水研センター研報，第34号，1−31，平成23年
Bull. Fish. Res. Agen. No. 34, 1‑31, 2011

海藻類の一次生産と栄養塩の関係に関する研究レビュー−および瀬戸内海藻場の栄養塩環境の相対評価−
吉田＊1

吾郎 ，新村

陽子

＊1,2

，樽谷

＊1

賢治 ，浜口昌巳＊1Research review on the relationship between macroalgal-production
and nutrients, and relative assessment of the nutrient conditions on
macroalgae in the Seto Inland Sea
Goro YOSHIDA＊1，Yoko NIIMURA＊1, 2, Kenji TARUTANI＊1and Masami HAMAGUCHI＊1

Abstract：In recent years, nutrient concentrations in the Seto Inland Sea have been decreasing as a result of countermeasures for environmental improvement having implemented from the 1970 s. From the viewpoint of sustainable fisheries, an alternative measure
to maintain suitable nutrient level has been sought instead of a uniform environmental
criterion. Nitrogen and phosphorus in seawater often limit the production of macroalgae,
which is fundamental for coastal fisheries production. In this report, past researches on therelationships between macroalgal production and nutrients are reviewed, i.e., on ambient
DIN and DIP concentration ranges and nutrient-limitation situation of macroalgae in various
sea areas, special characteristics of macroalgal nutrient uptake and reserves, their ecologicalsignificance, and physiological information which macroalgal tissue N and P content indicateson their nutritional condition, etc. Finally, the nutrient level in Hiroshima Bay, one of thenutrient-richest areas in the Seto Inland Sea, is assessed from the view of macroalgal physiological requirements.
Nutrient levels are higher in the inner area of Hiroshima Bay due to the effects of riverdischarge. Mean DIN and DIP concentrations during 1999-2006 were 6.04 and 0.45μM respectively, at a macroalgal habitat in this area (Maruishi, Hatsukaichi).
whichcauses green tide in the inner area of the bay, showed severe N-limitation during its growing season in spring. On the other hand, nutrient levels at the macroalgal habitats in thecentral area and at the mouth of the bay were lower. Mean DIN and DIP concentrations
during 2002‑2003 were 1.99 and 0.25μM respectively at Itsuku-shima Is., and 1.57 and 0.25μM respectively at Yashiro-jima Is. Judging from their tissue nutrient contents, severe N and
P limitation seemed not to occur in macroalgae growing inbeds in these areas, atleast in their growing season in winter. The difference in nutrient level among the macroalgal habitats is attributable to the difference in oceanographical conditions among the locations in the bay, but the nutritional condition of macroalgae inhabiting also depends on their
physiological strategy in growth and nutrient usage.
Future researches required to monitor and optimize conditions for suitable primary productivity for sustainable fisheries are discussed.
Key words:：macroalgae, nutrient, DIN, DIP, Seto Inland Sea, Hiroshima Bay
2010年 月30日受理（Received on August 30, 2010）*1 独立行政法人 水産総合研究センター 瀬戸内海区水産研究所 〒739-0452 広島県廿日市市丸石2-17-5（National Research Institute of Fisheries and Environment of Inland Sea, Fisheries Research Agency, 2-17-5 Maruishi, Hatsukaichi, Hiroshima
739-0452, Japan）*2 現所属 海洋プランニング株式会社 名古屋事務所 〒455-0036 愛知県名古屋市港区浜2-10-11（Oceanic Planning Co. Ltd., Nagoya branch, 2-10-11 Hama, Minato, Nagoya, Aichi 455-0036, Japan）

Goro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHI
目

次

世界的にみても，海域を問わず，藻場を構成する海藻類の一次生産が，周年もしくは年のある時期に栄第章

緒言

養塩制限状態にあるという報告は極めて多い。しかし，

第章

世界各海域の海藻類生育地の栄養塩環境

瀬戸内海においては，富栄養化の問題が取り上げられることが多く，天然の海藻の一次生産に対し栄養塩

2.2．富栄養化の進行した温帯沿岸域

が不足しているという研究的視点は存在しなかった。

2.3．熱帯・亜熱帯海域

瀬戸内海では，1960年時にはアマモ場だけで23 000ha

第2.1．亜寒帯・温帯域

章

海藻類の栄養塩吸収・貯留能と一次生産にお以上が存在していたが，アマモ場は高度経済成長時代

ける「適正栄養塩」レベルを経て1971年までに約分のの5 574ha に減少し，3.1．栄養塩吸収に関わる諸要因

現在に至っている。その減少の主要な要因は，埋め立

3.2．栄養塩の藻体内貯留とその生態学的意義てによる直接的な消失や，透明度の低下など水質の悪3.3．藻体の窒素・リン含量が示す情報化による衰退である（社団法人瀬戸内海環境保全協会，

3.4． 一次生産の「適正栄養塩」レベルについて論

2007；玉置ら，1999；平岡らじた例第2001）。現在，瀬戸内海における藻場の再生は，沿岸域の環境保全と水産資章

瀬戸内海の藻場の栄養塩環境とその相対評価

源の持続的生産のため，緊急の課題と位置づけられて

4.1.

既往資料における瀬戸内海・広島湾の栄養塩いる。その施策を講ずるにあたり，藻場の生態的機能

環境と藻場分布の根本である海藻類の一次生産を維持する上で，瀬戸

4.2.

広島湾の藻場周辺の栄養塩環境

内海の栄養塩がどのようなレベルにあるのか，把握し

4.3.

窒素・リン含量に見る広島湾の海藻類の栄養ておく必要がある。

状態
第章

本報告では，海藻類の一次生産と栄養塩の関係につ今後の課題いて論じた既往研究のレビューを行った。まず，第謝

辞章では世界の各海域の海藻類の生育する栄養塩環境，

文

献すなわち栄養塩濃度とその年変動範囲に関する知見を整理した。第第章

緒言

章では，栄養塩環境に対する海藻類の適応機構としての栄養塩の吸収と藻体内貯留能について既往知見を整理するとともに，海藻類の栄養状態

瀬戸内海では，高度経済成長時代に進行した沿岸域の指標となる藻体内窒素・リン含量に関する知見や，開発にともなって海域の富栄養化が進行し，赤潮や貧海藻類の一次生産に最適な栄養塩濃度レベルについて

酸素水塊が頻発するようになった。これに対し，行政論じた事例をまとめた。さらに，第の指導のもと汚濁負荷量の削減が進められ，近年では

海・広島湾の藻場周辺の栄養塩濃度と，海藻類の窒素・

流入負荷が減少するなど一定の成果を見ている（清木

リン含量の実測値を示し，レビューした他海域の値とら，1998；山本ら，2002）。一方，近年，播磨灘・備比較した。海藻類と栄養塩の関係について論じた既往

讃瀬戸を中心に栄養塩不足による養殖ノリやワカメの文献の数は膨大であり，必ずしも全ての研究事例を網色落ちが起こり，多大な損害を生じるようになった（岡羅できたわけではないが，上記の作業を通じて瀬戸内

本，2008）。その直接的な原因は植物プランクトンと海の藻場の栄養塩環境の相対的評価を試みた。

章では，瀬戸内の栄養塩の競合であるが，瀬戸内海域の栄養塩レベル

なお，本報文では，砂泥中から栄養塩を吸収できるの減少が背景にあり，水産業にとっての適正な栄養塩

アマモなどの海草類については，レビューおよび評価レベルの解明と維持について具体的な施策が求められの対象からはずし，別の機会に譲った。また，レビュ

るようになっている（多田，2008）。

ーした文献中の海藻類の学名については，その後変更

藻類養殖に加え，瀬戸内海には海産顕花植物のアマ
モによるアマモ場や，大型褐藻のホ

ンダワラ類によるガラモ場を中心に，現在約15 000haになっているものも多数存在したが基本的に原著に従い，海外の文献中の海藻類で標準和名を有するものについては吉田（1998）に従い，学名と併記した。

の藻場（環境庁自然保護局・財団法人海中公園センタ
ー，1994）が存在し，重要な沿岸漁場となっている。

第章

世界各海域の海藻類生育地の栄養塩環境

藻場では，海藻類が極めて高密度に生育しているため，養殖ノリやワカメと同様，海域の栄養塩レベルの低下

まず，既往文献に示されている世界各海域の海藻類がその一次生産に影響を及ぼしている可能性がある。

生育地の栄養塩濃度の年間の変動範囲を Table 1にま海藻類と栄養塩環境
とめた。

年生コンブ類やアマノリ類などその出現に

2.1.

亜寒帯・温帯域

季節性のある種については，栄養塩濃度も該当する季節についてのみ記載されている場合がほとんどであっ亜寒帯・温帯沿岸域の栄養塩濃度は，一般的に夏たので，原著に従った。また，対象は天然の生育地に季に減少（もしくは枯渇）し，冬季に増加する明瞭関するものにとどめ，養殖場におけるものについてはな季節変動を示す（Fig. 1a）。多くの海域では，冬含めなかった。栄養塩濃度の変動について，文献中に季には鉛直混合などにより栄養塩が供給され，溶存具体的数値の記述が無く図示のみである場合は，その態無機態窒素（DIN）で 5〜10μM 以上，時には数

季節変動の上限・下限値をグラフ上で読み取った。ま

10μM 以 上 の 濃 度 に な る の に 対 し， 夏 季 に はた，研究対象である海藻類の成長が，窒素もしくはリM 以下の期間が数カ月間持続することもある（e.g.

