特別研究

３．海域保全のための浅海域における物質循環と水質浄化に関する研究（最終年度）

〔担当者〕

〔期　間〕
平成８〜１０年度（１９９６〜１９９８年度）

〔目　的〕
浅海域，特に干潟は，水産資源にとって重要なばかりでなく，自然環境保全上その役割の重要性が認識されつつある。さらに，浅海域では，高い有機物分解速度などから水質浄化能力が高いと言われている。環境基本計画でも，自然海岸・干潟・藻場・浅海域の適正な保全，人工干潟・海浜などの適切な整備，特に内湾の環境について富栄養化の防止等を推進するよう定められている。
　一方，現在まで，浅海域の機能評価が十分にできなかったこと，開発による環境影響を評価するのにも定まった手法がなかったこと等から，過去に行われた開発は，環境への配慮が必ずしも十分でなかった。富栄養化は陸域からの負荷と同時に，底泥からの溶出のような浅海域での栄養塩の挙動も考慮されるべきであるが，この点に関する現在の科学的知見も，まだ不十分といえる。
　したがって，浅海域環境の保全を図るためには，科学的な調査法・評価法がさらに進歩する必要がある。本特別研究では，現場調査・室内実験・数理モデル等を用いて標題の研究を遂行し，浅海域の機能を明らかにし，その重要性を明らかにするのを目的とする。

〔内　容〕
本年度の研究は，以下の２課題に沿って実施された。
課題１　浅海・干潟域における物質循環の実証的研究
課題２　海域における物質循環モデリングと浅海域機能の評価に関する研究
　課題１では，食物連鎖に関連した物質循環を定量的に明らかにすることが目標の一つである。研究期間中に，瀬戸内海家島での現場調査・現場実験で「微小動物プランクトン」から「かいあし類」とつながる食物連鎖経路や，「尾虫類」「夜光虫」の生態的役割について，さらに水中で生産された有機物がどの程度底泥に沈降し底生生物に利用されるかを明らかにした。また本課題では，浅海・干潟域において，現場調査・室内実験等を基に，水界生態系・底泥での，一次生産・摂食・分解等による，炭素・窒素・リンの物質循環を明らかにすることを目的としている。研究期間中，浅海域の一つとして東京湾の北部にある三番瀬及びその前面海域を調査対象とした。三番瀬では，２〜４回／年の頻度で水質調査や潜水夫を使った採泥や生物採取を行い，底生生物（マクロ・メイオベントス）の存在量を調査するとともに，夏季に現場実験を行った。本年度には，毎月シオフキガイ存在量を調査した。
　課題２では，浅海域生態系や，内湾生態系をモデル化し，環境要因の変動に対する反応を解析する。また，これらの解析に加え，水質以外の環境要因をも考慮して，浅海・干潟域の価値の評価法を検討する。本年度は，モデル化に必要なパラメータを得るため，浅海域生態系で最も重要である二枚貝に着目し，特にシオフキガイについて，三番瀬における水平分布を調査し，その酸素消費速度，ろ水速度，排泄速度を実験系で測定した。現場にて酸素消費速度や栄養塩溶出速度を正確に測定するための装置を，松川浦で使用し，栄養塩溶出速度と生物量との関連を調査した。また，海域での開発に対する住民の関心事を調べるために行った瀬戸大橋に関する住民意識調査結果を分析・整理した。

