RIVER FRONT Vol.98

さとがわ指数（SGI）による流域の水生生物多様性の評価
森林総合研究所九州支所
１．生息場の多様性と生物多様性の関係

東川航

きちんと区別される必要がある。また、地図上で生流域の中には、森林や草原、河川、湖沼といった息場の多様性を数値として求めるための情報源とし多様な環境が存在する。生物にとっては、これらはて、各種の水環境を面（ポリゴン）や線（ライン）で異なる「生息場」である。いくつかの異なる生息場正確に表現した地理データが必要である。幸いなこがバランスよく含まれる空間は、生息場の多様性がとに、日本では各省庁によって国内のほぼ全ての水高いと評価できる。そうした空間では、各生息場に域をカバーする詳細な地理データが作成・公開され特有の生物が見られるだけでなく、異なる生息場のており 1）2）3）4）、水環境の分類も一貫している（表１）。

間を行き来する生物も生息・生育できるため、生物これを用いれば、日本の各地で、水生生物の生息場多様性は高くなると考えられる。逆に、一種類の生の多様性を数値として一般的に表現することがで息場に占められた空間では、その生息場に適した生きる。

物だけしか生息・生育できないため、生物多様性が表１高くなることは期待しにくい。このように、ある規日本の各省庁が公開する水域の地理データ模の空間における「生息場の多様性」と「生物多様土地被覆タイプデータ形式引用文献性」の間には正の関係が成り立つと予想され、この水田ポリゴン ( 面 )1)

関係性は数多くの生態学的研究によって立証され

湿原

ポリゴン

2)

ため池

ポリゴン

3)

ため池・湖

ポリゴン

4)

河川

ポリゴン

3)

河川

ライン ( 線 )

4)

農業用水路

ライン

3)てきた。
２．水生生物での検証不足「生息場の多様性」と「生物多様性」の関係を検証することは、環境情報から生物多様性を推定する上で重要である。広域で検証ができれば、流域の中で生物多様性の高い場所、低い場所の空間分布を予測

４．水生生物の多様性を指標する「さとがわ指数」的に把握することにもつながる。陸上生物について（SGI）

は、そうした検証が数多くなされており、主に陸域表 1 の水域地理データを活用した最近の研究にの環境情報を用いて種々の生物多様性指標が開発されている。一方で、魚類のように水中で生活するよって、水生生物の生息場の多様性を表現する「さ水生生物については、特に広域での検証が十分になとがわ指数」（SGI）が設計された。広域での検証にされていなかった。その理由の一つに、生息場の多よって、この指数値が大きいほど水生生物（トンボ様性を測るために必要な地理データの環境分類が、類および淡水魚類）の種類数が多くなるという正の陸上では細かい（例えば植生分類は細かい）のに対関係性が確かめられた。このことから、さとがわ指し、水域では粗い（例えば河川と湖沼が区別されな数は日本の水生生物多様性の指標として有用であい）傾向にあったことが挙げられる。水生生物にろうと考えられ、国土全域にマッピングされた 5）。

とっての生息場の多様性を求めるには、少なくとも以下には、流域環境の新たな評価ツールとして期待

流水環境と止水環境はデータ上で分類されている

されるさとがわ指数について概説するとともに、こ必要がある。のツールがネイチャーポジティブを目指す日本の川づくりにおいてどのように有効となりうるかを

３．日本の水域地理データを活用する考えたい。

日本の各地において、水生生物の生息場の多様性
５．
「さとがわ指数」の計算を求めるには、前提として国内で一貫した水環境の分類体系が必要である。例えば、水の流れの有無

さとがわ指数の計算を行う空間単位として、日本（流水環境または止水環境）、水深（湖または池）おの 3 次メッシュにおける 1km 四方のグリッドセルよび人為的管理の強度（水田またはその他の湿地）が採用されている。この空間サイズは、多くの水生等の条件により、それぞれの水環境が生息場として生物の移動分散スケールを内包できる大きさと考16

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えられている。一般的に、生息場の多様性はしばし慮するため、（1- ）も追加的に乗じられている。次ば「多様度」と呼ばれる指標を用いて数値化され、に赤字部分では、水域の形状の複雑さを表す水際長

これは空間内における生息場の種類数と存在量を（km）および用水路や渓流等の小河川密度 （km）考慮して求めることができる。さとがわ指数の計算が考慮されている。 およびでは、先に紹介した水域地理データを用いて、生息赤字部分は最大値 1 に近づくようになっている。青

場として 5 種類の水環境（河川／ため池／湖／水田

字部分、赤字部分ともに 0 から 1 の値をとり、これ／湿原）の存在条件が考慮されている。存在条件とらの和に 1/2 が乗じられた式全体（さとがわ指数）

は、具体的には「面積」と「形状」のことである。この値も、0 から 1 の値をとる。まとめれば、さとがわ

れら二条件は生息場の多様性を考える上で重要な

指数は水環境の面的な多様度が高く、かつ水域の形要素と考えられ、面積が大きく複雑な形状で存在し状が複雑で、小河川密度が大きいほど 1 に近づく。ている水環境ほど、さとがわ指数の計算値に大きく反対に、セル全面が陸域または１種類の水環境に占貢献するようになっている。ただし、用水路や渓流められ、かつ小河川が全く無い場合、最小値 0 となといった小河川は、地理データにおいては面（ポリる（図 1）。

