2023.01.20（2023.08.07 更新）

浜を読む④ ～波の花～

専門度：専門度3

波の花の写真

▲図1：冬の日本海の風物詩「波の花」（撮影：有本実）

テーマ：砂浜ムーブメント海の保全

フィールド：海海辺

日本は、海に囲まれた島国ですが、砂浜の自然についてはまだまだわからないことが多くあります。シリーズ「浜をよむ」では、最先端の砂浜研究の紹介を交えながら、砂浜の自然がどんな環境なのかをご紹介しています。

砂浜にはいろいろなものが漂着します。そんな出会いも砂浜の魅力のひとつ。そして、ときには不思議なものも漂着します。第4回は「波の花」についてご紹介します。

水産大学校名誉教授
須田有輔

浜や磯を舞う，綿飴のような白い泡のかたまり「波の花」（図1）。冬の日本海沿岸の風物詩として多くの観光客を惹きつける一方，塩害をもたらす厄介者にもなっています。しかし，この海の泡（海泡 sea foam）には，砂浜の生態系や生物にとって見逃せない一面があります。

「波の花」事始め

海の泡から生まれ出たというギリシア神話の愛の女神，アプロディテ（ヴィーナス）の誕生譚から2600年以上経った20世紀半ば，日本とオーストラリアの2人の研究者が，それぞれ独自に海の泡の謎の解明に挑んでいました。

オーストラリア

オーストラリア南東部の海岸には，ときどき海から大量の泡が吹き寄せられ，腰の深さほども溜まった海泡が長時間にわたって海岸に残ることがありました。そんなことが起こるたびに，オーストラリア博物館には市民から，「この泡は何なんだ？」，「どうして泡が消えないのだ？」などの問い合わせが寄せられてきましたが，科学的な情報がなかったため，「よくわかりません」と答えるしかないのが常でした。そんな不思議な泡に興味をもった同博物館の女性研究員エリザベス・ポープ（Elizabeth Carrington Pope；1912～1993）は，文献を調べ，研究者仲間にも助けられながら，一つの答えに到達しました。

プランクトン体内から滲出したタンパク質や脂質，海藻が含有するアルギン酸などが海水の表面張力を低下させ，発生した泡を持続させる。海が荒れるとプランクトンの体が破壊されやすくなり，そこから滲出した物質を多く含んだ海水が，ちょうど泡立て器で卵白を攪拌するように泡立ち，大量のしかも安定して持続する泡が海岸に打ち上げられて堆積する。

この結果は，オーストラリア博物館が発行する科学雑誌The Australian Museum Magazineの1952年9月号で紹介されました（Pope 1952）。
一方，翌1953年，イギリスの海洋研究機関Marine Biological Association of UKのサウスワードは，安定して持続する泡の成分は，ポープが考えたような荒波で壊された生物体内からの滲出物ではなく，デトリタスや生物の排泄物由来ではないかとした研究成果をNature誌に発表しました（Southward 1953）。しかし，さらに20年経った1972年，アメリカの界面化学研究者ベイアーは，五大湖の一つエリー湖に隣接するシャトークア湖で発生する海泡現象を元に研究を行い，ポープの見解の妥当性を指摘しています（Baier 1972）。

日本

同じ頃，多くの海洋観測者が海泡の存在に気付きながら，なんら科学的な知見がないことを憂いた，当時中央気象台に勤める海洋物理学者阿部友三郎博士は，同氏の一連の海泡研究のはじまりとなる論文を1948年に発表しました（Miyake and Abe 1948）。阿部博士の強い関心は，ポープと同様，海泡の安定性にも向けられました（阿部 1976; 阿部他 1963; Abe 1965; Abe and Fukuchi 1974）。普通の海水の泡は泡立ってもすぐ消えるのに，波の花と呼ばれる，海岸に打ち上げられた泡はなぜ長持ちするのかと。

1963年には，植物プランクトン（ケイソウ類）の体内滲出物が，持続的な海泡の原因物質であることを突き止め，山形県の海岸の波の花から十数種のケイソウ類を確認しています（阿部他 1963）。その後も研究が進められ，ケイソウ類から滲出した体液が表面活性物質となり，これが混ざることで海水の表面張力が低下し，その結果，泡立ちやすくなり，かつ粘性が急増し，泡膜は外力に対して強靭となり，極度に安定化することを示しました（阿部 1976）。阿部博士の「波の花」研究の成果は，2冊の成書『海水の科学（NHKブックス）』，『あわの科学（地人書館）』，科学雑誌『科学朝日1979年3月号』でも紹介されています。