ンのどちらかの栄養塩による制限を受けている場合，Jackson，1977；Chapman and Craigie，1977；Asare

もしくは制限を受けていない場合について，文献中にand Harlin，1983；etc.）。 ま た， 一 般 的 に 硝 酸 態 窒

μ

明記してあるものについては Table 1中に記述した。

素（NO3 -N）が重要であり，DIN 濃度におけるアン

これらをもとに，世界の海藻類生育地の栄養塩環境のモニア態窒素（NH4 -N）の貢献は小さいことが多い。

特性を，⑴亜寒帯・温帯域，⑵富栄養化の進行した温

溶存態無機リン（DIP）については，必ずしも明瞭な帯沿岸域，⑶熱帯・亜熱帯域に大別し，それぞれにつ

季節変化を示さない場合も多い（e.g. Chapman andいて概観した。

Craigie，1977）が，おおよそ0.1〜2μM の範囲で変動する（Table 1）。

Table 1. Seasonal changes in nutrients in seawater at various macroalgal habitats.
*; data were read on the original figuresGoro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHIた実験では，夏季に NO3 -N を施肥することにより成長率の向上を見，同種の夏季の成長が窒素制限であることが示された（Chapman and Craigie，1977）。
一方，夏季においてもあるレベル以上の DIN 濃度が見られる海域のコンブ類については，夏季の栄養塩
制限は見られない傾向がある。カナダ・ケベック州の沿岸におけるコンブ類の成長率は，

夏季の NO3 -N の枯渇期間が短いかあるいは NH4 -Nが豊富なため，結氷による光量の減少と低水温により成長が制限される冬季よりも高い（Anderson，1981；Gendron，1989）。 ま た，Chapman ら に
より夏季の窒素制限が観察された Nova Scotia 地方でも，場所により栄養塩環境は異なっており，コンブ類

も異なる成長パターンを示す。すな

わち，夏季に DIN が枯渇する同地の Boultier Point
では Chapman and Craigie（1977）の報告と同一の成長パターンを示したのに対し，沿岸湧昇の影響で周年 DIN 濃度が高い Centreville では夏季にも良く成長し，成長率はむしろ光量の変動と関連した（Gagné，1982）。スコットランドの Fife 地方沿岸では富栄養化の勾配に伴いコンブ類の成長率も変化し，最も栄養塩の豊富な St. Andrews のコンブ類は，夏季に他生育地と比較し最大で約倍の成長率を示した（Conolly and Drew，1985）。これらの夏季にもコ
Fig. 1. Seasonal changes in DIN concentration at
three macroalgal habitats. a; cold temperate area(
habitat) in Hokkaido, Japan (Dotsu
1999), b; eutrophic temperate area (habitat)in Venice, Italy (Sfriso and Marcomini 1997), c;
subtropical coral area in Oahu, Hawaii (Larned 1998).

ンブ類が良好な成長を示す海域の DIN 濃度は，温帯域に特徴的な夏季の減少，冬季の増加の変動を示しながらも，夏季の枯渇期間が極めて短いか，〜μM

以下には下がらないことが特徴である。
コンブ目の，いわゆるジャイ

アントケルプは，その全長が10ｍ以上に達する。生育地である米国・南カリフォルニアの沿岸では，DIN（主に NO 3 ）は夏季から秋季に亜寒帯・温帯域における海藻類の一次生産と栄養

μM 以下もしくは検出限界以下になり，陸水流入や湧昇，水柱混合の塩の関係については，特に褐藻コンブ目 Laminariales

ある冬季から春季に最大でを対象とする研究が多い。これらの種は，極めて高す る（Jackson，1977；Wheeler and North，1981；

い年間生産量を有し沿岸域において大きな生態学

Zimmermen and Kremer，1986）。同海域では，ジャ的 イ ン パ ク ト を 有 し て い る こ と（Mann，1972a，

イアントケルプの藻体下部が位置する水深10m 付近

b），さらに化学工業など産業的な意義（Rosell andに比べ，林冠が発達し光合成も最も活発に行われる表

Srivastava，1985）から，その生産力と環境要因との層付近で周年 DIN 濃度が低い。従って，藻体下部か関係について解明が進められてきた。

ら上部へのアミノ酸などの窒素同化物の転流がジャイ〜18μM 程度まで増加

コンブ目に属する海藻類，いわゆるケルプ類は，多アントケルプの生産力の維持に重要な役割を果たしてくの場合夏季に成長率が低下するため，その生産力とい る（Jackson，1977；Wheeler and North，1981；

栄養塩濃度，特に DIN との関係が注目されていた。

Gerard，1982a）。底層の DIN も減少する夏季には林カ ナ ダ・Nova Scotia の コ ン ブ 類 の冠の脱落（Jackson，1977）や，成長率の大幅な低下

種の成長率は，水中の NO3 -N が枯渇する夏が み ら れ る（Zimmerman and Kremer，1986）。し季に低下し，6〜7μM まで増加する冬季に上昇する

かし，同じカリフォルニア州沿岸域でも，Wheeler（Chapman and Craigie，1977）。Chapman ら が 行 っand North（1981）の調査地では夏季の成長率の低下

海藻類と栄養塩環境は見られなかった。彼らの調査地では，夏季にも底トラノオ

層 の DIN がカ月未満とを同時に添加した場合にのみ顕著な光合成能の増加

短く，何らかの他の栄養塩供給機構が作用しているが認められるが，それぞれ単独の添加では認められ

μM 以 下 に な る 期 間 は

で は， 窒 素 と リ ン

か，また，藻体内に貯えた窒素を活用することによりず，生理的には双方が足りないことが示唆されてい（Gerard，1982a），生産力が維持されていると考えらる（Gao and Nakahara，1990）。米国・オレゴン州のれる。本種の幼体の成長についても窒素制限が認めら

Yaquina Head では湧昇により7〜28μM の NO3‑N，れる（Wheeler and North，1980）が，成体の林冠の1〜3μM の PO4 -P が下部に生育するため，その生残には光条件がより重要

パルスである（Dean and Jacobsen，1984）。

た，グアノの投棄による不定期の NH4 -N の供給もあ

月から月の間にある間隔で的に供給される（Fujita，1989）。ま

コ ン ブ 目 以 外 の 褐 藻 に つ い て は， 前 出 の カ ナ

るので，年間を通じ栄養塩が枯渇する期間は極めて

ダ・Nova Scotia や 北 米 の 大 西 洋 岸 で， ヒ バ マ タ

短い。同地や近傍の Boiler Bay に生育するアオサ類目 Fucales の種（Topinka and Robbins，1976；

Rosenberg，1984） や ナ ガ マ ツ モ

spp.，紅藻アマノリ類目のsp.，ヒバマタなどでは，時折窒素もしく，1984） な ど が 夏 季

はリン制限が認められるものの厳しいものではないに窒素制限を受けているが，これらの生育地では春（Wheeler and Björnsäter，1992），と結論づけられて季から夏季に DIN 濃度が数カ月にわたり1μM 以下いる。

（Rosenbergに な る（Rosenberg，1984）。 ま た， 他 海 域 では，我が国北海道のマコンブで，コンブ

亜寒帯・温帯域では冬季は栄養塩レベルが高い一方で，日射量や水温条件が海藻類の成長を制限する場合

類に一般的な春季〜夏季の栄養塩不足による成長のもある（Anderson低下が見られる（Maita，

多くの海藻類の一次生産に対する窒素制限は，春季以

1994；道津ら，1999）。栄養塩濃度は示されていない

降に光や水温条件が好転し，藻体が活発に成長するこが，南半球でもオーストラリア沿岸に移入したワカメとにも起因するようである（Lapointe and Tenore，で夏季の窒素制限が報告されて1981；Rosenberg and Ramus，1982；Asare andいる（Campbell，1991；Mizuta，1999）。また，紅藻ツノマタ，1981； Novaczek，1984）。

Harlin，1983； Rosenberg，1984）。

は夏季の栄養塩低下時に，コンブ類やヒバマタ類同様に藻体内の窒素含量（第

章参照）

2.2.

富栄養化の進行した温帯沿岸域が激減する（Asare and Harlin，1983）。北大西洋沿など

温帯域の閉鎖性の高い内海・内湾域で，陸域からの紅藻類は海水中に窒素源を添加することにより成長の負荷により富栄養化が進行した場所では，アオサ目が増加しており（Neish

Ulvales など緑藻類の異常増殖によるグリーンタイド

岸で採集したツノマタやオゴノリ類，1977；DeBoer

.，

1978）
，褐藻類同様夏季には窒素制限状態にあるものが起こる（大野，1999）。

μ

アオサ類によるグリーンタイドの報告は地中海で

M 以上の DIN がある西部バルト海では，紅藻カシワ

多く，同沿岸域に分布する極めて閉鎖性の高い潟湖

バコノハノリには窒素制限が認め（lagoon）では，湿重量で最大10 kg/m2，年間平均5には認めらkg/m2を越えることもある（Sfriso and Marcomimi，，1988）など，種により栄養

1997）。フランスの Thau Lagoon の DIN 濃度は年間と思われる。一方，富栄養化により夏季にもられるが，ヒバマタ類
れない（Schramm〜

を通じ10 5〜247.9μM と変動し，平均で50μM 以上

塩制限状態が異なることも報告されている。
上記のように，亜寒帯・温帯域ではリンよりも窒と極めて高い。また，リンは0〜12μM の範囲で変動

素が海藻類の一次生産の主要な制限要因となっていし，春季の一時期のみ低レベルとなりアオサの成長るという報告が多い。しかし，ジブラルタル，マラガを制限するが，その後の現存量の増加には影響しない

等のスペイン南部沿岸では海水中に NH 4 -N が豊富で

（De Casabianca and Posada，1998）。Sfriso らは，イあり，ほぼ周年を通じて10μM 以上の DIN 濃度が見タリアの Venice Lagoon 内の複数の場所で，繰り返られ，１年生のケルプ類

しアオサの生産量を調査している。それによると，同やチシマクロノリ

では，生育期終盤にリン制限が認められる（Hernández

地のアオサの成長は，栄養塩レベルの高い場合（DIN，の年間平均濃度が34〜51μM）では主には光量や水，1995）。 ま た， 日 本

温に制限されているのに対し，比較的低い場合（同海の外海に面した場所に生育するホンダワラ類ウミじく13〜17μM）では春季から夏季の成長期に窒素

1993a，b； Flores-MoyaGoro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHIによる制限を受けている（Sfriso，1995；Sfriso and濃度では0.8〜1.4μM が認められ，人為的な富栄養化

Marcomimi，1997）。これらの海域では，DIN のうちがアオサ類の増殖の原因と結論付けられている（新でも NH4 -N が卓越すること，栄養塩濃度が周年を通村・武田，1979；新村，1979）。また，グリーンタイ

じて比較的高濃度に維持され，季節変動が不明瞭であドが起こっている横浜市海の公園とその近傍では，ること（Fig. 1b）が特徴である。また，海底に堆積しDIN は5〜65μM 程度，DIP で0 3〜2 4μM 程度の範た藻体の分解やそれに伴う底質の還元化により，再生囲で季節変動を示すが，ほぼ周年にわたりそれぞれ10する栄養塩の影響も大きい（Lavery and McComb，

μ M 以上，0 5μM 以上の濃度が見られている（工藤，1991a；De Casabianca and Posada，1998）。

1999）。同じく，高知県浦の内湾では NH4 -N の卓越す

富栄養化した海域では，アオサ類だけではなく，シる DIN が1〜5μM 以 上，DIP が0.3〜2.6μM の 範 囲など他の緑藻類や，オゴノリ類

で変動する（大野，1988）。同地では DIP 濃度と比較など紅藻の異常増殖も見られる。米国・マ

し DIN 濃度はそれほど高レベルではないが，その季サチューセッツ州の Waquiot Bay では生活廃水の流節変動は不明瞭であり，グリーンタイドが生じる海域

入により富栄養化が進行し海藻類の異常増殖が見られの栄養塩環境の特性を有している。

オグサ類

るが，オオバアオサ

は現存量にして１％以下であり，シオグサ類やオゴノリ類がほとんどを占める。同海域の2.3.

