参考までに: 海の泡とは何ですか? どこから来るのですか?

今年 9 月にニューヨーク州クイーンズで竜巻が上陸するほんの数時間前、私はロッカウェイズのビーチでくつろいでいました。ロッカウェイズはブルックリンの南東、大西洋に突き出した狭い半島です (厳密にはクイーンズの一部ですが)。嵐はまだ来ていませんでしたが、風は来ていました。小さな白い雲が空を駆け抜け、砂がビーチの上空を舞い、海岸線に沿って、水面から巨大な泡の塊が吹き上げられ、ビーチに集まって、黄色がかった白い厚い毛布のように揺れていました。泡は岩の後ろに大きく形のない山を作り、泡の一部が崩れて、生き物の唾のようにビーチを駆け上がっていました。

これほど大量の泡を見たのは初めてで、ここがニューヨーク市であることを考えると、もしかしたら自然現象なのかもしれないと思った。異常な量の海の泡が自然に発生するのか、それとも市の過負荷の下水処理システムが再び未処理の下水を海に流出させている兆候なのか？

2011 年にオーストリアの科学者数名が発表した「水生環境の泡」という論文によると、答えは、あまり役に立たないかもしれませんが、どちらも「はい」です。泡が形成されるには、空気、水、そして「界面活性剤」と呼ばれる 3 番目の重要な成分が必要です。界面活性剤は、水と空気の間の表面にくっつく粘着性の分子の一種です。この界面活性剤成分は、さまざまな場所から得られます。人為的な発生源としては、肥料、洗剤、製紙工場、皮なめし工場、下水などがあります。しかし、界面活性剤は、藻類、海草、その他の海洋植物に含まれるタンパク質や脂肪からも得られます。

界面活性剤として作用する分子は多種多様ですが、それらにはすべて共通点が 1 つあります。分子の一方の端は親水性 (水に引き寄せられる) で、もう一方の端は疎水性 (水に反発する) です。界面活性剤分子の束を大量の水と空気と混ぜると、それらはすべて境界で一列に並ぼうとし、一方の端 (親水性) は水に面し、もう一方の端 (疎水性) は空気に面します。さらに、親水性の端が互いを指し、その間に薄い水の層が介在するように背中合わせに並ぶこともあります。その薄い水の層は球形になります。球形はあらゆる形状の中で最もエネルギーを必要としないためです。そして、泡ができます。泡がたくさん密集すると、状況は少し複雑になります。子供 (または大人) のときに泡風呂に入ったときに気付いたかもしれませんが、泡は完全な球形ではありません。しかし、基本的な考え方は同じです。すべては界面活性剤によるものです。

「水生環境の泡」では、大規模な藻類の繁殖の近くで「異常な量」の泡が形成されるという報告がいくつかあると言及している。「粘液細胞群から大量の炭水化物とタンパク質が放出され、水柱に大量の粘性の泡と粘液が発生する」と著者らは書いている。

藻類のタンパク質や炭水化物が海岸に近づくと、波は「大きなミキサーのように作用する」と、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の海洋生態学者ラファエル・クデラ氏は説明する。「物理的な撹拌によって藻類は分解され、泡として再形成されます」。そして、泡は海岸に押し流され、そこに蓄積される。

したがって、ロックアウェイ ビーチの泡は「自然」だったのかもしれないし、そうでないのかもしれない (結局のところ、波に飛び込んだ後に気付いた異臭があった)。しかし、いずれにせよ、9 月末にスコットランドの小さな漁村を覆ったような大規模な海の泡の襲来が自然に起こり得ることは明らかである。

天然の海の泡は、どんな量であっても通常は無害ですが、数年前にカリフォルニアの海洋生物学者が発見したように、必ずしもそうとは限りません。

2007 年秋、カリフォルニア州魚類野生生物局の生物学者デイブ・ジェサップ氏は、モントレー近郊で数百羽の海鳥が死んだり座礁したりする原因となった謎の病気の調査を開始した。鳥の胸羽と尾羽には、亜麻仁油のような臭いのする黄緑色の粘液の輪があり、いずれも重度の栄養失調に陥っていた。鳥は石油流出の被害者かもしれないと考えた調査員らは (油は鳥の羽の防水性を失わせ、寒さにさらされ、動物は余分なエネルギーを燃やして暖を取らなければならない)、粘液のサンプルを分析のために州立研究所に送ったが、結果は陰性だった。粘液は石油製品ではなかった。

ジェサップ氏は、別の原因の可能性について調査を始めた。それは、毎年発生する藻類の大量発生で、海岸沖の海水が赤褐色に染まるいわゆる「赤潮」だ。その年の大量発生は例年になく大きく、ジェサップ氏は以前にも有毒藻類の事例に遭遇したことがあったため、カリフォルニア大学サンタクルーズ校のラファエル・クデラ氏に連絡を取り、関連性の調査を依頼した。

クデラ氏と共同研究者はジェサップ氏に、彼らの知る限り、赤潮の原因となるアカシワサンギネアという生物は生命に有害な影響を及ぼさないと伝えたが、その場所と強度を追跡できるよう、赤潮の衛星画像も提供した。赤潮の動きと、記録された鳥の座礁の時期と場所を比較したところ、ジェサップ氏は完全に一致した。さらに、最新の衛星画像を使用して、次に鳥が座礁する場所を予測したところ、その予測は見事に的中した。

藻自体に毒性がないため、鳥の病気の直接の原因ではあり得ず、ジェサップは唯一残された論理的な容疑者、つまり赤潮の近くの浜辺に絶えず出現する巨大な泡の山に目を向けた。ある時点で、彼はきれいな羽を泡と塩水の混合液に浸すことを思いついた。「普通の羽なら、振るだけで乾きます」とクデラは説明する。しかし、混合液から取り出したとき、ジェサップの羽は振っても乾かず、びしょ濡れになっていた。

クデラはジェサップから「泡が原因だ」というメッセージを受け取ったことを覚えている。そこからパズルはすぐに組み合わさった。クデラの研究室は泡の構造と化学組成を分析してどの界面活性剤が含まれているかを特定し、次に赤潮生物であるアカシワサンギネアのタンパク質を使用してその物質を再現した。鳥に見つかったぬるぬるした黄緑色の輪にも同じものが含まれていた。鳥は水上の泡の中を歩いていたが、その際、界面活性剤分子が疎水性の端から先に羽に付着し、親水性の端が水分子を動物の皮膚に引き寄せ、効果的に防水性を失わせたのだ。鳥は低体温症で死にかけていたが、原因は原油流出ではなく、泡だった。