(57)【要約】【課題】底生動物を利用して水域における自然環境を数値化し、図形化によって容易に且つ客観的に評価できるようにする。【解決手段】調査対象水域において底生動物を定量採集し、採集した底生動物の種を同定して個体数を計数する。次に、種名と生活型の対応関係を利用して分類し、生活型に対する種数及び個体数を累積して数値化し、生活型の構成比を種数と個体数に分けて同一チャート上に重ね合わせて図形表示する。これによって、採集地点における水域環境を視覚的に表現し評価する。また既存のデータと比較することで、水域の自然環境を評価する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
調査対象水域において底生動物を定量採集し、採集した底生動物の種を同定して個体数を計数し、種名と生活型の対応関係を利用して分類し、生活型に対する種数及び個体数を累積して数値化し、生活型の構成比を種数と個体数に分けて同一チャート上に重ね合わせて図形表示することにより、採集地点における水域環境を視覚的に表現し評価可能とすることを特徴とする水域の環境評価方法。
【請求項２】
調査対象水域においてコドラートを用いて底生動物を定量採集し、採集した底生動物の種を同定して個体数を計数し、底生動物の種名と生活型の対応関係を記憶し分類する分類手段と、各生活型毎に種数と個体数を累積する累積手段と、累積結果をチャート上に図形表示する図形化手段を備えたデータ解析プログラムを搭載しているパーソナルコンピュータに、採集地点で採集した底生動物の種名と個体数を入力することにより、データ解析を行ってコドラート内の生活型の構成比を種数と個体数に分けて同一チャート上に重ね合わせて図形表示し、それによって採集地点における水域環境を視覚的に表現し評価可能とすることを特徴とする水域の環境評価方法。
【請求項３】
パーソナルコンピュータは、採集地点と採集日時と生活型毎の種数と個体数を記録しているデータベースを備え、該データベース内の既存のデータ図形と調査対象水域で得られたデータ図形を表示させて比較することにより、底生動物の群集構造が指し示す水域の自然環境変化を直感的に評価可能とした請求項２記載の水域の環境評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、底生動物を利用して河川や湖沼など水域における自然環境を評価する方法に関し、更に詳しく述べると、底生動物を定量採集し生活型に対する種数及び個体数を数値化し図形表示することにより容易に且つ客観的に水域の環境評価が行える方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
河川事業、河川管理等を適切に推進するために、河川を環境という観点からとらえた定期的、継続的、統一的な河川に関する基礎情報の収集整備が図られており、『河川水辺の国勢調査』として公表されている。調査対象としては生物調査があり、その１項目として底生動物調査がある。
【０００３】
底生動物の調査方法は様々であるが、コドラート（サーバーネットと方形枠が一体化したもの）と呼ばれる採集装置を用いた定量採集法が、生息種とその地点における生息密度を知るために普通に行われている。定量採集における調査成果は、通常、出現した底生動物の種の同定と、種毎の個体数を一覧表にすることでとりまとめられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、各採集地点で出現した底生動物の種毎の個体数を単に一覧表として表しただけでは、生息密度を知ることができても、底生動物の群集構造が指し示す水域の自然環境を的確に把握することは難しい。例えば、同じような早瀬の部分で同じ面積の中に生息する底生動物を採集した場合、それぞれの種と個体数を知ることができても、何が何匹いたというデータのみでは、その採集地点の物理環境は分からない。また、２つのサンプルを比較した場合にも、ある種が居る居ない、多い少ないだけでは何を比較しているのか分からない。そのため、従来、水域における自然環境の評価は、調査者の主観の混じった定性的なものが多く、客観性に乏しかった。
【０００５】
ところで、水域の自然環境を数値を用いて客観的に評価する方法として、魚類を用いたＰＨＡＢＩＭや多変量解析を用いた環境の類型化などが知られている。しかし、これらの方法は自然環境における偶然性が強く作用するため、再現性が悪い。「数値を用いた自然環境の比較・評価」には、従来、複雑な条件設定が必要で、一般的な方法としては取り上げられることは殆ど無く、そのため今日に至るまで、水域における自然環境の評価方法のなかで、十分に実用に耐えるものは未だ開発されていない。
【０００６】
従来、底生動物のうち、特徴的な生活型（環境に適応した体型や生活方法）を取り上げて、河川における物理環境の一部を説明する試みがなされている。しかし、数値を用いて自然環境を比較・評価する手法には利用されていない。
【０００７】
本発明の目的は、底生動物の生活型を用いて、水域における自然環境を、図形化して容易に且つ客観的に評価できる実用的な方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、調査対象水域において底生動物を定量採集し、採集した底生動物の種を同定して個体数を計数し、種名と生活型の対応関係を利用して分類し、生活型に対する種数及び個体数を累積して数値化し、生活型の構成比を種数と個体数に分けて同一チャート上に重ね合わせて図形表示することにより、採集地点における水域環境を視覚的に表現し評価可能とすることを特徴とする水域の環境評価方法である。