ゴン）ではなく線（ライン）として表現されているの値が大きいほど、ため、これらについては面積の情報がなく、形状の情報として小河川密度（セル内における小河川ラインの総長）のみが考慮される。面積に関する多様度の計算では、一旦はセル内のすべての環境を考慮する必要があるため、水域以外の部分（すなわち陸域）の面積も計算に含められる。しかし、陸域の面積は水生生物の多様性に正の影響を与えにくいと考え

図１ さとがわ指数（SGI）が最小値 0 になる場合 (a)と最大値 1 に近づく場合 (b) のセル内の状況を表す
概念図（Higashikawa et al.（2023）を一部改変）（解説）異なる色は異なる環境を表す。(a) では任意の環境でセル全面が占められており、小河川がない。(b) では複数の異なる水環境によってセルが占められ、それぞれの面積が等しく最大で、形状が複雑である。(b)の青線は小河川を示す。

られるため、後述のようにその効果は計算の中で打ち消される。ただし、陸域の中でも都市域は水生生物の多様性に負の効果をもたらすことが知られていることから、計算の中では都市域の面積が負の要因として含められている。
以上の計算条件により、さとがわ指数（SGI）の計算式は下記のように設計され、式は面積を考慮する項（青字部分）と形状を考慮する項（赤字部分）の2 つの項のからなる。

６．
「さとがわ指数」による水生生物の多様性評価の試験

さとがわ指数は、最初に中部地方の濃尾平野およびその周辺地域について計算され、当該地域に，各環境の面積割合； ，陸域の面積割合；

おいて水生生物の多様性評価の試験がなされてい，都市域の面積割合； ，水域の水際長（km）；

る。対象生物として、水辺の昆虫であるトンボ類お，小河川密度（km）よび淡水魚類が用いられている。トンボ類について
は、幼虫期を水中で、成虫期を陸上で生活する生物

青字部分では、各環境の面積が考慮されている。

であり、水域と陸域の両方の生息場多様性に影響をその前半部（∑を含む部分）では、セル内における受けると考えられる。そのため、トンボ類の多様性環境 の面積割合 （0 〜 1）を 2 乗し、それらの和を 1 から引いている。この形はシンプソンの多様度の検証にはさとがわ指数だけでなく、主に陸域の生
6）息場多様性を指標する既存の「さとやま指数」 もと呼ばれ、考慮するすべての環境が面として均等か同時に考慮されている。検証の結果、トンボ類およつ最大である場合に最大値 1 をとり、逆に 1 つの環

び淡水魚類の両方で、さとがわ指数の値が高い空間境で全面が占められる場合は最小値 0 となる。計算（セル）ほど生息種数が多いことが示された。さらに含められた陸域の面積割合（ ）の正の効果を打に、トンボ類では陸域の生息場多様性を示すさとやち消すため、後に続く部分では（1- ）が乗じられてま指数、淡水魚類では標高を考慮することで、より明確な関係性が得られている（図 2）。この検証によいる。また、都市域の面積割合（ ）の負の効果を考17

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り、さとがわ指数は水生生物の多様性を表現する指を対象に計算され、その結果が地図化されている標となりうると述べられている。ただし、両生類や（図 3）。全国 392,072 セルにおける計算値は、最小鳥類といった他の生物分類群の多様性に対しては、で 0、最大で 0.818、平均で 0.282 となっている。全

今後の検証が必要と考えられる。検証の際は、対象国的な傾向を見ると、やはり都市化が進んだ地域でとする生物分類群の移動能力に合わせて、さとがわ

はさとがわ指数の低い空間が集中的に分布してい指数の計算を行う空間単位の大きさを変更するなる。こうした地域では、かつて存在した湿地やためど工夫が必要であろう。例えば、移動能力の小さな池などの多くは埋め立てられ、蛇行した河川の直線カエル類などであれば 500m 四方、流域を超えて移化も進められたことで、水環境の減少や形状の単純動するような鳥類であれば 50km 四方などの空間単化が著しい。一方、水田地帯を含む農村地域では、位を検討してみるとよいかもしれない 7）。

さとがわ指数の高い空間が比較的多く残っている。
日本の水環境の中で総面積が最大である水田は、取７．
「さとがわ指数」の全国および地域別の特徴

水用のため池や小川といった異なる生息場を伴っ先の検証により、さとがわ指数が流域の水生生物て存在することが多い。そのため、全体的に見ればの多様性に関する基盤情報の一つとして有用であ

水田はさとがわ指数を支える主要な水環境であるる可能性が示された。そこで、さとがわ指数は全国と評価されている 5）。

トンボ類の種数

8⼤(a)さとやま指数64

⼩200

淡⽔⿂類の推定種数

200.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
低(b)15標⾼10⾼500.20.3 0.4 0.5