熱帯・亜熱帯海域〜10月の DIN 濃度は4〜16μM の範囲で変動し，夏季に低レベルになる。アオサは夏季

熱帯海域では一般的に海藻類に対する植食性魚類やに窒素制限を示すとともに，高温によるストレスや光

ウニ類による食圧が高く，藻場に代わってサンゴ礁が合成低下により減少する。
シオグサ類やオゴノリ類は，発達する。また，海水中の栄養塩濃度は周年を通じて高温耐性や体内の窒素貯留能などでアオサに勝り，卓極めて低いか検出限界以下である（Fig. 1c）。海藻類

越する（Rivers and Peckol，1995）。

と栄養塩の関係について多くの報告がなされているハ

オーストラリアの Peel-Harvey Estuarine System

ワイの Kane ohe Bay や北西大西洋の熱帯海域では，では，1960年代に集水域の農業開発が進行したこと，

通 常 DIN 濃 度 で1.0μM，DIP 濃 度 で0.1μM を 越 え

また，同時期に降雨量が多かったことなどから，富栄ることは少ない（e.g. Delgado and Lapointe，1994；

養化が起こり，シオグサ類

Lapointeの大増殖が起こった（Lavery，1991）。同地で1996；Littler，1987，1992a； Larned and Stimson，，1991；Schaffelke and Klumpp，は DIN が3.4〜164μM，DIP が0.65〜4.8μM の 範 囲

1998a）。熱帯海域の海藻類は常に強度の栄養塩不足で変動したが，栄養塩の流入は冬季に集中しており，に あ り， 栄 養 塩 の 添 加 に よ り 光 合 成 や 成 長 が著しシオグサの成長は夏季にはリン制限であった（Birch

く増加するなど生産力の増加が見られる（Delgado，1981）。また，同地ではその後，嵐による逸散

and Lapointe，1994；Lapointe，1986，1989，1995；と直後の植物プランクトンの増殖の影響によりシオグサは減少し，アオサ類と同じく緑藻類のジュズモ類に主要種が交代した（Lavery andSchaffelke and Klumpp，1997，1998b）。
海藻類の生産を制限している栄養塩は，海域により異なっている。Kane ohe Bay では海藻類の成長は主に窒素制限を受けている（Larned，1998； Stimson

McComb, 1991b）。
米国の北東岸では外来種である緑藻類のミル.，1996）が，大西洋域の米国・フロリダ州沿岸やカが繁殖している。ミルの季節消長は

リブ海沿岸，インド洋西部の Seychells 群島では，窒

基本的に水温と光量に制御されているが，夏季の成素よりもリンが一次生産の主要な制限要因となってい長は窒素制限であり，ロードアイランド州沿岸ではる（Lapointe，1986，1987，1989；Lapointe and Oʼ

富栄養化の進行とともに本種の分布が拡大している

Connell，1989；Lapointe，1992a，b； Littler

生育地における DIN，1991）。これらの熱帯域に多い環礁島では，死ん

濃度は，2μM 以下から9〜18μM 程度まで変動し，だサンゴや石灰藻類の砕片により底質が構成されて。
NH4 -N の割合が高い（Hanisak，1979a）

おり，海水中に溶存している反応性リンが吸着し，（Hanisak，1979a，b）。同州の日本においても，東京湾，三河湾，瀬戸内海など，

DIP 濃度は低くなる（Lapointe，1992a； Littler

沿岸開発の進行した内湾域を中心にアオサ類によるグ，1991）。このような海域に生育している海藻類

リーンタイドが起きている（大野，1999）。我が国ででは，栄養塩類が豊富な海域に生育するものと比較最も早くグリーンタイドが報告された鹿児島県の出水

し，有機態のリン酸塩を加水分解する酵素，アルカ干拓地先では，平均 DIN 濃度で約11〜36μM，DIP

リ性ホスファターゼの活性が高く（Lapointe，1989；

海藻類と栄養塩環境
Lapointe and O Connell，1989；Lapointe，

は，DIN および DIP でそれぞれ1.0μM，0.1μM とさ

1992a），DIP が常に不足していることを裏付けている。

れているが，海藻類の繁茂が見られる場所ではそれを一方，前述の Seychells 群島では，環礁島だけでな

大幅に上回る濃度が検出されている（Lapointe

く標高の高い花崗岩質の島もあり，ここでは人口・降1992b； Lapointe，1997）。サンゴ礁からホンダワラ

雨量ともに多いため栄養塩の流入も多く，ホンダワラ類による藻場へと沿岸生態系が大きく変化しつつある類を中心とする藻場が発達している。Great Barrier

台湾南部では，年間の平均 DIN，DIP 濃度はそれぞ

reef に生育するホンダワラ類は雨季に陸域から パル

れ8.86，0.39μM であり（Hwangス

養化した温帯域沿岸に匹敵する栄養塩濃度が認められ的に供給される栄養塩により生産力が維持されている（Schaffelke and Klumpp，1998b）。また，熱帯地方に多いマングローブ域（Lapointe，1987）や，

魚食性鳥類の営巣場の近傍（Lapointe，1992b；

Littler，2004），富栄ている。

，1991）では，落葉や糞（グアノ）由来の栄養塩が豊富であり，周縁部に生育する海藻類の栄養塩制限の程度は低い。さらに，遮蔽されたリー
フ内部の堆積物中の間隙水（Larned，1998）や流入地下水（Lapointe，1997）は海水に比べ栄養塩濃度が高く，このような場所に生育するイワズタ類などの海藻類の生産力の維持に貢献している。より微細なレベ
ルでは，Kane ohe Bay に生育する緑藻キッコウグサ
は，サンゴを覆うように生育して藻体との間に空間を作り，溜まった沈積物や棲みこむ動物の排泄物由来の栄養塩を利用する（Larned
and Stimson，1996；Stimson，1996）。また熱帯域のホンダワラ類は葉上に沈積する浮泥から栄養塩を吸収している（Schaffelke，1999）。このように熱帯海域では，様々なスケールで偏在する栄養塩が，海藻類の生産に重要な役割を果たしている。
近年，熱帯海域の各地沿岸で急速なサンゴ礁から海藻藻場へのシフトが進行している。これについて

Fig. 2. Diagrams illustrating the relative dominanceof major space-occupying

primary producers on

tropical and subtropical reef areas from Littler(1991) and Lapointe (1997).

は植食動物の減少による top down control の低下だ
けでなく，富栄養化による bottom up control の影響も大きい（Lapointe，1997；Lapointe，1997）。

第章

海藻類の栄養塩吸収・貯留能と一次生産における「適正栄養塩」レベル

Littler らや Lapointe らは，植食動物（主には魚類）による食圧と栄養塩濃度のレベルにより，熱帯・亜

前章でレビューしたように，海域または生育地によ熱帯海域の沿岸生態系を説明する模式図を提示していりその栄養塩環境も様々であり，そこに生育する海藻る（Fig. 2）。すなわち，一般的に熱帯海域は高食圧，

類の一次生産が著しい栄養塩制限を受けている場合も

低栄養塩の環境でありサンゴが優占するが，食圧が高ある。しかし，海藻類の季節消長と栄養塩濃度の変化

いままで栄養塩レベルが上昇するとサンゴから石灰藻は必ずしも直結しない場合も多い。また，海水中の栄へと優占する生物は変化し，食圧が低下し栄養塩が増

養塩濃度が低い場合にあっても，極めて高い生産力が加すると葉状部を形成する海藻類が優占するようにな維持される場合も少なくない。

る（Littler，1991；Lapointe，1997；Lapointe

海藻類には低濃度の栄養塩を効率よく吸収する能力，1997）。食圧の低下と栄養塩レベルの上昇は，や，沿岸湧昇や降雨時の陸水流入など，不定期に供給

ともに魚類の乱獲と陸域の開発という人為的なものでされる栄養塩を効率的に吸収し利用する能力がある。

あり，人間活動が熱帯・亜熱帯海域の沿岸生態系に与また，多くの海藻類は，余剰の窒素やリンを体内に大える影響は極めて大きいと考えられている。

量に貯留し，栄養塩レベルが低下したときに利用する

北西大西洋の熱帯海域では，富栄養化によるサン

ことも出来る。このような栄養塩の吸収・貯留能は海

ゴ礁から海藻藻場へシフトする栄養塩レベルの閾値

藻類の一次生産の維持において極めて重要な意義を有Goro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHIしており，本章では関連する既往知見の整理を行う。

と物体表面の間に出来た流速の勾配層を流速境界層

また，貯留も含めた海藻類の栄養状態を示す指標と（velocity boundary layer）と呼ぶ。物体表面のごくして，藻体内の窒素・リン含有量が多くの生理生態学

近傍では流れが非常に遅く，粘性が支配的で，垂直方的な研究で用いられているので，本章では海藻類の窒向の速度成分がない層流の状態（laminar）が維持さ

素・リン含量が示す情報とその活用についても既往知れる。このような物体表面に極めて近い層を粘性底層見の整理を行うとともに，海藻類の一次生産における（viscous sub-layer）と呼び，Fig. 3に示すように物体「適正栄養塩」レベルに言及した事例も紹介する。

の上流部では流速境界層は粘性底層により占められる。層流状態の流速境界層の中では，藻体による栄養3.1.

