豊かさの代償: 湾岸デッドゾーンと科学の遺産

Jan 26, 2024

1985 年の夏、ナンシー ラバラは調査船でメキシコ湾へ、そして科学的な未知の世界へ出航しました。

当時、科学者たちは、湾岸や他の湾や川に時折現れる、低酸素と呼ばれる低酸素水が広範囲に広がることについてほとんど知りませんでした。 その夏、ラバラ氏のチームは、これらの地域が湾の底に住む生物とどのように関係しているのかを発見することに着手した。

ルイジアナ大学海洋コンソーシアムとルイジアナ州立大学のチームは、数マイル沖合の水と堆積物のサンプルを分析しているときに、低酸素状態がミシシッピ川からテキサス州まで広がっており、それが夏のほとんどの間続いていることをすぐに発見した。

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その後、研究者らはその原因を特定した。湾内の窒素とリンの量の増加は、主にミシシッピ川流域の農場の肥料やその他の源からの流出によるものだった。

ラバラ氏の研究は、メキシコ湾の「デッドゾーン」を科学地図上に、そして国民の意識の中に位置づけ、米国環境保護庁のミシシッピ川/メキシコ湾低酸素対策委員会の創設と、栄養汚染と闘うための多くの取り組みにつながった。 EPAは、これを「アメリカで最も広範囲に発生し、費用がかかり、困難な環境問題の1つ」と呼んでいる。

ほぼ 40 年にわたって、ラバラ氏はその分野の巨人になりました。 彼女はジャーナリストとの数百件のインタビューを完了し、TEDトークで講演し、議会で複数回証言し、数え切れないほどのLSUの学生を指導し、160近くの研究を発表しました。

現在73歳のラバライスさんは、年齢と健康上の問題から、もう調査航海に参加するつもりはないと語った。 彼女は、引き継ぐ新世代の科学者を訓練しながらも、自分の研究に取り組み続けています。

「私は公共の利益をサポートできる研究を行うことを信じています」と彼女は言いました。 「そしてこれもその方法の一つです。」

ラバラさんは、最初の研究航海に出発する前に、LUMCON の初代事務局長であるドン・ボエシュ氏から、「ナンシー、低酸素症の研究に行ってください」という簡単な指示を受けました。

残りは歴史と多くのデータです。

ボエッシュは、過剰な栄養素によって引き起こされる独自の低酸素地帯があるチェサピーク湾で始めた研究を継続するために、最初の資金をルイジアナ州にもたらした。

当時、ラバラ氏はテキサス大学オースティン校で海洋科学を副専攻として動物学の博士号を取得したばかりでした。 テキサス州ウィチタ フォールズで生まれた彼女は、水への愛情を持って育ち、学業のほとんどを通じて海洋科学と生物学を研究しました。 彼女は 19 歳でスキューバ ダイビングの資格を取得しました。このスキルは、湾岸水面下 60 フィートのモニターを交換するときに役立ちます。

「私は彼女の献身性や知性だけでなく、不屈の精神という点でも、彼女に対して多大な敬意を抱くようになりました」とボエッシュ氏は語った。

ラバラ氏は 1985 年にメキシコ湾での最初の低酸素調査クルーズを担当し、いつどこで水のサンプルを採取するかなど船を指揮しました。 乗組員は5日間にわたり、昼勤と夜勤を分けて、全長116フィートの調査船「ペリカン」でフルタイムで働いた。

「そして、私は自分が何をしているのか分かっているかのように意思決定をしていました」と彼女は笑いながら語った。

乗組員はテレボーン湾を出発し、約6〜8時間かけてデッドゾーンに到着し、確立されたステーションで酸素の測定を開始しました。 最終的にステーションの数は約 40 から 80 に増加し、ルイジアナ州からテキサス州の海岸に広がりました。

ラバラと彼女の同僚はまた、文字通り栄養素の歴史を掘り下げました。 湾の底の泥の中にチューブを挿入し、それをスライスすることで、堆積物のさまざまな層の年代を特定し、数十年前の炭素と窒素の量を特定することができました。 これは、湾岸が常に酸素不足だったわけではないことを証明した。