〔成　果〕
　前年度までに，夏の播磨灘における物質フラックスを提示し，物質循環の理解にはこれまで注目されなかった原生動物（従属栄養性渦ベン毛虫，夜光虫，繊毛虫等）・原索動物（オタマボヤ）や，これらを介した食物連鎖経路が重要であることを示した。平成１０年度には，底生生物を含む系における物質循環を調査した。植物プランクトンによる一次生産はプランクトン群集によって捕食されるだけではなく，そのかなりの部分は沈降して底泥に供給される。したがって，物質循環の全体像を明らかにするためには底泥に供給される有機物の運命を解析する必要がある。以下は本年度の調査で得られた結果である。(1)夏の一ヵ月を平均して，底泥に供給される有機物量は０．７ｇＣ／ｍ²／ｄ程度であった。これは，動物プランクトン群集が植物プランクトンを捕食する量と同程度である。(2)泥の中のバクテリア個体数は１０９ ｃｅｌｌｓ／ｇ湿泥，線虫などの小型のベントスは５個体／ｇ湿泥程度であり，過去，瀬戸内海の他の海域で報告されている値と大差ない。(3)過去，他機関によって断片的に行われたマクロベントスの調査によると，播磨灘では，富栄養化海域の指標種であるシズクガイ（二枚貝 ）やヨツバネスピオ（ゴカイ）が優占するとされてきた。ところが，家島諸島周辺では，泥食性のウニであるオカメブンブクや小型ナマコの一種のイカリナマコといった棘皮動物が広い範囲で卓越し，中でも前者はマクロベントス群集のバイオマスの５０％以上（約１ｇＣ／ｍ²）を占めることが明らかとなった。また，オカメブンブクの殻の成長線解析から彼らの増殖速度を推定し，一年でバイオマスが２倍になることや，２年で成熟し，３〜４年は生きることなどが明らかとなった。さらに，糞排出速度と体内に含まれる泥の量の測定から，彼らが泥を飲み込む速度を近似的に算出した。
　東京湾の浅海域の一つ三番瀬における前年度までの調査で，三番瀬では，その沖合１５ｋｍ（水深約１８ｍ）の地点に比べ，年間を通して生物量，生物種数ともに多いことがわかった。特に夏季には，沖合の点では底層が貧酸素化しマクロベントスがほとんど見られなくなるのに対し，三番瀬ではシオフキガイなどのマクロベントスが豊富に存在した。本年度は，三番瀬全体の窒素循環におけるシオフキガイの役割を定量化するために，野外生物量調査と，室内でのろ過速度，排泄速度から本種の窒素同化速度（浄化速度）を求めた。調査は１９９８年６月１３日に，三番瀬の船橋側５定点，行徳側１２定点を設け，アサリ採取用の大巻漁法により１ｍ曳きを行い，シオフキガイを含むマクロベントスを採取した。シオフキガイは船橋側では全点で出現し，１ｍ²当たりの個体数では１〜２７個体，貝軟体部乾燥重量としての生物量は０．４〜ｇ，１個体の平均軟体部乾燥重量は０．４６〜０．７１ｇであった。行徳側では沖合いの３定点のみシオフキガイが出現し，１ｍ²当たりの個体数では５〜１４個体，貝軟体部乾燥重量としての生物量は１．７〜７．２ｇ，１個体の平均軟体部乾燥重量は０．３ ３〜０．６６ｇであった。以上の結果から三番瀬全体の平均的生物量は，３．３ｇ／ｍ²と推定された。さらに，室内でシオフキガイのろ過速度とアンモニアや糞などの排泄速度を測定した。ろ過速度と呼吸速度はともに水温の高いときに高かった（図１）。軟体部乾燥重量当たりのろ過速度は，重量の小さな個体ほど大きかった。１個体の軟体部乾燥重量が０．３〜０．９ｇの個体について，軟体部乾燥重量１ｇ当たりのろ過速度は１．０３ｌ／ｈｒ，アンモニア排泄速度は３０．４μｇ−Ｎ／ｈｒ，糞排泄速度は５０．０μｇ−Ｎ／ｈｒの値が得られた。
　上述した野外調査と室内実験結果から，６月のシオフキガイの１ｍ²当たりの窒素同化速度（浄化速度）を次式に基いて推算した。
　同化速度＝摂餌速度−（糞排泄速度＋偽糞排泄速度）
　摂餌速度として現場海水中の植物プランクトンの窒素量０．４２９ｍｇ／ｌに上記ろ過速度１．０３ｌ／ｇ／ｈｒと生物量３．３ｇ／ｍ²を乗じて，１．５ｍｇ／ｍ²／ｈｒが得られた。現場での糞排泄速度は，上記の値に生物量を乗じて，０．１６５ｍｇ／ｍ²／ｈｒと求められた。偽糞排泄速度は前年度の結果から，糞排泄速度とほぼ等量であることが知られているので，ここでは本実験で得られた糞排泄速度の０．１６５ｍｇ／ｍ²／ｈｒを用いた。以上から，シオフキガイの同化速度は１．１７ｍｇ／ｍ²／ｈｒとなり，摂餌量の約７８％が同化（浄化）されるものと推定された。
　海域での開発に対する住民の関心事を調べるために，瀬戸大橋に関する住民意識調査を行った。瀬戸大橋と海とのかかわりについて，汚染，景観，自然との調和の３項目について選択肢式で尋ねた結果，すべての調査地域で８０％以上の回答者が汚染への影響はないと評価していた。他の２項目についても肯定的な評価の方がかなり上回ったが，漁業を主な産業とする調査地域では否定的な評価の割合が高かった。自由記述形式で瀬戸大橋の現状を尋ねた結果，「通過点」という記述が多く見られた。この言葉の意識の関連性を自由記述回答の中の単語集合をクラスター分析することによって調べた。その結果，四国側では，種々の地域産業の停滞などの関連性が高く，岡山県側では観光との関連性が高かった。
〔発　表〕Ｂ−９５〜９８，Ｃ−１９， Ｇ−２６， ２７， ｂ−１４０， １４１， ２１５，ｇ−４４