JP4274716B2 - Marine ecosystem control methods - Google Patents

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  • Cultivation Of Seaweed (AREA)
  • Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ほとんど手付かずの状態にある遠洋を活用して水産資源のリサイクルを実現し、さらにその過程で地球環境を悪化させる諸要因の改善、ならびに水産資源の増産による食料問題の解決を図る技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
大量生産と大量消費に明け暮れた20世紀型の社会構造が今、大きな問題を抱えて転換期を迎えている。24時間休むことなく生産を続ける工場からは膨大な量の産業廃棄物や二酸化炭素が排出され、増え続ける大気中の二酸化炭素が地球温暖化の大きな要因となっていることはいまや疑いのない事実となっている。
【0003】
生産された製品を消費する都市部からは消費の過程で大量の生活廃棄物や二酸化炭素が排出されている。生活廃棄物は焼却処分される過程でさらに二酸化炭素を排出している。また、都市部からは生活排水や人間の排泄物が排出され、処理施設を経て河川や沿岸海域に投棄されている。これらは、浄化処理を受けた後であっても当該水域の水質を著しく汚染している。
【0004】
さらに、20世紀型の社会構造は先進国と発展途上国との間に生活水準の格差を生み、一方では過剰な食料が消費されることなく廃棄され、他方では飢えと貧困が蔓延するといった状況が改善されることなく続いている。
【0005】
上記のような諸問題を解決するには、従来の一方通行型の社会構造を改め、地球規模で循環型の社会構造を構築する他なく、実際にあらゆる分野においてその取り組みがなされている。
【0006】
このような諸問題を解決するべく、本発明者らはその可能性を遠洋に求めた。ここでいう遠洋とは、陸地の周縁にある大陸棚の外側に位置し、その水深は大陸棚よりも深く、典型的には水深200m以上の海域を指す。
【0007】
いうまでもなく、地球はその表面積の約2/3を海で占められているが、海の約90%にあたる遠洋の利用はまったくといってよいほどなされていない。一例を挙げると、遠洋における水産資源の生産量は海全体から得られる生産量の約0.8%にしかすぎないのである。
【0008】
遠洋において水産資源の生産量が乏しい理由は、海洋生態系における食物連鎖と水深とに密接に関係している。海洋生態系における食物連鎖は、まず、植物プランクトンが窒素やリン、ケイ素、さらには鉄やビタミン等を栄養塩として取り込みながら光合成することによってなされる一次生産から始まる。この一次生産者を食植動物プランクトンが捕食し、この食植動物プランクトンを肉食動物プランクトンが捕食する。この肉食動物プランクトンを小型の肉食動物が捕食し、さらにこの小型の肉食動物を大型の肉食動物が捕食する。そして、これら肉食動物の命が絶えるとその体は微小な水生生物によって分解され、植物プランクトンにその糧となる栄養塩を供給することとなる。
【0009】
ここでポイントとなるのは、一次生産の過程で植物プランクトンが上記各種の栄養塩と日光とを必要とする点である。こういった栄養塩は海底の土壌や大小海洋生物の死骸から供給されるので、海底に豊富に存在している。また、太陽光線は水の透明度にもよるが水深200m程度まで、つまり大陸棚の端あたりまでは届くとされている。そのため、大陸棚よりも手前の比較的浅い近海では一次生産が活発に行われ、海洋生態系が健全に維持されている。
【0010】
しかしながら、大陸棚よりも水深の深い遠洋は、比較的浅い近海とは異なり、栄養塩の豊富に存在する深層域と日光の届く表層域とが遠く離れて存在するので、そのいずれにおいても一次生産がほとんどなされない。そのため、上記のような海洋生態系が確立されず、水産資源が枯渇するのである。
【0011】
本発明者らはこのような遠洋の状況を知見したうえで、次のような提案を既に行っている。その提案とは、焼却されるかあるいは廃棄されるがままの生活廃棄物や生活排水、排泄物等の排出物を原料として栄養塩を生産し、該栄養塩と大気中に排出された二酸化炭素とを元に、いまだ手つかずの状態にある遠洋において海洋生態系を確立し、該海洋生態系の循環の過程で生産される水産資源を収穫し、該水産資源を消費した後に出る排出物を回収し、該排出物を原料として再び栄養塩を生産するというものである。
【0012】
この提案によれば、社会から出される排出物を再利用してそれらの一方的な廃棄量を低減するとともに二酸化炭素の排出量を低減して、地球環境を悪化させる諸要因の改善を図り、さらにこれらを元に遠洋において生産される水産資源によって地球規模での食料問題の解決を図ることができる。
【0013】