【０００９】
このように本発明は、定量採集法と底生動物の生活型を結びつけて、これを水域における自然環境の評価に用いるという手法であり、その点に特徴がある。即ち、一定面積内の底生動物の生活型を把握して、これを図形化し、視覚的にその特徴を容易に抽出でき比較できるようにすることにより、類似した環境や環境の変化を数値に基づいた客観的なデータとして直感的に理解できるようにしているのである。
【００１０】
また本発明は、底生動物の種名と生活型の対応関係を記憶し分類する分類手段と、各生活型毎に種数と個体数を累積する累積手段と、累積結果をチャート上に図形表示する図形化手段を備えたデータ解析プログラムを搭載しているパーソナルコンピュータを用いる水域の環境評価方法である。調査対象水域においてコドラートを用いて底生動物を定量採集し、採集した底生動物の種を同定して個体数を計数し、それらのデータを前記パーソナルコンピュータに入力する。そして、データ解析を行い、コドラート内の生活型の構成比を種数と個体数に分けて同一チャート上に重ね合わせて図形表示することにより、採集地点における水域環境を視覚的に表現し評価する。
【００１１】
更に、パーソナルコンピュータは、採集地点と採集日時と生活型毎の種数と個体数を記録しているデータベースを備えており、該データベース内の既存のデータ図形と調査対象水域で得られたデータ図形を表示させて比較することにより、底生動物の群集構造が指し示す水域の自然環境の変化を直感的に評価することを可能とする。
【００１２】
本発明では、水域の自然環境評価に底生動物を利用する。底生動物は、水域における環境変化の影響を最も受けやすい生物であるため、その影響は底生動物の群集構造に反映されるからである。コドラートを用いて定量的に底生動物を採集した場合、採集された底生動物の種とその個体数は、コドラート内の空隙率や微少な流況、生物間の相互作用等により、特有の構成比を示す。底生動物は、その生態によって幾つかの生活型に分類されることが知られているが、コドラート内の底生動物をそれらの生活型に分類しその構成比を比較すると、その水域のその地点で特有の構成比を示す。水域の同じような場所では、毎年同じような底生動物のライフサイクルを観察することができるが、コドラート内における生活型の構成比を比較した結果、年間変動、経年変化ともこれまで観察されていた個々の底生動物のライフサイクルが反映されていることが判明した。そして、底生動物の生活型の構成比は、コドラート内の自然環境を強く反映しており、水域に環境の変化が起こると生活型の構成比も連動して変化する。本発明は、このような事象の知得に基づきなされたものなのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る水域の環境評価方法の手順の一例を示すフローチャートである。調査対象水域の所定の採集地点でコドラートを用いて底生動物を定量採集する。そして、採集した底生動物の種を同定し、種名毎に全ての個体数を計数する。ここまでの調査手順は、従来なされていた方法と同様である。
【００１４】
コドラートの一例を図２に示す。底生動物の調査において、コドラート１０とは、方形枠（例えば２５ｃｍ×２５ｃｍ、あるいは５０ｃｍ×５０ｃｍなどの金属製の枠体：これが狭義のコドラート）１２にサーバーネット１４と呼ばれる目の細かい丈夫な網が取り付けられ一体化されている構造の定量採集装置のことである。例えば、一端が閉じているサーバーネット１４の開口縁の一辺が方形枠１２の一辺に接続され、両側には布製の仕切り１６を設けたようなものでよく、方形枠１２が河床に載り、水流（矢印で示す）がサーバーネット１４の開口から奥へ向かって流れるように設置される。なお、実際に使用されているものは、ネットの底が開放できるようになっており、使用時には紐で結ぶような構造である。
【００１５】
現地調査で採集したサンプルから底生生物のみをサンプリングし、実体顕微鏡等を用いて種の同定及び種毎の個体数全ての計数を行う。これらの調査作業は、従来同様、細心の注意を払い、専門家が直接行うことが望ましい。
【００１６】
このようにして得られた底生動物の種名と種毎の個体数のデータをパーソナルコンピュータに入力する。合わせて、採集地点と採集日時、その他の付帯的なデータも入力する。
【００１７】
パーソナルコンピュータには、底生動物の種名と生活型の対応関係を記憶し分類する分類手段と、各生活型毎に種数と個体数を累積する累積手段と、累積結果をチャート上に図形表示する図形化手段を備えたデータ解析プログラムが搭載されている。
【００１８】
入力された底生動物の種名データは、６つの生活型（ここでは、造網型、固着型、匍匐型、携巣型、遊泳型、掘潜型）のいずれかに分類され、生活型毎に種数と個体数が累積される。そして、累積結果がチャート上に図形表示される。図形表示は、生活型の構成比を種数と個体数に分けて同一のレーダーチャート上に重ね合わせるように行う。これによって、定量採集法と底生動物の生活型を関連づけている。
【００１９】
河床の物理的な環境としては、河床材料の大小やその配列、砂などへの埋まり方、水流の強さなどが挙げられる。また、大きな石の後方には流れの緩い部分が生じたり渦ができて枯葉が溜まり易くなったりする部分もできる。底生動物は、このような様々な環境に適応した体型や生活様式を持っており、６〜９程度の型に分類することができる。この型の違いを生活型として６つの類型（造網型、固着型、匍匐型、携巣型、遊泳型、掘潜型）に分けたのが津田松苗である。このことは、「水生昆虫学」（津田松苗編、１９６２年、北隆館発行）の中で記述されており、それを分かり易くまとめると、表１のようになる。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