栄養塩吸収に関わる諸要因

塩分子の吸収が行われてその密度が減少する一方，主流側から新たな供給が行われて，分子密度の勾配が生海藻類の栄養塩吸収の基本的な機構は植物プランク

じる。この分子密度の勾配層を拡散境界層（diffusion

トンと同様である。しかし，水塊とともに移動する植boundary layer）と呼び，この層を通じた栄養塩分子物プランクトンとは異なり，海藻類は岩礁などの基質の移動が藻体への栄養塩供給を律速し，ひいては一次に固着し，海水はその周囲を動く。したがって，藻体生産の制限要因となりうる（Hurd，2000）。

への栄養塩の供給は海水中の濃度と流動とを併せたフラックスとなり，栄養塩が比較的低濃度でも海水流動が十分であれば，生理的必要量を満たすことができる
可能性がある。本節では，海藻類の栄養塩吸収における海水流動の作用について，その機構に関する知見を紹介する。
また，単細胞性の植物プランクトンと異なり，海藻類の形態は，薄い膜状や糸状，殻状のものから複雑に分化した器官を有するものまで，種により極めて多様である。海藻類の形態は，その種の有する様々な生理特性，さらにはそれに基づいた生態的な戦略と密接に関連している。したがって，形態に注目した機能形（functional form）に基づいて海藻類を分類すること
により，その生理生態特性と生育に適した環境（栄養塩環境を含む）を類型化することが可能である。本節
では，海藻類の栄養塩吸収能の比較，特に機能形によFig. 3. Schematic of the velocity boundary layer(VBL) and vertical velocity profiles (u) along asmooth flat plate (from Hurd 2000).

る分類に基づく比較を中心に，海藻類の栄養塩吸収特性について関連知見を概説する。

流速境界層は，藻体の上流端部から発達し，下流方向にその厚さを増していく。しかし，厚さの増加に伴

3.1.1.

海水流動

い，この流速境界層の中で層流状態であった流れは乱

海水流動は，
栄養塩や光合成に必要な無機炭酸塩が，れ，さらに乱れが大きくなるとランダムに動く無数の海水から藻体表面へ供給される過程に影響を及ぼし，渦流ができる（Fig. 3）。この乱流境界層（turbulent

海藻類の生産力の維持において極めて重要である。そboundary layer）の形成は，流れが藻体に沿う距離だの機構は流体力学の範疇であり，Hurd（2000）の総けでなく，主流の流速が大きい程促進される。乱流説に詳しい。海水流動には，波浪による振動流や，潮境界層の形成後も，藻体表面の直近では粘性底層が汐流など一方方向の流れなどがあるが，いずれにせよ，

維持されるが，その厚さは薄くなり，乱流境界層内の海藻はその藻体構造や形態により，わずかな海水の動渦流により主流側から海水が直接供給されるようになきを最大限に利用している。

るので，拡散境界層が薄くなるのと同じ結果になる。

海水が海底面や海藻体などの物体に沿って流れる

したがって，海藻体に栄養塩が十分に供給されるた

とき，海水分子と物体の分子が接触する物体表面ではめには，海水中の栄養塩濃度が高いことに加え，主流流速は理論上ゼロとなり（滑り無しの条件），物体のの流速がある大きさで維持され，藻体の周囲に乱流境影響が及ばない領域での流れ（主流 main stream）と界層が形成される（拡散境界層が薄くなる）ことが必の間に速度勾配を生じる（Fig. 3）。このような主流

要 で あ る（Fujita and Goldman，1985；Larned and海藻類と栄養塩環境
Atkinson，1997； Hurd，2000）。
ジャイアントケルプ

は1cm/s 以上の流動が必要であると試算されたが，sp. では拡散境界層の厚みが理論的に求められており，主流の流速が生育地では10cm/s の流動が実測された（Larned andAtkinson，1997）。

1cm/s 以下の場合，その厚みは400〜700μm である

栄養塩濃度の低い海域や時期などに，底泥や葉上が，流速が10cm/s 以上になると流速の影響は飽和の堆泥，また，コケムシ類などの固着動物の排泄物

し，拡散境界層は50〜150μm 程度になる（Wheeler，から再生した栄養塩が利用される場合（Hurd，

1980； Hurd

1994；Larned and Stimson，1996；Stimson，，1996； Hurd，2000）。より小型で分枝の多いオゴノリ類 Gracilaria sp. などでは，さら1996；Schaffelke，1999）では，栄養塩供給におけるに拡散境界層は薄くなる（Hurd，2000）。また，これ海水流動の役割は小さくなる。その場合，逆に拡散らのは，海藻体の表面が平滑なものであ

境界層の存在により，アルカリ性ホスファターゼなるとして求められているが，実際は波状の縮れや突

理論値

どの細胞外酵素が滞留し，より効率的に栄養塩を利用起物などを有するためその表面形状はより複雑で，できると考えられている（Schaffelke，1999；Hurd，

これらの効果により，より小さい流速で乱流境界層2000）。

が形成されるようになる（Hurd，2000）。コンブ科
Laminariales の海藻では，1〜3cm/s の流速で，流速3.1.2.

海藻類の栄養塩吸収の一般特性

境界層が層流状態から乱流状態へ遷移することが，海藻体表面に達した栄養塩の藻体内への吸収は，その水流動の視覚化技術により明らかになっている（Hurd

栄養塩イオンの種類ごとに特異的な，エネルギーを必and Stevens，1997；Hurd，2000）。

要とする細胞膜上の透過酵素系によって行われるとさ実験的に海藻類の光合成や栄養塩吸収と水流との関係を調べた例では，ジャイアントケルプ

れている。多くの種においてその生育時期の自然水温の変動範囲内で吸収実験を行うと，比較的高温側で（Wheeler，1980）や，スサビノリ

吸収速度が大きいこと（Harlin and Craigie，1978；（高ら，1992）の光合成がそれぞれ4cm/s，

Topinka，1978；山本・高尾，1988），また，栄養塩

3cm/s 以上の流速で飽和した。また，オオバアオサ

吸収は明条件下で促進される（Haines and Wheeler，やオゴノリ類の成長 は7.5cm/s で 飽 和 し（Parker, 1981, 1982），ジャ1978；Harlin and Craigie，1978）などの事実は，上記のことを裏付けている。

イアントケルプの NO3 -N 吸収は2 5cm/s で飽和した海藻類の栄養塩の吸収速度と栄養塩濃度の間に（Gerard，1982b）。これらの研究に基づけば，一般的は，一般的に Michaelis-Menten 式（もしくは Monodに海藻類の成長にとって10cm/s 程度までの流速があの式，ただし通常 Monod 式は栄養塩濃度と成長速度

れば十分と考えられる（Hurd，2000）。

の関係を表現する場合に用いられる）で表現される双流動不足により海藻の一次生産が制限されているか

曲線型の関係があり，ある濃度下で吸収速度は飽和すどうか明らかにするためには，生育地における実測がる。海藻が示す最大吸収速度 Vm の大きさは高濃度必要である。Wheeler（1980）は，ジャイアントケル

下での栄養塩の吸収能力を示し，また，Vm の50% のプの群落内ではしばしば流動が生産の制限要因となっ吸収速度を与える栄養塩濃度 Ks（半飽和定数）は低ていると推測したが，Gerard（1982b）は，天然の藻濃度下の吸収能を示すとされ，ともにその種の栄養

体にボタン状の石膏塊を取り付け，その溶出から藻体塩環境への適応度や他種との競合力を示す生理的パ

表面の海水流動を把握した。その結果，生育地の藻体

ラメータとして使用されている。Ks 値については，表面の海水流動は，栄養塩吸収が飽和する2 5cm/s よ

低い値を示す種ほど低濃度の栄養塩を効率よく吸収でり常に大きかった。一般的に，海藻は付着器で海底にきるとされているが，Ks 値の大小は実際には Vm 値

固着する一方藻体自体は中層に保たれるため，小さなの大小にも影響を受けるため，双曲線の初期の直線

海水流動に対しても， はためき（flapping） 効果に部の傾きの大きさを示す Vm/Ks 値の方が，低濃度下より藻体表面の流動を高めることが出来る（Norton，の吸収能をよく表現している（Healey，1980）。さら

1982； Koehl and Alberte，1988）。また，栄養塩濃度に，Vm/Ks 値に代わり，生育地で実際に起こりうるの極めて低いハワイ・Kane ohe Bay に生育する緑藻

栄養塩濃度下の吸収速度を算出し，種間比較を行う

キッコウグサ場合もある（Wallentinus，1984；Hurd and Dring，

では，成長に関わる栄養塩フラックスのモデルが構築された。この1990）。

モデルより，
生育地の実際の成長率を維持するために，栄養塩の中でも NH4 -N の吸収については，ジャ窒素吸収においては5cm/s 以上，リン吸収において

イアントケルプ（Haines and Wheeler，1978）や紅Goro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHI
藻の，オゴノリ類アオノリ，オゴノリ類などでは，窒素制限下にある（D Elia and DeBoer，1978）など多くの種で藻体は窒素充足した藻体よりも速やかに NH4 -N を吸は高濃度下でも飽和せず，濃度の上昇に伴い吸収速収する（D Elia and DeBoer，1978；Fujita，1985）。

度も上昇する「拡散型」の吸収を示す。このような拡

また，冠水時にしか栄養塩を吸収出来ない潮間帯の海散型の吸収は，特に栄養塩が欠乏しがちな環境では，藻類は，干出した後栄養塩吸収能が増加することが知

動物類の排泄などにより突発的に供給された NH4 -Nられている（Thomas and Turpin，1980； Thomas

を 効 率 よ く 捕 捉 す る の に 適 し て お り（D Elia and，1987）。北アイルランドの潮間帯で帯状分布する種について，PO4 -P 濃度

