岩泉町龍泉洞地底湖の藻類調査

盛岡市立高等学校
小野隼佑、

尾田

自然科学部

海瑠 、田村 竜馬 、 山内 敬太

Ⅰ

研究目的
私達が研究を行っている龍泉洞は国指定天然記念物である。また、龍泉洞から流れ出た水は岩泉町民の飲み水となっており、町民の誇りである。しかし、龍泉洞は観光洞でもあるので、地底湖内の透明度を分かりやすくするため 1986 年から水中に照明が設置されている。当時はハロゲンランプが使用されていたため藻類がランプに繁殖し海藻のように伸びてしまっていた。このように藻類が繁殖してしまうと、龍泉洞の景観が損なわれてしまう。またそれだけでなく、町民の飲み水であることもあり、水の安全面にも悪影響を及ぼす可能性もある。そのため、2011 年からは LED ランプに変更した。また、光量や照射時間を変更したことでランプに繁殖していた藻類は激減した。しかし、照明が壁面にも照射されていることもあり、壁面に藻類の繁殖が確認された。
私達は７年前から部活動の一環としてその龍泉洞地底湖内に繁殖した藻類の調査をしている。その際、地底湖内に設置されている照明に 5 ㎝四方のプラスチック製プレートを取り付け、そこに繁殖した藻類を採取し観測および測定を行ってきた。前述のとおり調査を続けていくと、LED ライトに変更したこともあり、照明に繁殖する藻類は激減していたことを確認した。だが、壁面に繁殖した藻類の調査は、地底湖の水温が 10℃ととても低く、潜水調査が困難であることもあり、あまり行われていないことを知った。このことから、壁面にはどのような藻類が繁殖しているのかという疑問が浮かんだ。また、調査し、繁殖している藻類の種類を確認することで藻類除去の対策を立て、龍泉洞の水質保全に努めたいと思い研究を行った。
Ⅱ研究概要
１ 研究方法（１） 自作 ROV、採取器具を用いた試料採取
本研究では、ROV（図３）と採取器具（図４）を製作して試料採取を行っている。採取する試料は水中照明が照射されている水深 10m 付近にあり、実際に人が潜水して採取を行うことが困難であるため、ROV を製作した。この ROV の先端に取り付けた採取用ネットで地底湖壁面にこすりつけるようにして試料の採取を行った。また、ROV にカメラをとりつけて水中映像を撮影した。採取器具も同じように水深10m 付近で採取器具に取り付けた水中ポンプで水を地上部まで吸い上げ、ネットを用いて濾すようにして採取を行った。このように採取したい箇所の水を吸い上げることでより正確な試料を採取した。また、水温の計測も行った。この調査を水源地からの水の湧き出し口の一つである第三地底湖と、洞外へ最も近い第一地底湖で行った。第二地底湖では試料採取を行わなかった。この調査を５～８月に月１回ずつ行った。試料の固定には 10％中性ホルマリン溶液を用いた。

＝ ROV を地底湖へ沈める作業の様子 ＝

（２） 地底湖、水源地での水質調査
水質調査は、試料採取を行った第一地底湖、第三地底湖と水源地と考えられている安念沢、舘市沢、タネコ沢（図 5）で行った。また、地底湖の水が湧き出している龍泉洞下流と地底湖と違う水系である龍泉洞上流を調査した。調査した項目はそれぞれの調査地でどのぐらい硝化が進んでいるのか、またその変化の割合を比較するため、NO₂、NO₃を調査した。また、水源地が富栄養状態であるかを調べるため PO₄を調べた。水中での汚れ具合を調べるため COD も調査した。また水源地では、地底湖での試料採取に用いたネットを使い水中の藻類を採取し、水中の石に付着した藻類を５ｃｍ四方に区＝ 水源地（安念沢）での水質調査の様子 ＝切り歯ブラシを用いて採取を行った。また、照度、水温の計測も行った。調査日は１の試料採取と同日に行った。１と同様に検鏡用の試料の固定は、10％中性ホルマリン溶液を用いた。
１、２で採取した試料は、ともに光学顕微鏡で観察・記録を行った。
２ 調査結果（１） 採取した試料から確認された藻類
第一地底湖からはマツ花粉、ハネケイソウ属（Pinnularia sp.）の殻が確認された。第三地底湖からはトラケロモナス属(Trachelomonas sp.)、エラカトスリックス属(Elakatothrix sp.)、ゴンフォスフェリア属(Gomphaeria sp.)、ニセコアミケイソウ属（Thalassiosira sp.）が確認された。舘市沢からはミクロキスティス属(Microcystis sp.)、クロステリウム属(Closterium sp.)、ナビクラ属（Navicula sp.）が確認された。安念沢からはディスコステラ属(Discostella sp.)の全 9 種が確認された（表１）。また、第一地底湖で確認されたマツ花粉はすべての調査地で確認された。
確認された藻類（表１）
珪藻類