このように，現在の波の花に対する私たちの理解は，半世紀以上も前に行われたポープや阿部らの研究がベースになっているのです。

波の花のレシピ　～海のメレンゲ～

ポープや阿部ら先駆者の研究に加え，その後の研究により，大量の波の花（海泡）ができるには，2つの条件が必要なことがわかってきました。波の花のでき方は，お菓子の材料とするメレンゲ作りにとてもよく似ています。

材料

一つは，泡を発生しやすくする物質が海水に含まれていることが必要です。容器に入れた水道水を勢いよくかき混ぜても，瞬間的には泡が発生してもすぐに消えてしまいます。これは，水道水には表面張力を低下させ，泡が生じやすくなるような物質が含まれていないからです。海藻の粘液や植物プランクトン（ケイソウ類）の細胞滲出物に含まれるタンパク質，脂質，糖類には，界面活性剤の働きをして表面張力を低下させ，安定した持続性のある泡を発生させる性質があります（Velimirov 1980, 1982; Schilling and Zessner 2011）。原子間力顕微鏡を用いた最新の研究では，有機物を多く含んだ海泡から発生した海泡の飛沫（エアロゾル）の粘着力は，無機物粒子に比べて高いことが示されています（Ono et al 2023）。ヨーロッパの北海沿岸でしばしば発生する大量の泡は，ハプト植物門の植物プランクトン，ファエオキスティス（Phaeocystis）の細胞滲出物に起因するとされています（Bätje and Michaelis 1986; Eberlein et al 1985; Jenkinson et al 2015; Kesaulya et al 2008; Lancelot 1995; Lancelot and Mathot 1987; Seuront 2006）。これらの物質はメレンゲの卵白と同じ働きをするのです。

勢いよくかき混ぜる

二つ目は，海水が激しく撹乱されなければなりません。上記の物質が含まれていても，海が静穏なら泡立ちません。メレンゲ作りの時もゆっくり混ぜたのでは泡立たないのと同じです。海面を激しく撹乱する効果をもつのは波が砕けること（砕波）と，長時間同じ方向に吹き続ける季節風や，短期間ではあっても強い風をもたらす台風・嵐です。冬の日本海で波の花がよく見られるのは，西高東低の冬型の気圧配置により，北西からの強い季節風が吹き続けるからです（第九管区海上保安本部海の相談室 1994）。2022年9月，小笠原近海で発生し，その後鹿児島県に上陸し，各地に甚大な被害をもたらした台風14号の際には，高知県の海岸に大量の波の花が打ち上げられました。

サーフゾーンは巨大な泡立て器

外海に面した砂浜のサーフゾーンは，元々砕波によって大きく攪拌される環境であるのに加え，季節風や嵐が加わればより盛んに攪拌されます（図2）。さらに，サーフゾーンにはメレンゲの原料となる植物プランクトンが豊富に存在し（Fujimura et al 2018; Morgan et al 2018; Odebrecht et al 2014; Shanks et al 2017），その上，プランクトンの成長に必要な栄養塩が砂浜の地下水から供給されます（Morgan et al 2018）。つまり，砂浜のサーフゾーンは波の花（海泡）の生産にとって絶好の場所なのです。サーフゾーン以外にも，海岸の岩場は，波が激しく打ち当たるため，泡が盛んに発生する場所です。

▲図2：サーフゾーンは巨大な泡立て器。激しい砕波と豊富な原材料（プランクトンの滲出物など）により，海泡が盛んに発生する。左：七里長浜（青森県津軽半島），右：米国ノースカロライナ州アウターバンクス。

生態学的な重要性

日本海の波の花のように大量でなくても，また，季節風や暴風が吹きつける時期でなくても，サーフゾーンの汀線部ではしばしば海泡を見かけます（図3）。水辺の泡は汚いものだと思いがちですが，海の泡には砂浜の自然，さらには地球環境にとって大切な働きがあります。

▲図3：いろいろなタイプの海泡。左：大きなスポンジのような泡，中央：ねっとり感のある泡（以上，鹿児島県薩摩半島吹上浜），右：サーフゾーンを漂う泡（宮崎市住吉海岸）。