0.6 0.70.8

さとがわ指数（SGI）
図２

さとがわ指数（SGI）とトンボ類 (a)および魚類 (b) の種数との関係（Higashikawa et al.（2023）を一部改変）（解説）グレーの点は実際に得られた種数データを、各曲線は種数データをもとにした統計モデルによる推定を示す。トンボ類 (a) ではさとやま指数が大きいほど、淡水魚類 (b) では標高が低いほどさとがわ指数による推定種数が大きい。

図３ 日本全国のさとがわ指数（SGI）（Higashikawa et al.（2023）を一部改変）

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さとがわ指数の地域別の平均値ランキングは、高てさとがわ指数が役立つ可能性がある。

い 順 で 関 東（0.340）、中 国（0.320）、近 畿（0.318）、

今後ますます重要となる淡水生態系の適切な管東海（0.304）、北陸・甲信越（0.303）、東北（0.300）、理と防災・減災の両立を念頭に置いたネイチャー

九州・沖縄（0.284）、四国（0.272）、北海道（0.222）

ポジティブな川づくりにおいては、流域など広域をとなっている。もちろん、平均値の大小が最も重要対象とした環境評価ツールの一つとして、水生生物ということではなく、各地域ではさとがわ指数の高の多様性を指標する「さとがわ指数」が全国で活用い場所、低い場所が局所的またはまばらに存在すされることを期待したい。

ることや、陸域と水域の比率および都市域の面積な引用文献
1）農林水産省 (2020) 筆ポリゴンデータ．https://

ども考慮した上での総合的な評価が必要であろう。
また、地形や水利用の地域性がさとがわ指数の平www.maﬀ.go.jp/j/tokei/porigon/hudeporidl.html.

均値や空間分布を特徴づけていることも述べられ

2）環境省自然環境局生物多様性センター (1995) 湿ており、例えば関東では水田、東海では河川、近畿

地 調 査．https://gis.biodic.go.jp/webgis/sc-025.

ではため池が比較的多く（詳しくは Higashikawa ethtml?kind=swp.

al.（2023）を参照されたい）、それぞれ地域を代表す

3）国 土 交 通 省 (2012) 国 土 数 値 情 報 ̶ 主 要 水 系

る水環境としてさとがわ指数を支えていることが調示されている。なお、全国 392,072 セルのさとがわ査．https://nlftp.mlit.go.jp/kokjo/inspect/landclassiﬁcation/download.html.

指数の計算値は Higashikawa et al.（2023）の付表 3（Supplementary data 3）で確認することができる。

4）国土交通省 (2014) 国土数値情報̶国土（水・土８．
「さとがわ指数」活用の展望

5）Higashikawa W., Sueyoshi M., Mori T., Yonekura地）．ttps://nlftp.mlit.go.jp/ksj/index.html.
R., Nakamura K. (2023) The Satogawa Index:

先にも少し述べたが、近年では都市部を中心に全A landscape-based indicator for freshwater

国で水環境が著しく減少・劣化し、水生生物の生息

biodiversity in Japan.

場多様性は各地で減少している。こうした中、最近

6）Kadoya T. and Washitani I. (2011) The Satoyama

では気候変動に伴う著しい洪水災害の頻発化を受

Index: a biodiversity indicator for agricultural

けて、流域スケールでの治水と水環境の保全・再生

landscapes.

を関連させて考えようという動きが見られるようになった

152: 110350.

140: 20-26.

7）徳江義宏・大澤啓志・今村史子 (2011) 都市域の

8）9）

。例えば、人口減少等に伴って増加すエコロジカルネットワーク計画における動物のる放棄水田の一部を湿地環境として保全し、生息場移動分散の距離に関する考察．日緑工誌 37:203-

としての機能を維持しながら洪水の貯留空間とし206.ても利用する試みがなされている。また、治水を目

8）中村太士 (2022) 流域治水と河川・氾濫原環境の的に整備される遊水地等においても、水生生物の生保全．

息場機能を持たせるための環境デザインの検討な

94:2-5.

9）Nakamura F. (Ed.) (2022) Green infrastructure

どがなされている。

and climate change adaptation. Springer

こうした活発な取り組みによって、ある場所の水環境の空間条件を変化させた場合、水生生物の多様性はどのように変化するのか。環境改変のビフォーとアフターそれぞれについて、さとがわ指数を計算
し値を比較すれば、その場所で起こり得る水生生物の多様性の変化を予測できる可能性がある。逆に、ある空間で水生生物の多様性を向上させるためには、「この場所にこの水環境をこのくらい創出すれば高い効果が得られる」といったことも、さとがわ指数を用いたシミュレーションによって評価できる可能性もある。さらに、水域の生息場に関連した自然共生サイトの効果的な設置や、河川を基軸とした生態系ネットワークの保全・再生のように、流域を対象とした生息場の環境デザインや空間配置等を考える際、各地域の環境を評価できるツールとし19