上記のような水産資源のリサイクルを実現するためには、遠洋における海洋生態系を制御することが非常に重要となる。海洋生態系とは、遠洋という未利用の空間に構築され、排出物(から生産された栄養塩)や二酸化炭素を原料として食料となる水産資源を生産する自然の工場と位置づけられるが、その働きを意図的に操り、生産性を向上させられるようになれば、より多くの排出物や二酸化炭素を低減するとともに、より多くの水産資源を生産することができるからである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ひとくちに海洋生態系の生産性を向上させるといっても、その実現は簡単なものではない。海洋生態系は、数多くの影響因子が複雑に絡み合って構成されているため、このいわば複雑系である海洋生態系において、いずれの影響因子がその制御を可能にするのかを特定するのは非常に難しいのである。しかしながら、影響因子として有力な候補がないわけではない。そのひとつが、先にも述べた栄養塩である。ただし、海洋生態系にむやみに栄養塩を投入しても、それが植物プランクトンの糧とはならないまま散逸してしまったり、海洋生態系の調和を乱して崩壊を引き起こしたりする可能性がある。
【0015】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、海洋生態系の制御を可能にする影響因子として、海洋生態系の一次生産者である植物プランクトンの盛衰のキーとなる栄養塩に着目し、栄養塩による海洋生態系の制御の仕方を確立することによって海洋生態系のさまざまな生産性を高め、これによって水産資源のリサイクルを可能にすることを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の本発明は、海洋生態系を構成する動物プランクトンの増殖速度を考慮して、栄養塩を海水中に添加することにより該海洋生態系に意図的な変化を発現させる海洋生態系の制御方法であって、前記動物プランクトンが糧を欲する時期に、消費されるであろう量の植物プランクトンが増殖するような添加時期のパターンを設定し、該添加時期のパターンに従い前記栄養塩を海水中に添加することを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1記載の海洋生態系の制御方法であって、前記動物プランクトンの増殖速度を考慮して、前記栄養塩の1回当たりの添加量および添加の周期を設定することを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1または請求項2記載の海洋生態系の制御方法であって、前記栄養塩に、少なくとも窒素が含まれることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
まず、本発明者らが実現を目論む水産資源のリサイクルについて図1を参照して説明する。まず、陸上に都市部等の消費地から排出される排出物を原料として栄養塩を生産する栄養塩生産プラント1を構築し、遠洋には自然の海底を模した海中構造物2や栄養塩撒布装置3を中心とする水産資源の生産基地を構築する。そして、両者間に栄養塩や水産資源の輸送機器として輸送船4,5を運行する。
【0019】
栄養塩生産プラントには、都市部等の消費地から様々な種類の排出物が集積される。ここでいう排出物には2種類あり、ひとつは生ゴミ、流通の過程で価値を失った生鮮品、商品としての価値を得られなかった農林水産の各作物、生活排水、人間の排泄物等のように有機物を多く含むもの、もうひとつは鉱工業の生産の現場から排出される余剰の物質(ケイ素、鉄等)である。
【0020】
栄養塩生産プラント1では、これらの排出物を原料として窒素やリン、ケイ素、鉄やビタミンといった原子レベルの栄養塩が生産される。また、栄養塩生産の過程でいくつかの副産物が得られるので、そのなかで有用なもの(例えばメタンガス)はプラント内の動力やその他のエネルギー源として利用される。
【0021】
生産された栄養塩は、液状、ゲル状、スラリー状に加工されるか、カプセルに詰められるかして輸送し易い形態とされ、輸送船に積み込まれて遠洋の生産基地に向け輸送される。なお、栄養塩をカプセルに詰めるのには蒔かれた後の拡散の仕方をコントロールする意味も込められている。
【0022】
海中構造物2は、太陽光線が届く表層域に人工の海底を形成するように構築される。具体的には、海水に浮かぶ浮力を備える巨大な構造体6を、本来の海底に固定したアンカーケーブル7で係留して海中に浮遊させたり、本来の海底から表層域に向けて立設した長大な基礎杭の先端に巨大な構造体(浮力を備える必要はない)を設置したりする。
【0023】
海底を模す構造体6には、魚礁のような水産資源の定着を促す設備が設置される。また、必要があれば構造体6の周囲に泡や音波を利用して魚を囲い込む設備が設置される。さらに、海中構造物2にはそれ自体の維持管理、海中での位置保持、安全性の確保のために様々な設備が設置される。これに加え、海中構造物2には、海中での居住を可能とし海洋観測や海中での基礎研究の場として機能する研究施設を設けることも可能である。
【0024】
生産基地内の海域には、海中構造物2やその他の設備を管理し生産基地内の海洋生態系の状態を監視する役割を担うとともに、洋上に海洋科学研究の場を提供する研究観測船8が配置される。
【0025】