砂浜の栄養源

ケイソウ類などの植物プランクトンやそれらの体内から滲出した有機物を多く含んだ海泡は，砂浜生物の餌料となります（Franco et al 2018; 早川 2017; Netto and Meneghel 2014; Odebrecht et al 2014; Schilling and Zessner 2011）。たとえば，カナダ大西洋岸の干潟に生息する端脚類のドロクダムシの仲間Corophium volutatorは，海泡に含まれる糖類やアミノ酸を餌料源として利用しています（Bärlocher et al 1988）。一方で，海泡を摂餌するドロクダムシの成長率が低下することもあり，場合によって海泡に含まれる毒性物質が原因ではないかとされています（Craig et al 1989）。南アフリカの砂浜のサーフゾーンに浮遊する海泡には，ケイソウの一種Anaulus australisが高密度で取り込まれ，メナダの仔稚魚が餌として食べています（McGregor and Strydom 2020; McGregor et al 2021）。

生息場所（ハビタット）

海泡からはさまざまな種類の小型生物が見つかっています。たとえば，北海のワッデン海沿岸の砂浜に打ち上げられた海泡からは，オタマボヤ，コペポーダ，フジツボの幼生，多毛類の幼生，線虫，貝虫，ウシオダニ（Armonies 1989），チリ北部の磯からはホヤ類カラスボヤ属のPyura praeputialisの卵・精子や幼生（Castilla et al 2007）が確認されています。このうちカラスボヤについては，海泡が受精の成功を高め，成体の生息場所付近に幼生を効果的に着生させる効果があると考えられています（Castilla et al 2007）。一方，カラスボヤとは異なり幼生期間が長いフジツボや多毛類では，幼生個体数と海泡の間には特別な関係がないとした研究もあります（Porri et al 2021）。モリアオガエルや熱帯魚のベタのように，泡の巣（泡巣 foam nest）を作ってその中で受精や幼生の成長が行われる生物がいますが，浜に寄せる波の花にも砂浜や潮間帯の生物にとって泡巣の働きがあるのかもしれません。

地球環境への影響

浜に積もったものに限らず，砕けた波によって海表面に広がる泡（白波，ホワイトキャップ whitecap）には，雪原，氷床，海氷（流氷）と同じく，太陽光の反射能（アルベド　albedo）を高め，それによって気温上昇が抑えられるのではないかとされています（Gordon and Jacobs 1977; Jenkinson et al 2021; Stabeno and Monahan 1986）。また，泡が破裂すると，泡を構成していた有機物や海塩が微粒子（エアロゾル aerosol）となって大気中に広がり，雲粒子の核として働き，地球の気候に影響を与えます（岩本 2020）。

カプチーノコースト　～白い泡に隠された恐怖～

波の花（海泡）が海岸一帯を覆い尽くす現象は，コーヒー飲料のカプチーノに喩えたカプチーノコースト（cappuccino coast）の名で，インターネット上で知られるようになってきました。カプチーノコーストの語は，2007年8月に，オーストラリア，ニューサウスウェールズ州のヤンバの海岸での発生事例を報じた，オンラインニュース記事（Shears 2007）で使われたのが始まりのようですが，SNSの影響もあってか，その後，世界各地からカプチーノコーストの事例が多数報告されています。SNSに投稿された画像には，人の背丈よりも高く積もった泡の中ではしゃぐ人たちの姿が映し出され，なんとなく楽しそうな気がしますが，大量の泡には恐ろしい一面があることも忘れてはいけません。

実際，莫大な量の海泡が原因とみられる，5人のサーファーが亡くなるという悲惨な海難事故が，2020年5月にオランダの海岸で起きました。大量の泡で視界が遮られ方向を見失ったり，遊泳が困難になったためだと考えられていますが，大量の泡は救助活動の妨げともなりました（Holligan 2020; Kolirin 2020; Russell 2020）。また，海泡に捉えられたバクテリアには，感染症の原因となるものが含まれていることがあります（Jenkinson et al 2021; Rahlff et al 2021; Shetye et al 2021）。オーストラリアでは，浜に打ち上げられた泡の中に潜んでいるかもしれないウミヘビに，注意を喚起する報道も行われています（Taylor 2020）。大量の白い泡に思わず興奮し，泡まみれになるような冒険は避けたほうがよいでしょう。

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