特別研究

９．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（初年度）

〔研究概要〕
　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為には，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することを目的とする。
　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
　（１）浅海域における食物連鎖による水質浄化能力に関する研究
　（２）底生生物群集による有機物分解過程に関する研究
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
　（１）内湾全体の生態系における物質循環のモデリングに関する研究
　（２）浅海域における物質循環モデリングに関する研究
　（３）内湾浅海域の環境影響評価手法に関する研究
　課題１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。本年度は，東京湾奥にある三番瀬を調査対象とした。三番瀬での調査は，平成８年９月と平成９年２月に行い，後者では，潜水夫を使った採泥や生物採取を行った。二回とも，水質と，底生生物（マクロ・メイオベントス）の存在量を調査した。また，東京湾央（三番瀬の沖）の定点で，平成８年４月〜平成９年３月に６回，水質調査と底泥採取を行った。底泥試料に付き，酸素消費速度と栄養塩溶出速度を測定した。
　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，アサリ，バカ貝，シオフキ貝，シジミについて，その酸素消費速度の温度変化を室内実験により測定した。また，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，新たに製作した。本年度は，霞ヶ浦臨湖実験施設脇に設置した隔離水塊にて，この装置の有効性を検証した。

〔研究成果〕
課題１　浅海・干潟域における物質循環の実証的研究
　平成８年９月，平成９年２月に，三番瀬で水質・生物量の調査を行ったが，ここでは，前者の結果について報告する。調査地点は，岸から順に，測点１〜３を三番瀬内に，また，船橋沖合の４〜１４ｋｍに測点４〜６を選定した。水深１ｍ程度の三番瀬の測点１〜３の溶存酸素は，３〜６ｍｇ／ｌの幅であったが，水深１２ｍの測点５や，水深１８ｍの測点６の底泥直上水では，溶存酸素が１ｍｇ／ｌであり，貧酸素状態であった。泥分率，含水率や強熱減量は，三番瀬内の底泥と，沖合測点の底泥では，大きく異なる値であった。底生生物の出現個体数の分布を図１に示す。三番瀬内の測点では，底生生物として軟体動物（ほとんど二枚貝）が多く，それぞれの生物の重量比では，二枚貝の割合が９８％以上を占め，浅海域での二枚貝の重要性が示された。沖合の測点５，６では，底層が貧酸素化していたため，シズクガイやチヨノハナガイの死殻のみで，生存個体は発見されなかった（図１）。
　平成８年４月〜１２月に，沖合定点（水深約１８ｍ）で採水した底泥試料に付き栄養塩溶出速度を測定し，その季節変化を求めた（図２）。東京湾奥で，海水中のＮ／Ｐ比に季節変化があり，夏季に低く，冬季に高いことが，昨年までの調査で明らかになってきた。今回測定した，底泥から溶出する栄養塩のＮ／Ｐ比にも，同様の季節変化が存在することから，栄養塩の循環に占める底泥からの溶出の寄与が大きいことが推察された。
　内湾域における一次生産は，カイアシ類のような大型の動物プランクトンに直接取り込まれると考えられてきた。ところが，我々も含めた最近の研究によると，一次生産のかなりの部分は従属栄養性渦ベン毛虫や繊毛虫といった小形の原生動物プランクトン（ｍｉｃｒｏｐｒｏｔｏｚｏｏｐｌａｎｋｔｏｎ ；ＭＰＺ）に取り込まれることが明らかになった。従って，ＭＰＺがさらにどんな生物にどれだけ食べられているのかを知ることは内湾での物質循環の解明に重要である。このような観点から，本年度はカイアシ類Ｏｉｔｈｏｎａ ｓｉｍｉｌｉｓ によるＭＰＺの摂餌を解析した。Ｏ． ｓｉｍｉｌｉｓ は世界的に広く，しかも多量に存在することが知られているが，カイアシ類としては小形で通常のプランクトンネット（３００ミクロン）では抜け出てしまうため，その摂餌生態は未解明であった。研究の結果，Ｏ． ｓｉｍｉｌｉｓ はＭＰＺを主要な餌として利用して成長し，さらに，暖期においてはＭＰＺ群集を捕食を通じてコントロールしうることが明らかになった。

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
　現場にて，底泥の酸素消費速度や底泥からの栄養塩・有機物の溶出を測定する装置を新たに開発した（図３)。従来行われてきた現場法による溶出速度は，ベルジャーと呼ばれるお椀状の容器を底泥に被せる方法で測定されてきた。この方法では，底泥上に設置する際に，現場環境条件を攪乱することなく，直上水を捕集するのが技術的に困難であった。本研究では，今までと全く異なる発想を基にした測定装置を開発し，この装置の性能試験のために，夏期に，霞ヶ浦で行った隔離水界実験において，栄養塩，有機物の溶出を測定した。本装置は，チューブで連結された溶出測定槽，対照槽，ろ過槽の３つの部分からなる（図３）。溶出測定槽は，通常のベルジャーと同じように底部が開いたアクリル製筒状容器で，内径２９．６ｃｍ，厚さ１．２ｃｍ，高さ約２０ｃｍ，内容積は約１３．８ｌである。この容器を底泥の上に被せ，底泥からの溶出を測定する。本装置では，底泥上に設置後，底泥の状態が安定した後に，吸引により容器内の試水を容器外の直上水と置き換える。このことで，設置時の攪乱の影響のない直上水を，測定のための初期値として得られる。
　実験用の魚（ハクレン）の初期個体数が最も多い池（Ｎｏ．６）と，全くいない池（Ｎｏ．１）で，平成８年７月１８〜２２日（ＲＵＮ１），９月９〜１２日（ＲＵＮ２）に，栄養塩溶出速度を測定した。後者で，アンモニアとリン酸について得られた結果を表１に示す。
　表１に見られるように，底泥からの溶出速度は，池Ｎｏ．１の方が，ハクレンの多い池Ｎｏ．６よりも，アンモニア，リン酸とも大きかった。
　海域保全と海域での開発に対する住民の関心事を調べるために２件の住民意識調査を行った。第一の調査では，瀬戸大橋についての利便性，地域への影響，問題点などを瀬戸大橋の接岸地近くに居住している住民を対象に調べた。その結果，岡山県側と香川県側の調査地域の間で橋の便利さや橋の利用についての意識に違いが見られた。第二の調査では，東京湾についての意識調査を，特徴的な３つの母集団を対象に行った。母集団としては，東京湾近くの住宅地の住民として千葉県船橋市駿河台地区の住民，東京湾で漁業を行っている船橋市漁業協同組合員，埋め立てか保全かで近年注目されている三番瀬に関心を持っている三番瀬フォーラムの参加者を選んだ。
〔発　表〕Ｋ-８８，９２，Ｂ-７４，７５，７７，７８，ｂ-９６〜９９，１４０〜１４３