「私たちはただ海底の酸素を測定するだけではありませんでした」とラバラ氏は語った。 「私たちはストーリーをつなぎ合わせ、長期的なデータセットを開発するためにあらゆる種類のことを行いました。」

時間が経つにつれて、乗組員にはさまざまな分野の教授、科学者、学生、ボランティアが含まれるようになりました。 多くの人が顔なじみになった。

一人は海洋学者仲間で、現在はLSUの教授であるユージン・ターナーだった。 当初から低酸素研究の中心人物だった彼は、ラバラスのパートナーにもなったが、彼女はボートにロマンスはないと誓っていた。 彼らは 1988 年に結婚しました。最終的に、彼女は水中モニターを交換するときに結婚指輪をはめるようになり、濁った緑色の水の中で金の輝きが輝き、魚が彼女の髪をかじって海藻と間違えました。

ラバレー氏とターナー氏は協力して、湾岸における低酸素の影響、栄養素とそれらの栄養素の供給源との関連性を詳しく調査しました。

ルムコンでの彼女の仕事は、ラバラさんに個人的な葛藤の瞬間だけでなく、職業上の成長の機会も与えてくれました。 人前で話すと、ラバレー氏は震えるのが常だった。 ターナーさんは、ある講義中、体が震えすぎて、安定するために演台につかまらなければならなかったと回想した。 彼女が失神した場合に備えて、彼は表彰台の近くまで移動した。

しかし、練習を重ねることで、ラバラさんは恐怖心を克服しました。 1998年までに、彼女は議会の委員会で証言し、議員たちになぜ低酸素症を懸念すべきなのかを訴えた。 その結果、議会は低酸素症を緩和するために毎年連邦資金を米国海洋大気局に寄付すべきであると決定した。

「私たちが話し始めたとき、彼女は私を笑いました。彼女は『ああ、論文を書いて政策を変えるつもりですか？』と言いました」とターナー氏は語った。 「しかし、それが私たちのやることなのです。」

ラバラのデータセットと出版物が成長するにつれて、彼女の権威と影響力も増大しました。 彼女は 2005 年に LUMCON のエグゼクティブ ディレクターに就任し、2016 年までその職を務めました。2012 年にはマッカーサー財団の「天才助成金」を受賞し、2021 年には米国で最も権威のある国立科学アカデミーの会員に選出されました。科学協会。

ラバラ氏の研究は、湾岸低酸素症について現在わかっていることのほとんどを文書化しました。 毎年 5 月から 9 月頃まで、湾岸は米国最大の低酸素地帯になります。低酸素状態は、水域の酸素濃度が水 1 リットルあたり 2 ミリグラム未満の場合に発生します。 それは通常、その地域のほとんどの生物の死または逃亡を意味します。

低酸素症は水中で自然に発生する可能性がありますが、20 世紀以降、人為によって問題が悪化しました。 農場の肥料やその他の源から流出した栄養塩は川や小川に流れ込み、水路内の窒素とリンが増加します。 春から初夏にかけて、ミシシッピ川流域の州や地方からの栄養分が流域と湾に流れ込みます。 過剰な栄養素を含む淡水が湾岸の塩水の上に存在し、藻類の繁殖を促します。 藻類は最終的に死んで下の塩水に沈み、供給された酸素を使い果たします。

擁護団体ヘルシー・ガルフの上級政策ディレクター、マット・ロタ氏は、栄養汚染への対処は湾岸だけでなく、上流の近隣諸国にとっても重要だと述べた。

「デッドゾーンを引き起こすために私たちが行っていることは、健康な土壌を減少させ、飲料水やレクリエーション用水の汚染を引き起こしています」と彼は言いました。

湾岸の低酸素状態により、エビ漁が利用できる漁場も縮小し、漁業者間の競争が激化している。 ルイジアナ州の三代目商業漁師、トーマス・オランダーさんは、息子に漁業から手を引くようアドバイスしたが、釣りへの情熱が息子を漁業に引き戻した、と語った。

「私の父親がこのビジネスをし、彼の父親もそれをしたので、息子がこのビジネスに留まるのを見たいと思っています」とオランダー氏は語った。 「この業界が私の世代で終わってしまうのは悲しいです。」