緑藻類

藍藻類

鞭毛藻類

Trachelomonas属

第一地底湖

Pinnularia属（殻）第三地底湖

Thalassiosira属

Elakatothrix属

Gomphaeria属

舘市沢

Navicula 属

Closterium属

Microcystis属

安念沢

Discostella属＝

マツ花粉Elakatothrix 属

Microcystis 属＝

（２） 水質調査結果
各地点の水質調査結果は以下の表のようにまとめた。単位は全てｍｇ/L で表した。(表２)
水質調査結果表2－1

CODの変化

表2-25月

6月

7月

舘市沢

240安念沢

62

第一地底湖
第三地底湖

リン酸の変化（×10⁻²）
5月

6月

7月

舘市沢

200

550

安念沢

55542

第一地底湖

5504

第三地底湖

55

龍泉洞上流

642

龍泉洞上流

555

龍泉洞下流

224

龍泉洞下流

5555月

6月

7月

表2-3

亜硝酸の変化（×10⁻²）
5月

6月

7月

舘市沢

222

舘市沢

0

安念沢

222

安念沢

5第一地底湖

22

第一地底湖

第三地底湖

22第三地底湖

龍泉洞上流

222龍泉洞上流

0龍泉洞下流

222龍泉洞下流

0

表2-5

硝酸の変化（×10⁻²）
5月

6月

7月

舘市沢

0.2

安念沢

0.2

第一地底湖

2第三地底湖2龍泉洞上流1龍泉洞下流2Ⅲ考察
水源地から採取した藻類を分析した結果、付着性藻類が 1 種、浮遊性藻類が 3 種確認された。このことから、水源地には浮遊性藻類が多く、その浮遊性藻類が地底湖にも流れ込んでいる可能性が示唆された。一方で、地底湖で採取された藻類は第三地底湖では付着性藻類が３種、洞外へ最も近い第一地底湖からは浮遊性藻類が 1 種と付着性藻類が多く確認された。
水源地は水面全体が太陽光に照らされているため浮遊性藻類の生育に必要な光量を十分確保することができるが、地底湖では、光源が LED ライトに限定されるため光源から離れると浮遊性藻類の生育に必要な光量を確保することができず生育しにくいと考えられる。そのため、地底湖では、光源に近い場所に定着することができる付着性藻類が繁殖しやすいのではないかと考えた。
水源調査では、COD 以外は全調査回においてほぼ同値であったことから変化が少なく安定していると思われる。また、変化の大きかった COD は、雨による水位の上昇や水流の変化に大きな影響を受けているのではないかと考えられる。
今回の研究では、地底湖で確認された藻類が付着性であることが分かった。このことから、地底湖で繁殖しやすい藻類の特徴を確認することが出来た。今後、さらに調査の回数を増やし、また、先輩たちが行ってきた先行研究と比較することにより、各水源地や各地底湖で藻類の繁殖しやすい時期や種類を確定していきたいと考えている。
龍泉洞や水源地は、季節によって水位や生息する生物がさまざま変化すると考えられる。今後、通年で地底湖や水源地での調査を行い龍泉洞の一年間の変化のデータを集め、藻類繁殖の季節的変化や水源地と地底湖の比較から藻類繁殖の過程を研究し、藻類除去の対策に役立て龍泉洞の水質保全に努めていきたい。