μＭの下で吸DeBoer，1978），生態的な意義があると考えられてい

ヒバマタ類

る。

収能を比較したところ，潮間帯の高い位置に群落を作

多くの海藻類は NO3 -N と NH4 -N を同時に吸収する

り冠水時間の短い種ほど高い吸収速度を示した（Hurd

こ と が 出 来 る（Bird，1976；Haines and Wheeler，and Dring，1990）。ヒバマタ類は側糸（hyaline hair）

1978；Topinka，1978； 町 口 ら，1985）。 し か し，を形成し，表面積を大きくすることにより栄養塩吸収NO3 -N は吸収された後に関連酵素により NH4 -N まで能を高めたり（Hurd

還元されなければならず，同化されるまでに必要な明期下と同じ速度で NO3 -N を吸収することができる

エネルギーや律速する途中過程が多い（Thomas and（Topinka，1978）など，冠水時間の短い潮間帯でのHarrison，1985；Hernández

生育に適応した性質を有している。

，1993a；Larned

and Stimson，1996）。 多 く の 海 藻 類 で は NH4 -N の同種でも年齢や生育環境によって，栄養塩吸収能は方 が NO3 -N よ り も 速 や か に 吸 収 さ れ（Haines and

変化する。コンブ類

Wheeler，1978；Ryther成体（，1981/1982）， ミ ル（Hanisak and Harlin，1978） や 紅 藻，1993），また暗期下でも

の幼体（

齢）
は，

齢）と比較し，倍の速度で NO3 -N，NH4 -N を吸収する（Harrison，1986）。栄養塩環〜（D Elia and

境に勾配のある Nova Scotia 沿岸に生育するコンブ類

DeBoer，1978）のように高濃度の NH4 -N の存在によ

では，貧栄養の場所に生育する個体は，り NO3 -N の吸収が阻害される場合もある。一方で，

栄養塩の豊富な場所に生育する個体と比較し，NO3 -N

紅藻のアマノリ類（Thomas and Harrison，1985）や吸収に関して高いＶｍ値を有していた（Espinoza and褐藻のコンブ類（Harlin and Craigie，1978），ヒバマ

Chapman，1983）。日本海・京都府沿岸のホンダワラ

タ類（Topinka，1978）などでは NH4 -N の存在によ

類では，NO3 -N，PO4 -P 吸収能は種間で大きく異なる，オゴノリ類り NO3 -N の吸収はほとんど影響を受けないとされ，だけでなく，ヨレモク

種により反応性が異なるようである。同様のことは成でも大きく異なっており，前述の長に対しても言え，NO3 -N と NH4 -N のそれぞれを窒逆に富栄養化の進んでいる場所の個体が最も速い吸収素源とした場合，紅藻
ノリ類好ましく（DeBoer

では生育地間とは，オゴ速度を示した（西垣ら，2004）。このような生育地間では NH4 -N の方が成長にで見られる生理特性の違いは，遺伝的な分化に基づい，1978），褐藻類のヒバマタている（Espinoza and Chapman，1983）場合がある。

では両 DIN 下で成長に大きな差は無かった（Topinka
and Robbins，1976）。また，海水中に大量に存在す

3.1.3.

種の「機能形」と栄養塩吸収能

る有機態窒素・リンについても，多くの海藻類は吸前述のように，海藻類は同種でも生理状態や生育環

収・利用が可能である（Hanisak，1983；Tarutani

境で栄養塩吸収能が大きく変動する。しかし，第2章，2004；Hernández

，1993b）。しかし，尿素でレビューしたように，栄養塩環境の勾配もしくは変を与えた場合，ナガマツモ（Probyn and Chapman，化に伴い海藻植生が大きく変化する場合がある。した1983）やミル（Hanisak，1979a）で DIN を与えられがって，海藻植生と栄養塩環境との間には密接な関連

たときとほぼ同様の成長を示すとする報告がある一があると考えられ，植生を構成する主要種の栄養塩吸方，種によっては DIN と比較して大きく成長が劣る

収・利用特性を整理・類型化することにより，その生（DeBoer

育する栄養塩環境の理解に資することが出来ると考え，1978），もしくはほとんど成長に寄与

しない（Larned and Stimson，
1996）とする報告もあり，有機態栄養塩の利用能についても種により多様なよう
である。

られる。
海藻類は膜状，糸状の単純な形態の種から，多様な組織や器官を分化させた複雑な形態の種まで多様であ

栄養塩の吸収能は，同種間でもその個体の栄養塩

り，その多様性は緑藻・褐藻・紅藻を問わず，それぞ

履歴や生理状態などにより大きく変動する。アオサ，れの系統内で並行的に見られる。栄養塩の吸収は藻体

海藻類と栄養塩環境の表面で行われるので，概して体積に比して表面積

機能形の分類に基づいて北米南西岸の62種の海藻のの大きい形態の種の方が栄養塩吸収において有利であ

単位藻体重あたりの光合成を比較した結果（Fig. 5a）

り，形態の違いは栄養塩吸収能の違いにも反映していでは，グループ I が平均5.16 mgC/g/h と最も高く，ると考えられる。

最も低いグループ VI の0.07 mgC/g/h まで，グルー

Littler and Littler（1980） ら は， 海 藻 類 の 形 態 やプの順位に準じた生産力の差異が見られた（Littler

内部構造は，その種の生理生態的特性と密接に関連

and Arnold，1982）。特に I，II のグループの藻体はし，多様な生育環境下における適応過程で進化して柔らかく薄いが，藻体体積に対する表面積が大きくきたものとして論じている。彼らは，海藻類を系統

光受容や栄養塩吸収に有利であり，また藻体におけや生活史，生育場所などにより分類した従来の生活る光合成を行う細胞の割合も大きい。成長は極めて早形（life form）の概念に変わり，形態や藻体の内部

いが，藻体に物理的強度が無く植食動物にも食われや構造をより重視した機能形（functional form）の概すい。一般的に短命で大量の生殖細胞を放出し，環境念を提唱し，次のが好転したときに爆発的に増殖する opportunistic な群に分類している（Littler andArnold，1982；Littlerープ（Sheet-group）；，1983）。Ⅰ）膜状グル層から特性を有している。一方，藻体の形態・体制が複雑

層の薄い細胞層からなグループほど，単位藻体重あたりの光合成量が小なる膜状の形態の種。アオサ・アオノリ属やアマノリ

さい代わりに，固い藻体や化学的防御機構を獲得し属など。Ⅱ）糸状グループ（Filamentous-group）；単ており，物理的攪乱や植食動物の摂食に対し耐性を有列から多列の細胞からなる糸状体もしくは糸状体が細している。前者のグループと比較し成長は遅いが長命かく分枝した形態の種。イワズタ属，ジュズモ属，イで，植生遷移の後期に出てくる種が多い（Littler and

ギス属など。Ⅲ）分枝グループ（Coarsely-branched

Littler，1980；Littler and Arnold，1982；Littler− group）；皮層・髄層に分かれた細胞層からなる直.，1983）。

立した分枝状の形態を有する種。藻体は比較的肉厚

Wallentinus（1984）は，バルト海沿岸に出現するで強い。テングサ属，ソゾ属など。Ⅳ）革状グループ（Thick-leathery-group）；皮層細胞層が発達し，藻体は分厚く強度がある。複雑に分化した組織や器官を有している。コンブ類やホンダワラ類などの大型褐藻類が含まれる。V）有節石灰藻グループ（Jointed-calcare
ous-group）；石灰質に覆われた有節の直立した藻体を有する種。サボテングサ属，サンゴモ属など。Ⅵ）殻状グループ（Crustose-group）；岩礁や他生物の表面に着生する匍匐状や殻状の藻体を有する種。無節の石灰藻やイワノカワ属など（Fig. ４）。

Fig. 4. Macroalgal functional forms by Littler(1983). a;(I. Sheet-group), b;
sp.(II. Filamentous-group), c;(III. Coarsely branched-group), d;(IV. Thick leathery-group), e;(V. Jointed-calcareous-group), f;(VI. Crustose-group).

Fig. 5. Photosynthesis of 62 species and the
maximum NH4 uptake rate of 31 species
categorized into Group I to Ⅵ by Littler and Arnold(1982). Data from Littler and Arnold (1982) andWallentinus (1984) are utilized.

Goro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHI
海藻類を Littler ら（1983）の機能形（石灰藻・殻状タ

グループを除く）に基づいて分類し，既往文献と新貯留されている（Chopin

規実験結果から栄養塩吸収能を比較した。栄養塩吸あるが，研究例が未だ少ないようである。

で水溶性の有機態リン等の形で，1989）という報告が収のパラメータは同じ機能形グループ内，場合によコンブ類の夏季の成長は窒素制限を受けているが，っては同種内でも極めて変動が大きかったが，NH4 -N

冬季以降に栄養塩環境が好転すると成長率が増加す

吸収の Vm 値については，グループ I で515〜5731μ

るとともに，藻体内には大量の窒素が無機態のまま貯

gN/gDW/h，グループⅡで454〜4989μgN/gDW/h，留される（Chapman and Craigie，1977；Asare andグループⅢで182〜2031μgN/gDW/h，グループ IV

Harlin，1983；Mizuta

で40〜2209μgN/gDW/h とグループの順位に伴い低類下する傾向が認められた（Fig. 5b）。PO4 -P ，NO3 -N

μmoles/gWW，海水中の濃度の28,000倍を体内水中吸収においても同様の傾向が見られ，前出のグループに濃縮しており，NO 3 -N だけで藻体の総窒素含量のほど高濃度の栄養塩が供給されたときに迅速に吸収す1/3を占める（Chapman and Craigie，1977）。また，る能力が高い傾向が見られた。また，Vm/Ks 値につ藻体にはアミノ酸も貯留されており，春季に海水中いても前出のグループの方が高い数値を示し，低濃度の NO3 -N が枯渇した後も，コンブ類は体内に貯留し下でも栄養塩をめぐる競合で後出のグループより優位た無機態・有機態の窒素を利用しながら極めて高い成にあることが示唆された（Wallentinus，1984）。