この低酸素の怪物は、2022 年には湾の約 3,275 平方マイルに広がっていました。その規模は前年よりも小さくなりましたが、これは主にミシシッピ川からの流量が減少したためです。 この地域の成長傾向は時間の経過とともに大幅に増加しています。 5 年間の平均規模は依然として 2035 年の対策本部目標の 2 倍以上です。

「我々は軌道に乗っていない」とラバライスはゴールについて語った。 「私は社会的意志など存在しないと言い続けています。」

科学者たちは毎年 6 月に、その夏のデッドゾーンの規模についての予測を発表します。 今年の発表は6月6日に予定されている。ラバレー氏とターナー氏は同時期に独自のプレスリリースを発表する予定だ。

1950年代以来、ミシシッピ川流域の窒素量は3倍に増加し、ミシシッピ川流域沿いの中西部州で散布された肥料の影響もあってリンの量も増加した。

議会は1972年の浄水法から農業を免除し、栄養汚染を管理する責任を各州に委ねた。 これにより、農場などの非点源からの栄養流出を制限するEPAの能力が制限される。 その結果、肥料を使わずに自然に土壌を豊かにする作物の輪作など、農民のための自主的なプログラムを通じて栄養素を削減するための複数の連邦および州の資金提供による取り組みが行われている。 しかし、これらの取り組みは、デッドゾーンのサイズを劇的に縮小するという目標をまだ達成していません。

「これほど大きな問題を個人の行動で解決しようとすると、これまでにそれが行われた例は見つからない」とアイオワ大学で最近退職した水力科学・工学研究者のクリス・ジョーンズ氏は言う。 ジョーンズ氏は最近、農業と水質の関係についての本を出版し、同じテーマについて自身のブログを開設しています。

ジョーンズ氏は、栄養塩の流出を減らす責任は農民だけに負うべきではなく、農業システムそのものに負うべきだと主張した。 すべての人間と同様に、農民も私利私欲のために行動している、と彼は言いました。 通常、州からは肥料散布を削減するための金銭的インセンティブがないため、農家は代替慣行を選択しないことがよくあります。

ラバレーにとって、粘り強さが勝負です。 彼女は、個人の役割を軽視すべきではないと信じています。 ラバラ氏は、食生活を変えることで、人々は不適切な肥料の使用に反対する意思を示すことができると述べた。 彼女は個人的な影響を減らすために、肉の摂取量を減らし、エタノール燃料の摂取を避けています。 そして、問題の大きさにもかかわらず、彼女は前向きであり続けます。

「私は、良い努力は良い結果を生むという楽観的な考えを維持するように努めています」と彼女は2021年の自身の仕事を振り返って書いた。 「悲観的になったり、失敗を恐れたりするよりも、そのほうが満足感が得られます。」

1週間の16時間勤務の後にペリカン号の船首で食べるアイスクリームほど美味しいものはありませんでした。

開放的で太陽に照らされた青い海が船体に打ち寄せる中、海洋生物学者のカサンドラ・グラスピーは達成感が彼女と乗組員に押し寄せるのを感じた。 彼らがルイジアナ州の海岸に向けてボートを引き返すと、バンドウイルカの形をした感覚が彼らを追って、穏やかに湾に出入りした。

それは 2020 年で、グラスピーはちょうど湾岸の酸素濃度を測定する最初の調査航海を率いていたところでした。 この旅行は、ラバレー氏がグラスピー氏にコツを教える機会となるはずだった。 しかし、出航のほんの数日前に、ラバラさんは負傷のため欠場しなければならず、電話対応のみとなった。 グラスピーは心配していなかった。

「ペリカン号の乗組員は全員、何をすべきかを正確に知っています。なぜなら、彼らは長年にわたってこれを行ってきたからです」と彼女は語った。 「よく油が塗られたマシンでした。」

グラスピーは底生生物、つまり海底に生息する生物を研究しています。 オレゴン州で低酸素症の研究を行う博士課程を修了した後、グラスピー氏はラバラ氏と同じLSU学部の教授となった。