栄養塩撒布装置3は、栄養塩の各種形態や生産基地内の海域の状態、確立すべき海洋生態系の構造等に適した撒布を行うべく構成され、洋上に別個に設置されたり、輸送船や専用の船舶に設置されたりする。
【0026】
輸送船4が生産基地に到着すると、栄養塩が撒布装置3に受け渡され、海中に向けて栄養塩が撒布される。栄養塩の撒布に前後し、生産基地内の海域には、海洋生態系の一次生産者となる植物プランクトンが必要に応じて放流される。さらに、海洋生態系の各段階を構成する食植動物プランクトン、および肉食動物プランクトンの各種プランクトン、これらを捕食する大小肉食動物の稚魚が必要に応じて放流される。
【0027】
栄養塩が撒布された海域では、植物プランクトンの増殖が始まり、これを契機として当該海域に海洋生態系における食物連鎖が確立される。まず、一次生産者である植物プランクトンが、窒素やリン、ケイ素、さらには鉄やビタミン等の栄養塩を供給されることで活発に光合成し、大気中に放出されて海水に溶け込んだ二酸化炭素を吸収して酸素を放出する。
【0028】
この一次生産者を食植動物プランクトンが捕食し、この食植動物プランクトンを肉食動物プランクトンが捕食する。この肉食動物プランクトンを小型の肉食動物が捕食し、さらにこの小型の肉食動物を大型の肉食動物が捕食する。
【0029】
このように、海洋生態系における食物連鎖が確立されることで、生産基地内の海域は、水産資源が豊富に存在する豊かな環境へと変貌し、海中構造物2によって再現された海底に多くの魚介類が群れ、水生植物が繁茂するようになる。このようにして生産された多彩な水産資源は、種類に応じて適切な時期に適切な方法で収穫され、輸送船5に積み込まれて都市部等の消費地に向け輸送される。なお、消費地は陸上だけに限らず、洋上に建設された海上都市や船舶等、人間が居住する場所すべてを含む。
【0030】
陸揚げされた水産資源は適宜加工され、市場経済の流通に乗って消費される他、発展途上国にも供給されて食糧不足の解消に寄与する。なお、水産資源は収穫されたままの状態で陸揚げされるだけでなく、輸送の過程で適宜加工される場合もある。
【0031】
水産資源を消費した後に出る生ゴミ等の排出物は上記したその他の排出物とともに回収され、栄養塩生産プラント1に集積されて栄養塩の原料となる。生産された栄養塩は上記のごとく遠洋に輸送され、海洋生態系をなる一次生産者の糧として再利用される。
【0032】
以上のようにして水産資源のリサイクルを実現することにより、現在までほとんど手付かずの状態にあった遠洋を有効に活用し、従来は焼却されるかあるいは廃棄されるがままであった生活廃棄物や生活排水、排泄物等の排出物を再利用して一方的な廃棄量を低減するとともに、大気中の二酸化炭素の量を低減することができ、これによって地球環境を悪化させる諸要因の改善を図ることができる。
【0033】
それでは、上記のような水産資源のリサイクルを実現するために、如何にして海洋生態系を制御すればよいのか。
栄養塩が海洋生態系に大きな影響を与えるであろうことは先にも述べた通りである。ここで、海洋生態系を一般的な食物連鎖のピラミッドで考えると、その底辺をなす植物プランクトンの固体数や増殖のタイミング等は、糧となる栄養塩の供給に大きく依存すると考えられ、海水中に存在する栄養塩の成分や成分比率が変化すると、これを糧とする植物プランクトンの固体数や増殖率、増殖のタイミング等が変化し、植物プランクトンの上位の存在である動物プランクトン、さらにピラミッドの頂上に位置する大小の肉食動物に何らかの変化が現れるであろうことは容易に想像できる。
【0034】
とすれば、植物プランクトンのみならず、動物プランクトンや大小肉食動物の増殖速度を考慮し、それらの食物連鎖の連係を検討したうえで、海洋生態系の確立を目指す海域の海水中に存在する栄養塩の成分や成分比率を変化させれば、海洋生態系に意図的な変化を発現させることが可能である。
【0035】
以下では、栄養塩として窒素を選択し、海洋生態系の確立を目指す海域の海水中への添加の仕方を3つのパターンに分けて設定し、各パターンに従いある期間にわたって添加を続けた場合の海洋生態系の変化を観察した。
【0036】
図2は、1日に1回、1μM(マイクロ-モル)の窒素を投入するパターンを設定し、さらに1年の期間を設定して継続的に投入を行った場合、その期間に植物、動物の各プランクトンおよび肉食動物である魚の量がどのように変化するかを示す。なお、それぞれの量は生物資源量(単位容積当たりに物体量)で表してある。
【0037】
この投入パターンを採用すると、調査期間の初期の段階で植物プランクトンが増殖し、増殖したプランクトンを捕食して動物プランクトンが増殖する。動物プランクトンの増殖により、その糧となった植物プランクトンの量は当初の量からは少し減少するが、調査期間の中期を過ぎると多少の増減はあるものの安定して推移する。また、増殖した動物プランクトンの量も、植物プランクトンの供給を受けて安定して推移する。魚は、増殖速度が遅いために植物プランクトンや動物プランクトンに遅れて増殖するが、中期に入ると動物プランクトンの安定的な供給を受けて量を急激に増し、末期には魚の量が飛躍的に拡大する。
上記のような投入パターンを採用した場合には、食物連鎖の連係が良好に進行し、水産資源として期待する魚の量が増す。