その後、森下郁子は、この６つの生活型に、他の水生昆虫に寄生するミズアブなどの寄生型を加えて７区分とし、「指標生物学・生物モニタリングの考え方」（森下郁子著、昭和６１年、山海堂発行）の中の付表である「指標生物表」の中で、それぞれの種がどの生活型であるか（どの生活型に対応しているか）を記述している。本発明では、これらのうち河川の物理環境に直接関わらない寄生型を除いた表１に示す６つの生活型を分類対象とし利用している。
【００２２】
河川における一定面積内の底生動物の生息密度は限られているため、それぞれの生活型に適した環境が有るか無いかにより、それぞれの生活型の種数及び個体数は増減するはずである。従って、コドラート内の生活型の構成比を種数と個体数に分け、同一レーダーチャート上で重ね合わせて表すことにより、その河川の特徴を図形化することができる。例えば、造網型の種数は少ないが個体数の多い川は、長期にわたって河床が安定していると考えられる。このような図形を示す河川は、同じように長期にわたって安定しているはずである。このように、それぞれの生活型の構成比は、その河川における物理環境の特性を反映している。そこで本発明では、生活型と河川の自然環境の特性を関連付け、図形の特徴により河川環境の評価を行っているのである。
【００２３】
また、パーソナルコンピュータは、採集地点と採集日時と生活型毎の種数と個体数を記録しているデータベースを備えている。つまり、異なる採集地点・異なる採集日時のサンプルについての多数のデータが蓄積されている。調査対象水域のサンプルに基づき得られる図形（レーダーチャート）とデータベース中の既存の図形（レーダーチャート）を重ね合わせたり比較することで、図形の特徴が抽出され、河川における自然環境の経時的変化（数年後の同じ時期での変化や季節的な変動など）あるいは地域的変化などを直感的に評価することができる。このためには、レーダーチャートの様式を統一する必要がある。即ち、レーダーチャートにおける生活型の記載順序を一定とし（例えば、１２時の位置から時計回りに、遊泳型、造網型、匍匐型、掘潜型、携巣型、固着型の順とし）、目盛の振り方も一定とする。また、見易くするために、カラー表示することも有効である。例えば、種数を緑の面で、個体数を赤の線で表現すると、非常に見易くなる。
【００２４】
【実施例】
以下に、データ解析結果の例を示す。図３は、Ａ川本川の早瀬で平成８年１２月に定量採集した底生動物と、平成１３年１２月に定量採集した底生動物のデータを解析し、図形化したものである。両者を比較すると、５年間の隔たりがあるにもかかわらず群集構造にほとんど変化はなく、このことから安定した河川環境であると評価できる。
【００２５】
図４は、Ａ川の支川の早瀬において、図３のデータと全く同じ日に同じ条件で採集した結果を図形化したものである。本川では造網型の個体数が突出しているが、支川ではそれほど多くはなく、逆に匍匐型の種数が多いことから、渓流域の群集構造であると推察できる。また、個体数が安定していないことからやや不安定な河川環境であると評価できる。
【００２６】
図５は、同じ河川（Ｂ川）の同じ早瀬における夏から早春にかけての約２ヶ月毎の変化を追跡調査したものである。それぞれの底生動物が持つ特有のライフサイクルにより、生活型の構成比が刻々と変化する様子が分かる。その河川特有の自然環境が変化しない限り、図形に現れた変化は、毎年ほぼ同じような傾向で推移する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は上記のように、調査対象水域における定量採集結果を、生活型の構成比を種数と個体数に分けて同一チャート上に重ね合わせて図形表示することにより、採集地点における水域環境を視覚的に表現し評価する方法であるから、図形の特徴により水域環境の特性の客観的な評価が可能となる。
【００２８】
また、解析された図形を経時的に比較することにより、これまで難解であった底生動物の群集構造の変化を、視覚を用いて直感的に容易に理解することが可能となる。
【００２９】
本発明によれば、水域の生態系における食物連鎖の底辺付近に位置する底生動物の動向を的確に把握でき、他方、水域の変化はこういった底生動物の生息に強く作用するため、水域の変化が生態系に及ぼす影響を把握する方法としても極めて有効である。本発明では、底生動物の定量採集という極く一般的な調査方法を用いていながら「数値を用いた自然環境の比較・評価」を実現できたもので、水域の環境評価方法として、安価で且つ容易であり、しかも極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の一例を示すフローチャート。
【図２】本発明で用いるコドラートの一例を示す説明図。
【図３】本発明方法に基づき作成した図形表示の一例を示す図。
【図４】本発明方法に基づき作成した図形表示の他の例を示す図。
【図５】本発明方法に基づき作成した図形表示の更に他の例を示す図。
【符号の説明】
１０　コドラート
１２　方形枠
１４　サーバーネット
１６　仕切り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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