長率をRosenberg ら（1984）は，
ナガマツモ（グループⅢ；

は春季はじめに NO3 -N を最大で150カ月程度維持する（Chapman and Craigie，

1977；Mizuta，1992）。この冬季における貯留

NO3 -N の形成は，同時期の栄養塩環境の好転とは逆

Wallentinus，1984） と 多 年 生 の ヒ バ マ タ 類（グループⅣ）で夏季の NH4 -N 吸収能を比較した。

，1992）。カナダのコンブ

年生のナガマツモは，多年生のヒバマタとに日射量の低下が光合成の制限要因となり，炭素同化物との供給のバランスが崩れるためとも考えられる

比較して高い成長率を示し，Vm 値，Vm/Ks 値につ（Chapman

いても倍大きい値を示した。ナガマツモは，栄素に依存した成長期間は，動物や微生物による栄養塩

養塩濃度の低い春季から夏季に発芽・成長しなければ再生を通じた窒素供給（Gerard，1982a）や「末枯れ」ならず，低濃度の栄養塩を効率的に吸収するとともに，部からの窒素のリサイクル（町口ら，1985；Mizuta

動物の排泄などによる栄養塩の高濃度の「パルス」も，1994）を考慮に入れていない過大評価である

利用するなど，短期間で大きく変動する栄養塩環境にことも示唆されている。しかし，この窒素貯留能がコ適応している。一方，ヒバマタは冬季にはほとんど成

ンブ類の春季の成長を維持し，高い年間生産力を支え

長せず藻体内に栄養塩を貯留し，春季以降に活用する

る上で大きく貢献していることは間違いない。

〜，1978）。また，

カ月という貯留窒ことが出来る。ヒバマタは，吸収した栄養塩を即成長

Gerard（1982a）は，DIN が最大3μM 以上の沿岸に回さなければならないナガマツモと比較し，より長域から，1μM 以下の沖合域にジャイアントケルプ

期の栄養塩の変動に適応しているといえる。栄養塩のを移植し，その成長と藻体の窒藻体内貯留能は生態学的に極めて重要であり，次節で素含量を追跡した。成長率は，移植後概説する。

より若干低い程度で維持されたが， 週間目に急落し，週間は沿岸域

また，その期間に葉状部の窒素含量は2 2〜3 5％乾重
3.2.

栄養塩の藻体内貯留とその生態学的意義から0 8〜1 2％乾重まで減少した。この結果より，移植前の藻体内窒素の58％が，貯留窒素として貧栄養下

海藻類は体内に吸収した栄養塩を新組織の形成に用での新組織の形成に用いられたとしている。また，天いるとともに，余剰の栄養塩を貯留し，海水中の栄養

然の

が，最大

塩が欠乏した際に活用する。吸収した栄養塩をどのよることから，

週間程度は貯留窒素に依存して成長がうな物質として貯留するか，また，貯留した栄養塩に継続できるものと推測された。

〜％の窒素を有していでは，藻依存して成長を継続できる期間などは，種により異な体内の総窒素含量のっている。

（Gerard，1982a；Zimmerman and Kremer，1986）や，海藻類の栄養塩の貯留に機能している物質として〜10％に寄与する遊離アミノ酸

非組織タンパク質（Gerard，1982a）が主要な貯留窒

は，窒素の場合，無機態窒素そのもの，遊離アミノ素であり，NO 3 -N のプールは極めて小さい。一方，酸（大房ら，1977），また，光合成色素であるフィコ

同属のエリスリンなどのフィコビリン蛋白質（Bird，

して NO 3 -N の含量が大きく変動し，総窒素含量の181982）などが知られる。リンについては，紅藻ツノマ％程度になることもある（Wheeler and Srivastava，では，アミノ酸態窒素に比較

海藻類と栄養塩環境
1984）。

の生育地では，表層海水中ので 培 養 し た と こ ろ，

日 で 枯 渇 し た（Thomas andNO 3 -N 濃度が最大で23μM 以上になるので（Wheeler

Harrison，1985）。アオサと同じく藻体の薄い膜状のand Srivastava，1984），

アマノリ類は成長率が大きく，貯留した窒素に依存での生育環境に比べて栄養塩が多いことも関連するのかもしれない。
紅藻オゴノリ類

きる期間は短いと考えられる。

では，フィコエリスリ

一般的に，成長が早く，吸収した栄養塩の回転率

ンの含有量は低光量下で上昇し，光エネルギーの効率に比して貯留量が小さい種は，体内貯留に依存でき的な捕捉に役立つ。一方，光条件が好転すると，余剰る期間は短く，低栄養塩状態が続くことへの耐性がのフィコエリスリンは急速な成長に伴う窒素不足を軽低いものと考えられる。逆に，成長は遅いが，相対減するために活用される（Lapointe，1981； Lapointe

的に貯留量が大きい種は耐性が高くなると予想されand Duke，1984）。十分な栄養塩濃度のもと，低光量る。 し た が っ て，Littler and Littler（1980），Littler

適応させたオゴノリ類

は，高光量下の藻and Arnold（1982）による海藻類の機能形グループ間

体の倍のクロロフィル a およびフィコエリスリン含で，単位時間あたりの光合成量や栄養塩吸収量の大小量を有した。しかし，両藻体を十分な光量下で育成しに傾向が認められたように，体内貯留に依存できる期たところ，同様の生長を示した（Lapointe，1981）。

間についても差があることが予想される（Rosenberg

また，栄養充足させた

and Ramus，1982；Rosenberg

を窒素量を制限した，1984）。これま培養条件で育成したところ，藻体の成長が窒素制限をでに解明された海藻類が体内に貯留した窒素で成長示すまで〜10日間かかり，その間フィコエリスリンを継続できる期間は，グループ I のアオサ，アオノリ

含量は減少した（Lapointe and Ryther，1979）。これ類で10日程度（Fujita，1985），グループⅢ〜Ⅳのオ

らの事実は，フィコエリスリンは，弱光もしくは補色

ゴノリ類（Ryther

馴応用の光アンテナという主たる機能の他，窒素貯留

ヒ バ マ タ 類（Rosenbergという副次的機能も有していることを示す（Lapointe，類（Scaffelke and Klumpp，1998b）， ジ ャ イ ア ン ト

1981）
。

ケルプ（Gerard，1982a）で数週間程度，コンブ類でRosenberg and Ramus（1982）が，オゴノリと緑藻

1981/1982；Fujita，1985），.，1984）， ホ ン ダ ワ ラ

カ 月 程 度（Chapman and Craigie，1977；Mizuta

アオサの藻体内の可溶性窒素分の季節変化を調べたと，1992）である。これらの結果は，手法や用いころ，両種において遊離アミノ酸が窒素プールとしてられた材料の履歴も異なり単純比較は出来ないが，最も重要であった。しかし，可溶性窒素分の含量はオ

前述の機能形の仮説に適合する傾向を示している。海ゴノリの方がはるかに多く，季節によっては蛋白質が藻類が貯留した栄養塩に依存できる期間は，栄養塩濃半分を占め，さらにその程度がフィコエリス

度が短期間に大きく変動する環境や，逆に季節変化なリンであった。一方，アオサの可溶性窒素分におけるど比較的長期の時間的スケールで変動する環境など，

蛋白質含量は多くて15％程度であった。成長率は概し

栄養塩供給の頻度と量に応じてその種の生存に関わるてアオサの方が高いが，アオサの成長と窒素含量は栄ので，生態学的に極めて重要である（Fujita，1985；

養塩の供給に伴って大きく変動したのに対し，オゴノ

Shcaffelke and Klumpp，1998b）。

分のリのそれらはより安定していた。
スペイン・マラガの紅藻チシマクロノリ

3.3.

藻体の窒素・リン含量が示す情報

は， そ の 繁 茂 期 に 藻 体 中 に NO 3 -N を 最大で200μmol/gDW 蓄積し，海水中と比較しその濃前述のように海藻類が体内に貯留する栄養塩は，藻縮率は42,000倍にもなる。同地の海水の NH 4 -N 濃度

体が含有する全窒素・リン含量のうちのかなりの部分

は，6 8〜17 6μM と NO 3 -N 濃 度（1〜6 7μM） にを占める場合がある。したがって，藻体が含む総窒素

比して極めて高い。これらの栄養塩は藻体に吸収さあるいはリン含量を測定することにより，海藻類の「栄れた後，エネルギー効率の良い NH 4 -N から先に利用養状態」の簡便な指標とすることが可能である。また，され，回転率の低い NO 3 -N が蓄積される。海水中の海藻類の栄養状態は海水中の栄養塩濃度の影響を受

NH 4 -N 濃 度 が

μM 以 下 に な る と，NO 3 -N を 還 元けるので，窒素・リン含有量は海藻類が生育する栄養する硝酸還元酵素（nitrate reductase）が活性化し，塩環境の指標ともなる。藻体の窒素・リン含量は海水

藻体内の NO 3 -N の急速な利用が進む（Hernández

中の DIN，DIP 濃度と相関する（Asare and Harlin，，1993a）。カナダの British Colombia で採集された同属のアマノリ類

1983；Wheeler and North，1981）場合が多いが，短でも12μmol/gWW

期的に栄養塩濃度が大きく変動するような生育地での NO 3 -N を貯留していたが，窒素源を含まない培地

は，むしろ藻体の窒素・リン含量の方が，「履歴」とGoro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHIして海藻類にとっての栄養塩環境をより的確に反映す

海 草 類 の 炭 素・ 窒 素・ リ ン 含 量 比 を レ ビ ュ ー し た

る場合もある。

Atkinson and Smith（1983）は，熱帯域などの低栄養

水生植物の窒素・リン含量やその相対的比率は，塩海域と比較的高栄養塩の海域の海藻・海草類の間

分 類 群 や 種 に よ っ て 大 き く 異 な る（Niel，1976；に，分類群や種間の差異をマスクするレベルの窒素・Atkinson and Smith，1983；Duarte，1992）。世界各

リン含量比の違いを見出している。異なる生育地の個地で測定された169種の水生植物の炭素・窒素・リン

体群，場合によっては多くの種を含む群集の栄養塩環

含量比をレビューした例（Duarte，1992）では，植境を相対的に評価するとき，窒素・リン含量は利便性

物プランクトンの炭素・窒素・リン含量比の中央値が，の高い指標であり，多くの生理生態学的な研究に用いその増殖に理想的な Redfield 比の106：16：1（モル比）