【0038】
図3は、7日に1回、7μMの窒素を投入するパターンを設定し、1年間継続して行った場合の変化を示している。
この投入パターンを採用すると、初期の段階で植物プランクトンが増殖し、増殖したプランクトンを捕食して動物プランクトンが増殖するが、植物プランクトンの増殖が動物プランクトンの増殖に間に合わず、植物プランクトンが枯渇してしまう。そのため、植物プランクトンの枯渇に間をおかず動物プランクトンが死滅してしまう。魚は、初期の動物プランクトンの増殖によりわずかに量を増やすが、動物プランクトンが死滅した後は増加することなく推移する。
上記のような投入パターンを採用した場合には、植物、動物いずれのプランクトンも枯渇または死滅してしまい、それを糧とする魚もわずかしか生息しなくなって海洋生態系は崩壊してしまう。
【0039】
図4は、28日に1回、28μMの窒素を投入するパターンを1年間継続して行った場合の変化を示している。
この投入パターンを採用すると、窒素を投入する度に植物プランクトンが爆発的に増殖するが、盛衰の期間があまりに短いために動物プランクトンが増殖できず、初期の段階から死滅に近い状態となる。魚も、動物プランクトンの供給を受けられずに極々少量を維持するのみとなる。
上記のような投入パターンを採用した場合には、窒素とともに海水に溶け込んだ二酸化炭素を吸収して増殖した植物プランクトンが動物プランクトンの糧となることなく枯死し、その亡骸が海底に沈降するため、固定された二酸化炭素が動物プランクトンや魚の呼吸によって排出されることがない。これにより、大気から海水に溶け込んだ二酸化炭素が、植物プランクトンを媒体として海底に固定化されることになる(この作用を”生物学的ポンプによる二酸化炭素の海洋隔離”という)。
【0040】
上記の結果からわかるように、海洋生態系を構成する植物プランクトン、動物プランクトン、肉食動物としての魚、これら3つはそれぞれ増殖速度が異なり、糧となるもの、例えば植物プランクトンであれば窒素、動物プランクトンであれば植物プランクトン、魚であれば動物プランクトンを供給されるべき好適な時期も異なり、ライフサイクルも異なる。
【0041】
したがって、動物プランクトンが糧を欲する時期に、消費されるであろう量の植物プランクトンが増殖するように、栄養塩を海水中に添加してやれば、増殖した植物プランクトンを動物プランクトンが捕食して増殖し、これを糧にして魚が増殖するという拡大傾向の強い食物連鎖が生まれ、これを連続的に実施すれば、ライフサイクルの長い魚の量が累積的に増加する。
また、糧となるものを供給する時期を意図的に外してやれば、食物連鎖の連係が断たれてしまい、通常の海洋では起こりえないような、海洋生態系の崩壊や、極端な量の二酸化炭素の固定化が起こる。
【0042】
ところで、栄養塩の種類については、窒素に限らず、対象となる海域に既存の栄養塩の成分やその濃度をもとに選択すべきである。例えば、海水中には窒素とリンが16:1の比率で存在していることが望ましいとされるが、窒素が比較的多く存在し、リンが不足しがちな海域に対してはリンを選択すべきである。
また、ケイ素、鉄やビタミン等も海洋生物に必要不可欠な要素であり、これらを栄養塩として選択することも有効である。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、生物の増殖速度を考慮し、栄養塩の1回当たりの添加量および添加の周期を設定することにより、海洋生態系のさまざまな生産性を高め、これによって水産資源のリサイクルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 水産資源のリサイクルシステムを示す図である。
【図2】 1日に1回、1μMの窒素を投入するパターンを1年間継続して行った場合の植物、動物の各プランクトンおよび魚の生物資源量の変化を示すグラフである。
【図3】 7日に1回、7μMの窒素を投入するパターンを1年間継続して行った場合の植物、動物の各プランクトンおよび魚の生物資源量の変化を示すグラフである。
【図4】 28日に1回、28μMの窒素を投入するパターンを1年間継続して行った場合の植物、動物の各プランクトンおよび魚の生物資源量の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 栄養塩生産プラント
2 海中構造物
3 栄養塩撒布装置
4,5 輸送船
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention realizes recycling of marine resources by utilizing the pristine ocean that is almost untouched, and further improves various factors that worsen the global environment in the process, and solves food problems due to increased production of marine resources About.
