸着がさらに促進されます(Ribeiro et al 2019)。そのため,マイクロサイズやナノサイズに細片化したプラスチックは,大型のものより危険だと言われています。

すでに,多くの海洋生物の組織内からナノプラスチックが見つかっていますが,具体的にどのような毒性を示すのかはまだはっきりしません。しかし,プラスチックを構成するポリマーの種類によって,影響を受けやすい生物,行動や身体に現れる障害が異なるようです(Gonçalves and Bebianno 2021)。例えば,ナンキョクオキアミ(Euphausia superba)の幼生は,ポリスチレンナノプラスチックのタイプの違いによって,遊泳行動,脱皮や排泄物(糞粒 fecal pellet)の量に変化が見られました(Bergami et al 2020)。糞粒は海洋生態系の物質循環において重要な要素なので,糞粒の増減に影響を与えるナノプラスチックのタイプの違いは,海洋生態系にとって潜在的な影響をもちます(Bergami et al 2020)。

砂浜生物での摂取の例

砂浜生物では,二枚貝,甲殻類(端脚類,等脚類,十脚類),多毛類,線形動物,魚類,ウミガメ,鳥類など幅広い分類群で,誤飲・誤食も含めプラスチックの摂取の例が報告され,無脊椎動物だけでも50種以上に及びます(Costa et al 2022)。今のところは消化管内のプラスチックの大きさ,数量,タイプなどの記録にとどまるものがほとんどですが,プラスチック汚染の指標生物としての砂浜生物の有効性や,プラスチック摂取による影響を調べた研究がいくつかあります。

指標生物として使えるか
カリフォルニアのスナガニ科のゴーストクラブ(Ocypode quadrata)の消化管内と砂浜のストランドラインのマイクロプラスチックの比較を行ったところ,プラスチックの形状タイプ(繊維状,フィルム状,固形など)の構成割合については両者に違いがみられず,本種は砂浜のマイクロプラスチックの形状タイプの構成を知る指標として利用できる可能性が示されました(Costa et al 2019)。
 一方,南米のウルグアイの逸散的な砂浜では,スナホリムシ科の等脚類2種,多毛類1種の消化管内のマイクロプラスチック(体内負荷量)と環境中のものとを比べた研究が行われました(Vermeiren et al 2021)。多毛類は,マイクロプラスチックを多く含む細かな砂の環境を生息場所として好むにもかかわらず,体内負荷量は等脚類より少ないという傾向が観察されました。このように,環境中のマイクロプラスチックの分布と生息場所の嗜好性はかならずしも一致しないことから,砂浜生物をマイクロプラッスチックの分布の指標として利用するときには注意が必要だとしています。

身体への影響
 プラスチックの摂取による影響については主に室内実験が行われ,他の海洋生物と同様,行動,生殖,代謝などに影響が現れることが示されています。たとえば,ハマトビムシ科のPlatorchestia smithiは,マイクロプラスチックを摂取して120時間後にはジャンプ力が衰え,摂取していない個体に比べてジャンプの高さが平均で1.6 cm低くなりました(図12A;Tosetto et al 2016)。スナホリガニ科のEmerita analogaでは胚発生速度の低下がみられました(Horn et al 2020)。濾過摂食者の二枚貝イソハマグリ(Atactodea striata)では濾過速度が低下し,栄養の摂取に影響が生じる可能性が示されました(Xu et al 2017)。フジノハナガイ科のDonax trunculusでは,神経伝達物質であるアセチルコリンを分解する酵素のアセチルコリンエストラーゼの活性が,えらと消化腺では阻害され,さらに,酸化ストレスも引き起こされました(Tlili et al 2020)。

砂浜生物への影響の例図
図12 砂浜生物への影響の例
A:ハマトビムシ科のPlatorchestia smithiではジャンプ力が低下する。
B:ハマトビムシ科のTalitrus saltatorが摂取するマイクロプラスチックの行く末。
MPはマイクロプラスチック,POPsは残留性有機汚染物質。

【用語】
アセチルコリン:神経細胞から放出される物質(神経伝達物質)の一つで,主に信号を神経細胞から筋肉細胞に伝える働きをする。信号の伝達のたびにアセチルコリンは破壊されて元の状態にリセットされなければならないが,その働きをするのがアセチルコリンエストラーゼ。
消化腺:消化器に付属し,消化液を分泌する器官。二枚貝をはじめ軟体動物では中腸腺とも呼ばれる。