られている（e.g. Lyngby，1990）。

に近い110：16：1であったのに対し，seagrass 海草

窒素・リン含量は同一種でも季節的に大きく変化

類は435：20：1，また，海藻類は，800：49：1であっ

し，栄養塩濃度の季節変化の影響の他に，海藻類がそた。貧栄養の熱帯・亜熱帯海域で採取されたサンプルの生活史の中でどのステージにあるか，すなわち成長の結果を多く含むことにもよるが，海藻類は植物プラ期にあるか，もしくは休眠期や成熟期にあるかなどでンクトンや海草類と比較して窒素，リン含量ともに相異なる（Niel，1976）。Table 2に既往知見による海藻

対的に少なく，多くの天然の個体群が栄養塩不足の環類の単位乾燥重量あたりの炭素，窒素，リン含量（％境下にあると推測されている（Duarte，1992）。

DW）の年間の変動幅を示した。一般的に，窒素，リ

ま た， や は り

箇 所 の 生 育 地 か ら92種 の 海 藻・ン含量は，組織の骨格の主要成分である炭素よりもTable 2. Seasonal ranges in carbon, nitrogen and phosphorus content (%DW) in macroalgae.
*; data were read on the original figures

海藻類と栄養塩環境
相対的な変動幅が大きく，年間に数倍のオーダーでけていると推測された（Hanisak，1979b）。

変動する。また，同一の生育地においても，種により成長に対する窒素・リン含量の飽和境界値は，一般

季節的な変動幅は大きく異なる（Asare and Harlin，

的に栄養塩以外の要因が制限とならないような実験条

1983；八谷ら，2008）。窒素含量においては，褐藻類件下で求められるので，単一の境界値を様々な未知ので＜要因が作用する天然の個体群に適用する場合の問題も〜％程度の範囲で変動するのに対し，緑藻・紅藻類では＜〜％程度の範囲で変動し，最小・最指摘されている（Lapointe and Duke，1984）。前節

大値とも褐藻類と比較して大きい傾向がある。また，に詳述したオゴノリ類

リン含量の年変動の知見はより少ないが，0 05〜1％する光環境に対し，光合成色素とタンパク質の集合体

以上の範囲で変動している（Table 2）。

である光合成ユニットの数を調節し対応している。低は，変動

このように大きく変動する窒素・リン含量を海藻類

い光量下ではユニット数を増加させ，光合成能が最大の栄養状態の指標として用いる場合，どの程度のレベとなるように光順応を行っており，このような藻体はルであれば足りているのか，
また，
不足しているのか，

十分な光量下で生育した藻体よりも多くの窒素を含み目安となる数値が必要である。栄養塩制限下にある植（Lapointe and Duke，1984），境界値も高いと考えら物プランクトンの細胞内の栄養素含量と増殖速度の関れる。また，海藻が急速に成長する時期や成熟期，休係は，ある含量で増殖速度が飽和する直角双曲線型の眠期などにある場合それぞれ必要とする栄養塩量も異モデル（Droop のモデル）で表現出来る。同様に，海なり，窒素・リン含量の成長飽和境界値も異なるはず

草・海藻類においても，成長が飽和する藻体内の窒素・である。また，アオサ類

リン含量の境界値（critical nitrogen or phosphorus1989） や 褐 藻 ナ ガ マ ツ モ（Probyn and Chapman，level） が 存 在 す る（Gerloff and Krombholz，1966；1983）では，NO 3 -N と NH 4 -N をそれぞれ基質としたHanisak，1979b）。Hanisak（1979b） は ミ ル

場合では異なる成長飽和境界値が得られており，天然の成長率とその窒素含量の関係を調べ，窒素（Fujita，の個体群への適用はより複雑である。

含量が乾重量あたり1 9％に達するまで成長は直線的

しかし，それにも関わらず，ある種の成長におけに増加するが，それ以上では成長は飽和することを明る窒素・リン含量の成長飽和境界値が把握されていれらかにした（Fig. 6）。この成長が飽和する境界より窒ば，その海藻の栄養状態や生育する栄養塩環境を推定

素含量が低い場合，藻体の成長は窒素制限を受けておする上で便利であることは間違いない。これまでの研り，またそれ以上の場合は余剰の窒素が体内で貯留さ究事例では，栄養塩以外の要因が制限要因となっていれているということになる。米国・ロードアイランドる時期には体内貯留が形成されており，栄養塩制限は

州沿岸の天然のミルの窒素含量は，夏季に成長飽和境問題にならない場合がほとんどである。

界値を下回ることから，同時期の成長が窒素制限を受

これまでに，いくつかの種で窒素・リン含量の成長飽和境界値が明らかにされている（Table 3）。未だ事例は少ないものの同値は種により差があり，褐藻類に比べ緑藻類のほうが高く，また，アオサ・アオノリ類のように形態が単純で成長が速い種で高いという，
Littler and Littler（1980）の機能形による分類に沿った傾向も見いだされる。多くの場合 Hanisak（1979b）と同様に，窒素・リン含量が成長飽和境界値を上回
るか下回るかにより天然の個体群の栄養状態の把握が試みられており，同一生育地の異なる種間や，同一種の異なる個体群間で，栄養塩制限状態に差異があることが明らかにされている（Wheeler and Björnsäter，Fig. 6. Two examples of relationship between tissue
nitrogen (%DW) and macroalgal growth. a;from Hanisak (1979b). Growth is indicated asincrease in weight (mg in DW) during 21-day-culture.
b;under NH4 for nitrogensource from Probyn and Chapman (1983). Growth isindicated as specific growth rate ( week-1).

1992；Schaffelke and Klummp，1998a； Hwang，2004）。
窒 素・ リ ン 含 量 だ け で な く，N/P 比 に よ り 海 藻が 窒 素 制 限 を 受 け て い る か， リ ン 制 限 を 受 け てい
るか把握する試みもなされている（Björnsäter and
Wheeler，1990；Wheeler and Björnsäter，1992）が，明らかにされた種の事例が未だ少ない。また，成長がGoro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHI
Table 3. critical nutrient contents for growth of macroalgae

飽和する境界値だけでなく，藻体が含有する窒素・リ

成長や光合成が見られる濃度レベルである，と定義でン量の最小レベル（subsistent level；生存境界値）もきるであろう。実際に，天然の生育地でどのくらいの

いくつかの種類で明らかにされている。これは，藻栄養塩濃度が必要か，科学的に解明された例は少ない

体組織を維持するのに必要な最小限の窒素・リン含量と思われる。しかし，海藻類の成長または光合成が飽であり，窒素の場合，褐藻のナガマツモやヒバマタ類

和する栄養塩濃度については，いくつかの種類で実験（Rosenberg，1984），ホンダワラ類で0 3〜0 8％

的に明らかにされている。Table 4に，既往文献にお，2004），コンブ類で1 3％（Chapman

ける上記の定義による栄養塩濃度を示した。それぞれ（Hwang，1978； Mizuta，1992），緑藻ミルで0 8％（Hanisak，1979b）， シ オ グ サ 類 で1 2 ％（Gordon，1981），またリンの場合，シオグサ類（Gordon，1981）， ア マ ノ リ 類（Hernández
やホンダワラ類（Hwangの実験は異なる手法で行われているので，その結果の正確な比較は困難である。しかし，大まかな分類群ごとの傾向は見出すことが出来る。

，1993b）

コンブ類やホンダワラ類など，大型褐藻類で成長が，2004）などで0 05％

飽和する栄養塩濃度は種によりばらつきは認められ以下の値が得られている。生存境界値についても，るものの，おおよそ DIN で海藻類がどの程度の栄養塩欠乏に耐えられるのかを明められたらかにするために重要な指標であると考えられる。窒μM である（Table 4）。特に「適正」DIP については

素・リン含量の成長飽和境界値，生存境界値とも明ら知見が少なく，低栄養塩環境に適応した熱帯・亜熱帯かにされた種類は未だに少なく，特に我が国の海藻類域のホンダワラ類についてのみの値であるので過小評についてはほとんど明らかにされていない。今後，少価の可能性がある。しかし，これらの適正栄養塩濃度

なくとも主要種についてはこれらの基礎的な知見を集の範囲は，第積する必要がある。

養塩濃度の高い時期の値（Table 1）とほぼ等しい。

3.4.

〜15μM（生育地で求の値は除く），DIP で0 25〜0 75

章でレビューした温帯海域の比較的栄

ヒバマタ類（Topinka and Robbins，

一次生産の「適正栄養塩」レベルについて論じ

1976）の例では，実験でμM および35μM のた例

件の DIN 濃度しか設定されていないが，成長は35μ条

M の方が良好であり，他の褐藻類に比較して適正濃本報文の冒頭において述べたように，近年の瀬戸内度が高い。前節までに述べたように，潮間帯に生育す

海域の栄養塩レベルの低下に伴い，持続的な漁業生産

るヒバマタ類はその生育環境の特殊性から，他の漸深を保証する「適正栄養塩」レベルの把握が求められて帯に生育する海藻類とは異なる性質を有しているのかいる。海藻類にとっての「適正栄養塩」レベルとは，もしれない。最適 DIN 濃度が1 5〜2 0μM と低いジ

まず水中の DIN や DIP が制限要因とならず，最大のャイアントケルプ（Zimmerman

海藻類と栄養塩環境
Table 4. Suitable nutrient concentrations under which the maximum growth or photosynthesis is attained

and Kremer，
1986）の例は，生育地（カリフォルニア・

Wheeler and Weidner，1983）。しかし，生育地の St.

