シェルドン・スペクトラム

(A) 黒くマップされた点は、従属栄養細菌および動物プランクトンの測定のための n = 226,405 のサンプル地点です。独立栄養生物は表層クロロフィルの衛星画像から、また魚類は漁獲データで制約された全球プロセス モデルから推定されました。海洋哺乳類は種の全球推定個体数から推定されており、そのバイオマスはマップに含まれていません。各グループのバイオマス (g/m2、湿重量) は、海洋の各 1° 領域内のすべてのグループについて合計されます (ここでは上部 200 m のバイオマスのみを示しています)。 (B) 海洋バイオマス (湿重量) の総量は、各グループの関連するサイズ クラス (g、湿重量) に分割され、全球のサイズ スペクトルを推定します。これは、海洋の表層および大陸棚 (上部約 200 m) 上の各桁のサイズ クラスにおける個体の総数として示され、指数は -1.04 (95% CI: -1.05 ～ -1.02) になります。灰色の信頼帯には、各サイズクラスにおけるバイオマスの不確実性と、各グループのサイズ分布の不確実性が含まれています。ビンの色は、線形軸上の各グループの相対的な割合を示しています（y軸や（A）のバイオマスとは無関係です）。

シェルドンスペクトルは、海洋生物において経験的に観察される特徴であり、生物の大きさと海洋におけるその存在量との間に逆相関が見られる。このスペクトルは、カナダのノバスコシア州ダートマスにあるベッドフォード海洋研究所の海洋生態学者、レイ・シェルドンにちなんで名付けられた。シェルドンとその同僚は、1960年代後半、特にCCGSハドソン号による初のアメリカ大陸周航の際に、コールター計数器を用いて行った航海中のプランクトン測定に基づき、この逆相関の存在を初めて示唆した。^[1]

逆相関は、対数体重の関数としてのバイオマス密度が、多くの桁にわたってほぼ一定であることを意味している。^[2]たとえば、シェルドンと彼の同僚が海水の入ったバケツの中のプランクトンサンプルを分析すると、プランクトン質量の3分の1は1〜10マイクロメートル、別の3分の1は10〜100マイクロメートル、そして3分の1は100マイクロメートル〜1ミリメートルであることがわかった。サイズの違いを埋め合わせるために、バイオマスが一定に保たれるためには、生物が大きくなるにつれてその数が数学的に驚くほど正確に相関して減少しなければならない。したがって、この法則によれば、マグロの100万分の1の大きさのオキアミは、海では100万倍豊富であると予測され、この予測は正しいと思われる。^[3]

人間の行動、特に乱獲と捕鯨が大型種のシェルドンスペクトルを変化させたという強力な証拠があり、このような地球規模の変化が長期的にどのような影響を及ぼすかは不明である。^[4]

参考文献

1. シェルドン他「海洋中の粒子のサイズ分布」陸水学・海洋学1972年、17(3)
2. Cuesta JA、Delius GW、Law R. Sheldonスペクトルとプランクトンのパラドックス：同じコインの裏表—特性ベースのプランクトンサイズスペクトルモデル、Journal of Mathematical Biology 2018;76:67-96
3. マット・レイノルズ（2021年11月23日）「人類は海の基本法則を破った」Wired 2021年11月24日閲覧
4. Hatton IA, et al. 細菌からクジラまで、世界の海洋サイズスペクトル、Science Advances 2021;7(46)