彼女のキャリアの重要な転機は、アラバマ州モービルで、大学の行事でラバラさんがグラスピーを脇に引きずり込んだときに起こった。

「彼女はこう言いました。『私はこの低酸素クルーズに多大な労力を費やしましたが、これを永遠に続けることはできないので、研究プログラムの一環としてこれを引き受けることを検討してほしいのです。」とグラスピー氏は語った。 「それはいつまでも素晴らしい思い出として残ると思います。」

新しい役割を担うにあたって、グラスピーは科学と政治の世界を舵取りする上でラバラの指導が貴重であることに気づいた。 彼女は、ラバラさんから、長期戦を戦い抜く方法、不意を突かれた反応を避ける方法、意見に関係なくネットワーク内の全員と関係を築く方法を教えてもらったと語った。

「ナンシーは多くの政治分野を優雅に扱い、知的誠実さを保っています」と彼女は語った。 「そのおかげで彼女はとても尊敬されるようになり、そのおかげで彼女は多くのことを成し遂げることができたのです。」

グラスピー氏は、毎年恒例の調査航海といくつかの研究を指揮することに加えて、ラバラ氏の研究室の一部を引き受け、将来がどうなるかを決定している。 彼女は、ラバラ氏がかつて率いていたベンチャーである特定地域の低酸素状態の継続監視に戻り、監視技術を更新したいと考えています。 彼女はまた、農家の子供たちを含む過小評価されているグループの学生を対象としたインターンシップを開始することにも興味を持っています。

しかし、今後は、他の研究や新しいプログラムへの資金提供が困難になる可能性があります。

NOAA は、水中の酸素を測定する調査航海に資金を提供し、データセットを長期にわたって維持します。 しかし、栄養素の分布など、低酸素症に寄与する要因の長期研究を継続するには追加の資金が必要です。

「この研究には酸素だけではありません」とグラスピー氏は語った。 「ナンシーと私は、残りの資金を調達する方法を模索してきました。」

NOAA国立沿岸海洋科学センターの海洋学者デイビッド・シューラー氏は、同機関からの将来の資金提供を予測するのは難しいと述べた。

「NOAAは大局的にはデッドゾーンの監視継続を支持している」と同氏は述べた。 「我々はそうするつもりだが、その年にとって最も意味のあることだ」

アカディアナという名前の小さな調査船の船首では、湾の平和な航跡では、資金と肥料は遠く離れたところにあるように見えます。 しかし、その影響は泥の中をうごめく最も小さな生物の中に見られます。

グラスピーが湾から泥のサンプルを巻き上げると、わずかな硫黄の臭いが水の塩辛い香りと混ざり合います。 彼女は黒と茶色の堆積物に指を突っ込んで、カピテリッドと呼ばれる虫を見つけました。この虫は生き残るために多くの酸素を必要としません。

「これはミミズの雑草です」と彼女は小さくて細長い生き物を指さしながら言った。 この地域にはより多くの酸素を必要とする他の種が存在しないことと相まって、それらの存在は低酸素症の指標となる可能性があります。

ある意味、グラスピーはこの生き物と多くの共通点があります。 デッドゾーンの課題にもかかわらず、彼女はここに留まり、ラバラの遺産を引き継いでいます。

海岸に戻ったグラスピーは研究室のラバラと合流する。 彼らは残りの仕事について笑いながらおしゃべりし、船で捕れた小さなイカが入った容器をしばらく覗き込みました。 それらの上には、水中センサーやスキューバ装備を着たダイバーなどの手作りのアイコンを特徴とする、2007 年のクルーズの額入り絵画が掛けられています。

仕事は決して終わっていないが、ラバレー氏は将来に希望を抱いている。

「健全な湾を見たいです」と彼女は言った。 「私たちは元の場所に戻ることはできませんが、進歩することはできます。」

この記事は、フロリダ大学ジャーナリズム・コミュニケーション学部とミズーリ大学ジャーナリズム学部による肥料を調査する特別プロジェクト「The Price of Plenty」の一部であり、ピューリッツァー・センターの全国規模の「Connected Coastlines」報道活動の支援を受けている。