[0002]
[Prior art]
The social structure of the 20th century, which has lost its mass production and mass consumption, is now facing a turning point with major problems. There is no doubt that the factory that continues to produce 24 hours a day is producing huge amounts of industrial waste and carbon dioxide, and the increasing atmospheric carbon dioxide is a major cause of global warming. It has become.
[0003]
Large amounts of domestic waste and carbon dioxide are emitted from the urban areas where the produced products are consumed in the process of consumption. Domestic waste further emits carbon dioxide in the process of being incinerated. In addition, domestic wastewater and human excreta are discharged from urban areas and dumped into rivers and coastal waters through treatment facilities. These have significantly contaminated the water quality of the water area even after undergoing purification treatment.
[0004]
In addition, the 20th-century social structure creates a disparity in living standards between developed and developing countries, where on the one hand, excessive food is discarded without consumption, and on the other hand, hunger and poverty are prevalent. Continues without improvement.
[0005]
In order to solve the various problems as described above, the conventional one-way social structure is changed and a recycling-type social structure is constructed on a global scale.
[0006]
In order to solve such various problems, the present inventors have sought the possibility in the ocean. Here, the ocean is located outside the continental shelf at the periphery of the land, and its water depth is deeper than the continental shelf, and typically refers to a sea area with a depth of 200 m or more.
[0007]
Needless to say, the earth is occupied about 2/3 of its surface area by the sea, but the use of the ocean, which is about 90% of the sea, has never been made. As an example, the production of marine resources in the ocean is only about 0.8% of the production obtained from the whole sea.
[0008]
The reason for the poor production of marine resources in the ocean is closely related to the food chain and water depth in marine ecosystems. The food chain in the marine ecosystem begins with primary production that is made by photosynthesis of phytoplankton while taking in nitrogen, phosphorus, silicon, iron and vitamins as nutrients. The primary producer is preyed on by the zooplankton, and the carnivorous plankton prey on the zooplankton. A small carnivore prey on this carnivore plankton, and a large carnivore prey on this small carnivore. When these carnivores die, their bodies are broken down by minute aquatic organisms, supplying the phytoplankton with nutrients.
[0009]
The point here is that the phytoplankton needs various nutrient salts and sunlight in the course of primary production. These nutrients are abundant in the sea floor because they are supplied from the sea floor soil and carcasses of large and small marine organisms. In addition, although it depends on the transparency of the water, it is said that the sunlight reaches up to a depth of about 200 m, that is, to the end of the continental shelf. Therefore, primary production is active in the relatively shallow water near the continental shelf, and the marine ecosystem is maintained healthy.
[0010]
However, the deep ocean, which is deeper than the continental shelf, differs from the relatively shallow waters, where the deep layers rich in nutrients and the surface layer where sunlight reaches are far away from each other. Is hardly done. For this reason, the marine ecosystem as described above is not established, and fishery resources are depleted.
[0011]
The present inventors have already made the following proposal after knowing such a situation in the ocean. The proposal is to produce nutrient salts from raw waste, domestic wastewater, excrement, etc. that are incinerated or disposed of as raw materials, and the nutrient salts and carbon dioxide emitted into the atmosphere. Based on the above, establish a marine ecosystem in the pelagic ocean that is still untouched, harvest the marine resources produced in the process of circulation of the marine ecosystem, and collect the emissions generated after consuming the marine resources In this case, nutrients are produced again using the waste as a raw material.
[0012]
According to this proposal, the waste emitted from society can be reused to reduce their unilateral waste and to reduce carbon dioxide emissions to improve various factors that worsen the global environment. Furthermore, it is possible to solve global food problems by using marine resources produced in the ocean based on these.