砂浜の代表的な生物の一つである,ハマトビムシ科の端脚類Talitrus saltatorを使った実験では,ハマトビムシに摂取された,残留性有機汚染物質(POPs)が吸着したマイクロプラスチックの行く末には,2つあることがわかりました(図12B;Scopetani et al 2018)。一つは,POPsを吸着したマイクロプラスチックをハマトビムシが食べた場合,体内にはPOPsが残され,体外にはPOPsが取り除かれたプラスチックが排出されるものです。もう一つは,すでにPOPsで体内が汚染されたハマトビムシが,汚染されていないマイクロプラスチックを食べた場合,体内のPOPsがプラスチックに吸収され,汚染されたプラスチックが体外に排出され,体内からはPOPsが除去されるものです。生物が摂取するマイクロプラスチックには,このようにPOPsの運び手(キャリア)としての役目(前者)と,体内のPOPsを取り去る掃除人(スキャベンジャー)としての役目(後者)があることが考えられます。

【用語】
残留性有機汚染物質:ダイオキシン,PCB,DDTなど,自然では分解しにくく,長期にわたって環境中に残留し,食物連鎖を通して生物体内に濃縮され,人体や生態系に悪影響を及ぼす毒性をもった化学物質。英語のPersistent Organic Pollutantsの頭文字をとってPOPs(ポップス)と呼ばれる。

生物への蓄積

私たちが,魚介類に含まれているプラスチックのことをとても気にするのは,魚介類が,プラスチックで汚染された餌生物を食べることで自分自身の体にプラスチックが濃縮され,それを食べる私たちにはさらに濃縮されるのではないかという不安に襲われるからです。

生物の体内に汚染物質が蓄積するプロセスには2つあります(図13;Miller et al 2020; Simpson and Batley 2016)。一つは,汚染物質が含まれる水や大気に触れたり,餌生物に含まれていた汚染物質を食べることによって体内に汚染物質が蓄積し,環境中の濃度より高くなることで,これを生物濃縮(bioaccumulation)といいます。もう一つは,汚染物質が食物連鎖を通して高位の生物に濃縮されていくことで,生物増幅(biomagnification)といいます。このような分け方とは別に,えらのような器官によって水中の汚染物質を直接取り込むことを直接の生物濃縮(bioconcentration),吸収された物質が肝臓のような器官に蓄積されることを生物濃縮と呼ぶことがあります(Barboza et al 2018)。

図13 生物濃縮と生物増幅。いずれも最後は人に影響が及ぶ。

多くの海洋生物でマイクロプラスチックの生物濃縮が確認されていますが,全体的に体内負荷量はそれほど高くはありません(Miller et al 2020)。一方,生物増幅の可能性はいくつもの研究が指摘していますが(Carbery et al 2018; Covernton et al 2022; Horn et al 2019; Parton et al 2020),今のところ明確な証拠は得られていません(Miller et al 2020)。体内負荷量は,食物連鎖を通した生物増幅より,それぞれの生物の摂餌タイプが大きく影響している可能性があるようです(Miller et al 2020)。たとえば,チリで行われた,雑食性,植物食性,肉食性魚類のマイクロプラスチックの摂取量を比較した研究では,雑食性魚類が圧倒的に多くのマイクロプラスチックを摂取していました(Mizraji et al 2017)。また,ノルウェーのフィヨルドの底生性魚介類でも,摂取されるマイクロプラスチックは,魚介類の摂餌のタイプに影響されていました(Bour et al 2018)。

まだ不明な点が数多くあるとはいえ,海洋生物によるプラスチックの摂取は,単にその生物のみの問題にとどまらず,最終的には私たち人間へも影響が及ぶ深刻な問題です(Carbery et al 2018; Galloway 2015; Galloway et al 2017; Mofijur et al 2021; Rochman et al 2015; Smith et al 2018)。
「生物濃縮」,「生物増幅」,「直接の生物濃縮」とそれぞれの英語の対応は綿貫(2016)による。

