[論文レビュー] Does nitrate deposition following astrophysical ionizing radiation events pose an additional threat to amphibians?

Brian C. Thomas, Michelle D. Honeyman|ArXiv.org|Apr 22, 2008

Isotope Analysis in Ecology参考文献 15被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、近い距離の超新星などの宇宙的電離放射線イベントに起因する硝酸塩沈着が、オキシジェン層の破壊に起因するUVB放射線の増加に加えて、両生類に追加の脅威をもたらすかどうかを調査している。ニューヨーク州酸性雨モニタリングネットワークのデータを用いて、研究者は硝酸塩沈着をモデル化し、10億年間で最も激しいイベントでさえも、水生環境における硝酸塩濃度のわずかな上昇しか引き起こさないと判明した。これは両生類に害を及えるには不十分であり、肥料としての役割を果たす可能性がある。

ABSTRACT

It is known that amphibians are especially susceptible to the combination of heightened UVB radiation and increased nitrate concentrations. Various astrophysical events have been suggested as sources of ionizing radiation that could pose a threat to life on Earth, through destruction of the ozone layer and subsequent increase in UVB, followed by deposition of nitrate. In this study, we investigate whether the nitrate deposition following an ionizing event is sufficiently large to cause an additional stress beyond that of the heightened UVB previously considered. We have converted predicted nitrate depositions to concentration values, utilizing data from the New York State Department of Environmental Conservation Acid Rain Monitoring Network web site. Our results show that the increase in nitrate concentration in bodies of water following the most intense ionization event likely in the last billion years would not be sufficient to cause a serious additional stress on amphibian populations and may actually provide some benefit by acting as fertilizer.

研究の動機と目的

• 宇宙的電離放射線イベントに続く硝酸塩沈着が、オキシジェン層の破壊に起因するUVB露出に加えて、両生類の個体群に顕著なストレスをもたらすかどうかを評価すること。
• 実際の環境モニタリングデータを用いて、このようなイベントに起因する硝酸塩沈着の規模を評価すること。
• 水生環境における硝酸塩濃度の上昇が、両生類にとってストレス要因となるか、あるいは利益をもたらすかを特定すること。
• 極めて激しい宇宙的イベント下でのUVBと硝酸塩の併合影響をモデル化し、両生類の生存に与える影響を評価すること。

提案手法

• 本研究では、ニューヨーク州環境保護局酸性雨モニタリングネットワークの歴史的データを用いて、ベースラインの硝酸塩沈着を推定している。
• 宇宙物理学的イベントのシナリオに基づき、過去10億年間に起こり得る最も激しい電離放射線イベントを想定し、その後の硝酸塩沈着をモデル化している。
• 水文的および環境的パラメータを用いて、沈着フラックスを水溶液中の濃度に変換することで、表層水中の硝酸塩濃度を推定している。
• 研究者は、モデル化された硝酸塩濃度を既知の両生類ストレス閾値および肥料効果と比較している。
• 硝酸塩濃度が有害な濃度を超えるか、栄養的利点をもたらすかを評価することで、生態的影響を検討している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大規模な宇宙的電離放射線イベントに起因する硝酸塩沈着が、淡水体の硝酸塩濃度を顕著に上昇させるだろうか？
• RQ2 その結果生じる硝酸塩濃度は、既知の両生類個体群にストレスを与えるレベルを超えるだろうか？
• RQ3 上昇した硝酸塩が肥料として機能し、両生類の生息環境に利益をもたらす可能性があるだろうか？
• RQ4 オキシジェン層の破壊に起因するUVB放射線の上昇に加えて、硝酸塩沈着による追加のストレスは顕著だろうか？
• RQ5 このようなイベントが両生類の生存に与える網羅的生態的影響は何か？

主な発見

• 過去10億年間で最も激しい電離放射線イベントであっても、その結果生じる硝酸塩沈着増加は、水生環境における硝酸塩濃度のわずかな上昇にとどまる。
• モデル化された表層水中の硝酸塩濃度は、両生類に顕著なストレスを引き起こすことが知られている濃度よりもはるかに低い水準にとどまる。
• 硝酸塩濃度の上昇は追加的被害を引き起こす可能性が低く、むしろ肥料として機能することで栄養的利点をもたらす可能性がある。
• 本研究では、このようなイベントにおいて、硝酸塩沈着がUVB放射線に加えて深刻な追加的脅威をもたらさないと結論づけている。
• UVBと硝酸塩の併合ストレスは、両生類が生存可能な範囲内にとどまり、特に硝酸塩が藻類の成長や食物資源を支援する場合、生存の可能性が高まる。