[0013]
In order to realize the recycling of marine resources as described above, it is very important to control the marine ecosystem in the ocean. The marine ecosystem is built in an unoccupied space in the ocean, and is positioned as a natural factory that produces waste (nutrients produced from it) and carbon dioxide as raw materials to produce marine resources that serve as food. This is because it is possible to reduce the amount of emissions and carbon dioxide and produce more marine resources if productivity can be improved by intentionally manipulating the process.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, to improve the productivity of marine ecosystems in one go is not easy. Since marine ecosystems are composed of many intertwining factors that are intertwined, it is very difficult to identify which influencing factors can be controlled in this so-called complex marine ecosystem. It is difficult. However, it is not without a strong candidate as an influencing factor. One of them is the nutrients mentioned above. However, even if nutrients are unnecessarily added to the marine ecosystem, it may be dissipated without serving as phytoplankton, or it may disrupt the harmony of the marine ecosystem and cause collapse. .
[0015]
The present invention has been made in view of the above problems, and as an influencing factor that enables control of the marine ecosystem, attention is focused on nutrient salts that are the key to the rise and fall of phytoplankton, which is the primary producer of marine ecosystems. The purpose of this project is to increase the productivity of marine ecosystems by establishing ways to control marine ecosystems with nutrients, thereby enabling the recycling of marine resources.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention according to claim 1 considers the growth rate of zooplankton constituting the marine ecosystem and adds a nutrient salt to seawater to cause intentional changes in the marine ecosystem. A method of setting an addition time such that an amount of phytoplankton that will be consumed grows when the zooplankton wants food , and the nutrient is added according to the addition time pattern. It is characterized by being added to sea water.
The present invention according to claim 2 is the marine ecosystem control method according to claim 1, wherein the amount of the nutrient salt added and the period of addition are determined in consideration of the growth rate of the zooplankton. It is characterized by setting.
The present invention described in claim 3 is the marine ecosystem control method according to claim 1 or 2, wherein the nutrient salt contains at least nitrogen.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the recycling of marine resources that the present inventors intend to realize will be described with reference to FIG. First, build a nutrient production plant 1 that produces nutrient salts from waste discharged from cities, etc. on land, and underwater structures 2 and nutrient distribution that mimic the natural seabed in the ocean. Establish a production base for marine resources centering on the equipment 3. And between the two, the transport ships 4 and 5 are operated as a transportation device for nutrient salts and fishery resources.
[0019]
Nutrient production plants accumulate various types of emissions from consumption areas such as urban areas. There are two types of waste, one of which is raw garbage, fresh products that have lost value in the process of distribution, agricultural, forestry and fishery crops that have failed to gain value as products, domestic wastewater, human waste, etc. One that contains a lot of organic matter like this, and the other is surplus substances (silicon, iron, etc.) discharged from the production site of mining and manufacturing.
[0020]
In the nutrient production plant 1, atomic level nutrient salts such as nitrogen, phosphorus, silicon, iron and vitamins are produced using these emissions as raw materials. In addition, since some by-products are obtained in the process of producing nutrient salts, useful ones (for example, methane gas) are used as power and other energy sources in the plant.
[0021]
The produced nutrient salt is processed into a liquid, gel or slurry form, or packed into a capsule so as to be easily transported, loaded on a transport ship, and transported to a production base in the ocean. In addition, filling the capsule with nutrients also includes the meaning of controlling the diffusion method after being sown.
[0022]
The underwater structure 2 is constructed so as to form an artificial seabed in the surface layer area where the sun rays reach. Specifically, a huge structure 6 having buoyancy that floats in seawater is moored with an anchor cable 7 fixed to the original seabed and floated in the sea, or a long structure standing from the original seabed toward the surface area. A huge structure (not necessary to have buoyancy) is installed at the tip of a large foundation pile.
[0023]
The structure 6 imitating the sea floor is provided with a facility for promoting the establishment of marine resources such as fish reefs. Further, if necessary, a facility for enclosing the fish by using bubbles or sound waves is installed around the structure 6. Furthermore, the underwater structure 2 is provided with various facilities for its own maintenance, position maintenance in the sea, and ensuring safety. In addition to this, the underwater structure 2 can be provided with a research facility that can live in the sea and function as a place for ocean observation and basic research in the sea.
[0024]
In the sea area within the production base, the research observation ship 8 is responsible for managing the underwater structures 2 and other facilities and monitoring the state of the marine ecosystem within the production base, and providing a place for marine science research on the ocean. Is placed.
[0025]
The nutrient distribution device 3 is configured to perform distribution suitable for various forms of nutrients, the state of the sea area within the production base, the structure of the marine ecosystem to be established, etc. Or installed on a dedicated ship.
[0026]
When the transport ship 4 arrives at the production base, the nutrient salt is delivered to the distribution device 3, and the nutrient salt is distributed toward the sea. Before and after the distribution of nutrients, phytoplankton, which is the primary producer of the marine ecosystem, is released into the sea area within the production base as needed. Furthermore, phytoplankton and various planktons of carnivorous zooplankton constituting each stage of the marine ecosystem, and large and small carnivorous larvae that prey on these are released as necessary.