【用語】
体内負荷量:現状で体内に存在する汚染物質などの量。

病原体や汚染物質の運び手

水中に放出されたプラスチックの表面には,天然有機物からなる被膜(エココロナ ecocorona, ecological corona)が形成され,それは病原体をはじめとする微細物質を吸着しやすくしています(Bowley et al 2021; MacLeod et al 2021; Nasser and Lynch 2016)。こうしてマイクロプラスチックは病原体や汚染物質の運び手(ベクター vector)となり,それを水産生物が摂取すれば,人体へも影響が及びます。

プラスチック圏

プラスチック圏(plastisphere)は,元々は,海洋を漂流するマイクロプラスチックに形成される微生物群集を指す造語でした(Zettler et al. 2013)。その後,微生物に限らず,プラスチックに集まる生物群集を広く捉えるようになってきました(Haram et al. 2020)。さらに,外洋を漂流するプラスチック集団には,本来外洋には存在しないはずの沿岸生物群集が形成されるようになり,ネオペラジック生物群集(neopelagic community)という語で呼ばれるようになりました(Haram et al 2021)。ペラジック(pelagic)とは,外洋とか外洋を浮遊するという意味です。太平洋ごみベルトのような大洋上の巨大なごみの集積域は,プラスチック時代(プラスチセン)の新たな海洋生物群集「ネオペラジック生物群集」を育む環境となります。

プラスチック圏の生物群集は,周囲の環境とは全く異なった生物種で構成されているので,それらを抱えたプラスチックごみが別の海岸に漂着することで,本来の生物相に影響を及ぼすのではないかと懸念されています。いわゆる外来種問題です。さらに,病原体や汚染物質の運び手となることも考えれば,プラスチック圏を広くバイオセキュリティ(biosecurity)の問題として捉えることが必要になるでしょう(Audrézet et al 2021)。

【用語】
バイオセキュリティ:自然発生型の感染症対策,公衆衛生体制,生物テロ対策を強化することで,国民の安全保障を行うこと。

砂中温度の変化

砂浜に打ち上げられたプラスチックは,砂浜の温度環境に影響を与えることが指摘されています。たとえば,ハワイの海岸では,マイクロプラスチック混じりの砂の温度上昇は緩やかで,最高到達温度も低いという傾向がありました(Carson et al 2011)。また,南太平洋や南インド洋の離島では,プラスチックが堆積した砂面直下5 cmの1日間における砂温度は,最高温度が2.4℃上昇,最低温度が1.5℃下降しました(Lavers et al 2021)。このような砂温度の変化は,生物の生息に影響を与える恐れがあります。たとえば,温度依存性の性決定が行われるウミガメ(亀崎 編 2012)では,生まれてくる子ガメの性比に変化が生じる可能性があります(Carson et al 2011)。

おわりに

プラスチックも含めた砂浜のごみに関する学術論文は,2015年頃から目立って増えてきました(Cesarano et al 2021)。地球規模のプラスチックごみ問題に加え,砂浜の自然環境や生態系に対する人々の関心が高まったことが背景にあるでしょう。地球上の結氷しない海岸線の3割を砂浜が占めることや(Luijendijk et al 2018),近年の海辺の観光産業の発達などを考えれば,砂浜のプラスチックごみは地球規模の環境問題といえます。とはいいながら,まだ研究事例は少なく,またスナップショット的な研究に終わっているものが少なくありません。砂浜における包括的なプラスチックごみ対策に活かすためには,一過性に終わらせない調査ストラテジーが重要です(Costa et al 2022; Fanini et al 2021; Simon-Sánchez et al 2022; Uhrin et al 2022)。また,砂浜生物に対するプラスチックの毒性についても,他の海洋生物に比べれば研究はごく限られています。とくにナノプラスチックの影響についてはほぼ不明です。

一方で,砂浜のプラスチックごみ問題に関するシチズンサイエンス(市民科学)の貢献に,大きな期待が寄せられています(Nelms et al 2022; Willis et al 2022)。日本でもNPOや市民ボランティアが,ビーチクリーンや海ごみ調査などの活動に積極的に取り組んでいますが,シチズンサイエンティストの活躍の場が大きいということは,それだけ砂浜のプラスチックごみ問題が深刻だということの表れでもあります。
 


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