海底をゆっくり動くナマコが砂を取り込み、後ろから砂のまとまりを出していることがあります。これを見て、砂そのものを栄養として食べ尽くしていると考えてよいのでしょうか。海底の堆積物を取り込む種類では、その中の有機物や微小な生物などを利用します。鉱物の粒と、それに混ざる食物を分けることが必要です。ナマコの食べ方には種類による違いがあるので、すべてを同じ方法に決めつけないようにします。
取り込んだ重さは、栄養になった重さではない
砂を多く取り込んでも、その全部が体を作る材料になるわけではありません。取り込む量、吸収する量、排出する量を別々の矢印にします。さらに、吸収された有機物もすべて体重増加になるのではなく、呼吸などに使われる分があります。「たくさん通過させる」と「たくさん成長する」は異なる量です。
海底には、砂粒とともに微細な藻類や動物の破片などが含まれます。粒の表面にある食物も利用されるため、鉱物粒が残って出てきても、途中で何も変わっていないとは限りません。反対に、出てきた粒がきれいに見えるだけで、あらゆる汚染物質が取り除かれたと保証することもできません。測った成分と測っていない成分を分けます。
例題1｜有機物のうち吸収された量
乾燥させて比べる模型で、取り込んだ堆積物100gには有機物が4％含まれていました。その有機物の半分を吸収し、鉱物粒はすべて排出するとします。吸収量と排出される乾燥物の質量を求めてください。
答え・解説：有機物は4gで、その半分の2gを吸収します。鉱物96gと残る有機物2gを合わせて98gが排出されます。吸収率50％を堆積物全体100gへ掛けて50gとはしません。率の分母は食物として扱う有機物の量であり、砂を含めた全体とは違います。
例題2｜薄い餌を多く取り込む場合
Aでは堆積物200g、有機物2％を取り込み、Bでは100g、有機物5％を取り込みました。どちらも有機物の60％を吸収するとします。吸収量が多いのはどちらですか。
答え・解説：Aは200×0.02×0.6＝2.4g、Bは100×0.05×0.6＝3gです。取り込んだ総量はAが二倍ですが、有機物の吸収量はBが0.6g多くなります。食物の濃さと処理する量の両方が必要で、片方だけの大小では決まりません。これらの数値はナマコ一般の実測値ではありません。
湿った重さと乾燥した重さを混ぜない
取り込む前の砂を乾燥して測り、排出後を水の付いた状態で測ると、水分の差までナマコの作用に入ってしまいます。海水に浸かった試料は水を含むため、同じ基準で比較する必要があります。水分が多い排出物の質量が大きかったからといって、砂や栄養が新しく大量に生まれたとは言えません。
生物の体内にも水や食物が一時的にたまります。短時間の観察で、取り込み量と排出量がぴったり一致しない場合、まだ体内にある分も候補になります。初めから体内にあった物が出る場合もあるので、観察を始めた時刻が消化の開始時刻とは限りません。時間の範囲を区切って量を追うときには、初めと終わりの蓄積を考えます。
海底の物質循環を調べる際は、一匹の結果をそのまま広い海全体へ掛けないことも重要です。個体の大きさ、密度、餌の濃さ、温度によって活動は異なります。一定の面積に何匹いるかを数える調査と、一匹がどれだけ処理するかを調べる実験を組み合わせて初めて、範囲を決めた推定ができます。
ナマコを「海の掃除屋」と呼ぶ表現は働きをイメージする助けにはなりますが、それだけでは具体的な物質の行き先が分かりません。何を取り込み、何を吸収し、何を排出したかまで書き直すと、図と計算で確かめられる説明になります。ミミズが土を通過させる話とも、環境は違っても数量の分け方を比較できます。
砂を食べた量と栄養を得た量は同じではない
ナマコの消化管へ入った堆積物の大部分が無機物なら、たくさん取り込んでも吸収できる有機物は少ない場合があります。餌の量を比較するときには、堆積物全体の質量と、その中の利用できる成分の割合を二段階で読みます。食べた量が多い群ほど栄養を多く得た、と最初から決めず、例題のように積で比較します。
排出された物の質量が元より小さくても、その差のすべてが体に蓄えられたとは限りません。吸収後に呼吸などで利用され、別の形で外へ出る分も考えられます。この記事の模型では消化管を通る前後の有機物だけを追っています。体重の増加を求める問題へ変わったら、吸収、消費、排出という別の収支が必要になります。計算で扱った境界を言葉にすると、求められる量の取り違えが減ります。
湿った泥の質量を量る場合は、水分量の違いが結果に大きく影響します。二種類の泥を同じ百グラムずつ用意しても、片方に水が多ければ固形物の量は違います。有機物の割合が乾燥した試料についての値なのか、湿った試料についての値なのかを見ます。乾燥質量に対する百分率を、そのまま湿った泥全体へ掛けないようにしましょう。
採集場所による比較では、粒の大きさや水温、ナマコの大きさも考慮します。海底から選んで取り込んだ部分が、採集した泥全体と同じ組成とも限りません。問題文が均一な堆積物を仮定していればその条件で解き、現実の調査へ話を戻すときには仮定を外して考えます。
海底の有機物を利用する働きを説明する際も、すべての場所で同じ速度で処理するとは言い切れません。一個体、一時間当たりの資料を、海全体の一年分へ拡大するには、個体数、活動時間、季節変化などが必要です。小さな容器の計算で分かったことと、広い海についてまだ分からないことを分けて書くと、資料に忠実な記述になります。
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