[0027]
In sea areas where nutrient salts are distributed, phytoplankton begins to grow, and this triggers the establishment of a food chain in the marine ecosystem. First, phytoplankton, the primary producer, actively photosynthesises by supplying nutrients such as nitrogen, phosphorus, silicon, and iron and vitamins, and releases carbon dioxide that has been released into the atmosphere and dissolved in seawater. Absorbs and releases oxygen.
[0028]
The primary producer is preyed on by the zooplankton, and the carnivorous plankton prey on the zooplankton. A small carnivore prey on this carnivore plankton, and a large carnivore prey on this small carnivore.
[0029]
In this way, the establishment of a food chain in the marine ecosystem transforms the sea area within the production base into a rich environment where abundant marine resources exist, and there are many on the sea floor reproduced by the underwater structure 2. Of seafood and aquatic plants grow. The various marine resources produced in this manner are harvested by an appropriate method at an appropriate time according to the type, loaded on the transport ship 5 and transported toward a consumption area such as an urban area. The consumption place is not limited to land, but includes all places where humans live, such as maritime cities and ships built on the ocean.
[0030]
Landed marine resources are processed as appropriate and consumed in the circulation of the market economy, and are also supplied to developing countries to help eliminate food shortages. In addition, fishery resources are not only landed in the harvested state, but may be processed appropriately during the transportation process.
[0031]
Wastes such as garbage generated after consuming marine resources are collected together with the other wastes described above, and accumulated in the nutrient salt production plant 1 to be used as nutrient raw materials. The produced nutrients are transported to the ocean as described above and reused as the primary producer's food for the marine ecosystem.
[0032]
By realizing the recycling of marine resources as described above, we can effectively use the pelagic ocean, which has been almost untouched until now, and have been incinerated or discarded in the past. Reuse wastewater such as domestic wastewater and excreta to reduce unilateral waste and reduce the amount of carbon dioxide in the atmosphere, thereby improving various factors that worsen the global environment. Can be planned.
[0033]
So how can we control the marine ecosystem to realize the recycling of marine resources as described above?
As mentioned earlier, nutrients will have a major impact on marine ecosystems. Here, considering the marine ecosystem as a general food chain pyramid, the number of phytoplankton solids and the timing of their growth are considered to depend greatly on the supply of nutrients that serve as food. When the nutrient composition and ratio of the nutrients present in the plant change, the number of phytoplankton, the growth rate, and the timing of growth change. It can easily be imagined that some change will appear in large and small carnivores located at the top.
[0034]
If we consider the growth rate of not only phytoplankton, but also zooplankton and large and small carnivores, we will consider the linkage of their food chains, and the nutrients present in the seawater aiming to establish a marine ecosystem. By changing the salt components and component ratios, it is possible to cause intentional changes in the marine ecosystem.
[0035]
In the following, when nitrogen is selected as the nutrient salt and the method of addition to the seawater of the sea area aiming at establishment of the marine ecosystem is divided into three patterns, the ocean when the addition is continued over a period according to each pattern We observed changes in the ecosystem.
[0036]
FIG. 2 shows a pattern in which 1 μM (micro-mol) of nitrogen is input once a day, and when a continuous period is set for a period of one year, plants, animals are in that period. It shows how the amount of each plankton and carnivorous fish varies. In addition, each quantity is represented by the amount of biological resources (the quantity of objects per unit volume).
[0037]
When this input pattern is adopted, phytoplankton grows in the initial stage of the survey period, and zooplankton grows by predating the grown plankton. Due to the growth of zooplankton, the amount of phytoplankton that was used as a feed decreased slightly from the original amount, but after the middle of the survey period, there was some increase and decrease, but it remained stable. Also, the amount of zooplankton that has proliferated remains stable with the supply of phytoplankton. Fish grows behind phytoplankton and zooplankton because of its slow growth rate, but when it enters the middle period, it receives a stable supply of zooplankton and increases its quantity rapidly. Expanding.
When the above input pattern is adopted, the linkage of the food chain proceeds well, and the amount of fish expected as a fishery resource increases.
[0038]
FIG. 3 shows a change in a case where a pattern in which 7 μM nitrogen is introduced once every 7 days is set continuously for one year.
If this input pattern is adopted, the phytoplankton grows in the initial stage, and the zooplankton grows by predating the grown plankton. End up. As a result, zooplankton will die soon after the depletion of phytoplankton. Fish increase slightly due to early zooplankton growth, but do not increase after the zooplankton dies.
When the above input pattern is adopted, the plankton of both plants and animals will be depleted or killed, and only a few fish will be inhabited, and the marine ecosystem will be destroyed.
[0039]
FIG. 4 shows a change in the case where a pattern of introducing 28 μM nitrogen is performed once every 28 days for one year.
When this input pattern is adopted, the phytoplankton grows explosively every time nitrogen is input, but the zooplankton cannot grow because the period of rise and fall is so short that it is almost dead from the initial stage. Fish will also be kept in very small quantities without being supplied with zooplankton.
When adopting the above input pattern, the phytoplankton that grew by absorbing carbon dioxide dissolved in the seawater with nitrogen died without becoming zooplankton food, and the dead body settled on the seabed, Fixed carbon dioxide is not emitted by zooplankton or fish respiration. As a result, carbon dioxide dissolved in the seawater from the atmosphere is immobilized on the seabed using phytoplankton as a medium (this action is called “sequestration of carbon dioxide by a biological pump”).
[0040]
As can be seen from the above results, the phytoplankton, zooplankton, and fish as carnivores that make up the marine ecosystem, each of which has a different growth rate, such as nitrogen, animal if phytoplankton The plankton for phytoplankton and the suitable zooplankton for fish are different at different times, and the life cycle is also different.
[0041]
Therefore, if nutrients are added to seawater so that the amount of phytoplankton that will be consumed grows when the zooplankton wants food, the zooplankton will prey on the proliferated vegetative plankton. This will create a food chain with a growing tendency to grow, and if this is done continuously, the amount of fish with a long life cycle will increase cumulatively.
In addition, if the time to supply the food is intentionally removed, the linkage of the food chain will be broken, and the collapse of marine ecosystems and extreme amounts of dioxide that cannot occur in the normal ocean will occur. Carbon immobilization occurs.
[0042]
By the way, about the kind of nutrient salt, you should select based on the component and the density | concentration of the existing nutrient salt not only in nitrogen but in the target sea area. For example, it is desirable that nitrogen and phosphorus exist in seawater at a ratio of 16: 1. However, phosphorus is selected for sea areas where nitrogen is relatively large and phosphorus tends to be insufficient. Should.
Silicon, iron, vitamins, and the like are also indispensable elements for marine organisms, and it is also effective to select them as nutrient salts.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, considering the growth rate of living organisms, the amount of nutrient salt added per one time and the cycle of addition are set, thereby improving various productivity of marine ecosystems, thereby recycling marine resources. Can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a fishery resource recycling system.
FIG. 2 is a graph showing changes in the amount of biological resources of plant, animal plankton and fish when a pattern of introducing 1 μM nitrogen once a day is continued for one year.
FIG. 3 is a graph showing changes in the amount of biological resources of plant, animal plankton, and fish when a pattern in which 7 μM nitrogen is introduced once every seven days is continued for one year.
FIG. 4 is a graph showing changes in the amount of biological resources of plant, animal plankton, and fish when a pattern in which 28 μM nitrogen is introduced once every 28 days is continued for one year.
[Explanation of symbols]
1 Nutrient production plant 2 Underwater structure 3 Nutrient distribution device 4, 5 Transport ship

Claims (3)

海洋生態系を構成する動物プランクトンの増殖速度を考慮して、栄養塩を海水中に添加することにより該海洋生態系に意図的な変化を発現させる海洋生態系の制御方法であって、
前記動物プランクトンが糧を欲する時期に、消費されるであろう量の植物プランクトンが増殖するような添加時期のパターンを設定し、該添加時期のパターンに従い前記栄養塩を海水中に添加することを特徴とする海洋生態系の制御方法。
In consideration of the growth rate of zooplankton constituting the marine ecosystem, a method for controlling the marine ecosystem that causes intentional changes in the marine ecosystem by adding nutrients to seawater,
Setting a pattern of addition time such that an amount of phytoplankton that will be consumed grows when the zooplankton wants food , and adding the nutrient salt to seawater according to the pattern of the addition time A characteristic marine ecosystem control method.
前記動物プランクトンの増殖速度を考慮して、前記栄養塩の1回当たりの添加量および添加の周期を設定することを特徴とする請求項1に記載の海洋生態系の制御方法。  The marine ecosystem control method according to claim 1, wherein an addition amount and an addition cycle of the nutrient salt are set in consideration of a growth rate of the zooplankton. 前記栄養塩に、少なくとも窒素が含まれることを特徴とする請求項1または請求項に記載の海洋生態系の制御方法。The nutrient, marine ecosystems control method according to claim 1 or claim 2, characterized in that includes at least a nitrogen.
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