Santa Catalina Is.）において，Monod の直角双曲線

Margaret Bay では，冬季のモデルで表現できた海水中の NO 3 -N 濃度と藻体の成度下で貯留が形成されている。これは，生育地では冬長の関係から，成長が飽和する濃度として求められた

季に栄養塩制限が解除され藻体は急速に成長するが，ものである。

実際は低い光量や水温などが光合成の制限要因とな

緑藻類については，成長が飽和する DIN 濃度は17〜μM の NO 3 -N 濃って，炭素と窒素の同化速度に差が出た結果，窒素貯〜63μM，DIP 濃度は6 5〜19μM と，褐藻類と比較留が形成されるものと考えられる（Chapman

して高い傾向があった。アオサ類やミルでは特に高1978）。他要因が制限要因とはならない実験下で把握

く，やはり第章でレビューしたように，富栄養化

された適正栄養塩レベルは，生育現場における適正栄が進行した環境はこれらのグリーンタイドの原因とな

養塩レベルと比較して過大評価気味であると考えられる海藻類に有利であることを裏付けている。紅藻オゴ

る。

ノリ類

と

，

カリフォルニア沿岸のジャイアントケルプ

について，窒素源と成長の関係を調べた DeBoer ら

では，NO 3 -N の吸収モデルから（1978）の論文では，藻体による吸収を受けた後の栄藻体の成長の維持に必要な現場海域での NO 3 -N 濃度

養塩濃度と成長の関係を図示している。それによるが算出されている（Gerard，1982c）。同地では，湧と，両種の成長が飽和する DIN 濃度はそれぞれ1 5

昇や陸水流入の時期を除き，NO 3 -N 濃度はしばしばおよび0 7μM 程度とされているが，供給された DIN

μM 以下となり低いが，天然の個体群は％/日（NO 3 -N+NH 4 -N）濃度はいずれも5 3〜5 5μM 程度

程度の成長率を示す。藻体内には窒素貯留も形成さである。Table 4には供給時の DIN 濃度を示した。

れていることから窒素制限は起こっていないと考え一般的に，実験室内で成長と栄養塩濃度との関係をられ，光など他要因が成長の制限要因となっている調べるとき，光や温度，流動など他の諸要因についてことの他，NH 4 -N の効率的な活用の可能性が考えらは十分な条件を与える。したがって，これらの実験のれている。モデルからの見積もりでは，2μM 程度の結果から，複数の環境要因が大きく変動し，時には制NO 3 -N のみで十分この成長率を支えることが出来る

限要因となる天然の生育地の「適正栄養塩」を論じとされている（Gerard，1982c）。この値は，分類上ることが困難なのは言うまでもない。例えば，実験条

近いコンブ類において実験室内で求められた成長が飽

件下のコンブ類

和する NO 3 -N 濃度（5〜10μM）より低く，天然個体の成長は，〜10μM の NO 3 -N 濃度で飽和し，窒素の体内貯留は群の成長データから求められた成長飽和濃度1 5〜2 0

20μM 以 上 で 形 成 さ れ る（ChapmanμM（Zimmerman and Kremer，1986）にほぼ等しい，1978；

Goro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHI（Table 4）。

鎖性が強く湾奥に流入する太田川の影響を強く受け，また，南部海域は湾口部を通じて隣接する安芸灘，伊第章

瀬戸内海の藻場の栄養塩環境とその相対評価

予灘との海水交換の影響を強く受けている（橋本ら，1994；山本ら，2002）。

これまでに，世界の各海域の様々な海藻類の生育地

浅海定線調査によると，1973〜2002年の広島湾の栄の栄養塩環境について既往知見をレビューした。また，

養塩濃度の年平均値は，DIN で表層5 67μM，底層5 60

海藻類による栄養塩の吸収や貯留に関する既往知見，

μM で，瀬戸内海の中では表層は大阪湾に次いで，さらには，海藻類のを判断する上での藻また，底層は大阪湾，播磨灘に次いで高い。また，

体の窒素・リン含量の有効性について整理した。ここ

DIP 濃度は表層0 33μM，底層0 51μM で表層は大阪

では，これらの情報をもとに，これまで我々の研究所

湾，播磨灘に，底層は大阪湾に次いで高い（独立行が主には広島湾で取得した栄養塩のモニタリングデー

政法人水産総合研究センター瀬戸内海区水産研究所，

タ，また，藻場海藻の窒素・リン含量に関するデータ

2005）。大阪湾が突出しているものの，広島湾の栄養を整理し，瀬戸内海の藻場の栄養塩環境の相対的な評

塩レベルは瀬戸内海の平均より上であり，DIN，DIP

価を行った。

とも最も低い周防灘の

栄養状態

〜

倍の濃度である。ただし，浅海定線調査における広島湾の調査点は，全て広4.1.

既往資料における瀬戸内海・広島湾の栄養塩環

島県側，すなわち阿多田島より湾奥側にあり，太田川

境と藻場分布をはじめとする河川流入の影響が大きいものと考えられる。

広島湾は，水産庁の海域区分では安芸灘に含まれる

一方，藻場については，長期的な変遷を詳細に追跡が，本論では環境省の海域区分に準じた寺脇ら（2002），できる資料は存在しない。わずかに1960年，1966年の

内村ら（2003）に従い，広島県・倉橋島と山口県・屋アマモ場の分布（内海区水産研究所資源部，1967）や，

代島，および本州側の海岸線に囲まれた海域を広島湾

1971年のアマモ場・ガラモ場の分布（南西海区水産研とする（Fig. 7）。広島湾では，厳島と西能美島の間に究所，1974），また，1978年，1989〜1990年に実施さある那沙美瀬戸を境界に北部と南部では海況特性が大れた環境庁（現環境省）の第きく異なることが明らかになっており，北部海域は閉全基礎調査のタイプ別の藻場分布に関する報告（環境回，第回自然環境保庁自然保護局・㈶海中公園センター，1994）があるのみである。
第回自然環境保全基礎調査の結果では，1989〜

1990年時点で，上述の定義における広島湾にはアマモ場254ha, ガラモ場171ha が存在したが，そのうちそれぞれ67，87％が岩国市や屋代島，倉橋島南岸などを主にした湾央域から湾口域にかけて存在していた（寺脇ら，2002；内村ら，2003）。特に，ガラモ場をはじめとする岩礁性藻場は湾口に近い島嶼部に多かった。
広島湾における，岩礁性藻場の植生の特徴とその分布様式については寺脇ら（2001）にまとめられている。すなわち，湾の最奥域から厳島にかけては，砂泥質の海底が卓越することもあり，緑藻アナアオサや紅藻のマクサが潮間帯から漸深帯上部に優占する。特に，厳島から湾の奥側にかけては，1990年代にアオサ類の大増殖（グリーンタイド）が社会問題となった（Uchimura，

2004）。湾奥域の局所に限定すれば，アオサ類はアマFig. 7. Monitoring sites of nutrient in seawater(Maruishi, Itsuku-shima- and Yashiro-jima Is.)and sampling sites of macroalgae (Maruishi,
Nishi-Nomi-jima-, Atada-jima- and Yashiro-jima Is.) .

モ場・ガラモ場をしのぐ現存量・年間生産量を有していると見積もられている。一方，湾央域の阿多田島から湾口域の屋代島にかけては，深所まで岩礁が続く場
所が増え，ヒジキ，

年生ホン海藻類と栄養塩環境
ダワラ類のアカモク，多年生ホンダワラ類のノコギリモクなどのホンダワラ類（ガラモ）が，潮間帯から水深m 付近まで帯状に群落を作り，さらにそれより深所にはアラメと近縁のクロメが10m を越える水深まで優占する。広島湾全体では砂泥域に群落を作るアマモによるアマモ場の面積が最も大きいが，ホンダワラ類の単位面積当たりの現存量・生産量が際だって大きいため，藻場全体の年間生産量における貢献度はガラモ場が最も大きい（寺脇ら，2002；内村ら，2003）。
4.2.

広島湾の藻場周辺の栄養塩環境

広島湾の湾奥から湾口にかけて，カ所（廿日市市丸石，厳島，屋代島）の藻場周辺で観測した栄養
塩濃度の季節変化を Fig. 8および Fig. 9 に示す。丸石
では1999年11月から2006年

月までほぼ

週間から

カ月間隔で，また，厳島と屋代島では2002年

月から

2003年

カ月に

月まで各月，その後2004年

月まで

Fig. 8. Change in nutrient concentration in seawaterat Maruishi (Hatsuka-ichi, Hiroshima) from 1999 to
2006.

回の頻度で表層海水を採水し，栄養塩自動分析装置
TRAACS2000（ブラン・ルーベ社製）で分析した。
湾最奥域の丸石（Fig. 8）では，観測期間に DIN が0 74〜18 96μM の範囲で変動し，観測期間を通じた
平均は6 04μM であった（Fig. 8）。また，DIN における NH 4 -N の占める割合は平均で32 5％であった。
一方，DIP は0 04〜1 30μM の範囲で変動し，観測期間を通じた平均は0 45μM であった（Fig. 8）。DIN，
DIP とも春季から夏季に比較的低く，月以降上昇

し，冬季にかけて比較的長期間高レベルで維持される季節変化が見られた。春季から夏季の低レベル期には，DIN で2μM 以下，DIP で0 2μM 以下になるが，明らかに降雨の影響と思われるパルスが見られ，特にDIN は頻繁に10μM 以上に達した（Fig. 8）。また，
特に DIP で顕著であるが，1999年以降秋季からの濃度の上昇のタイミングが年々遅れるとともに，ピークのレベルも徐々に低下していく傾向が見られた。この秋季から冬季の栄養塩レベルの低下の原因についてはFig. 9. Change in nutrient concentration in seawaterat Itsuku-shima Is.（ ● ）and Yashiro-jima Is.（ ○ ）from 2002 to 2004.

不明であり，また，観測期間も短いために統計的な解析は不可能であった。
一方，厳島および湾口部の屋代島（Fig. 9）の藻場の変動範囲は0 26〜4 01μM，平均で1 57μM であり，周辺の栄養塩濃度は，同じような季節変化を示すもNH 4 -N の占める割合は平均で28 9%，また，DIP の変のの，総じて湾最奥域の丸石に比較しかなり低かった

動範囲は0 05〜0 53μM で，平均で0 25μM であった

（Fig. 9）。厳島の DIN の変動範囲は0 14〜6 05μM，（Fig. 9）。観測の頻度の問題もあるが，広島湾の最奥

平均で1 99μM であり，NH 4 -N の占める割合は平均域からそれほど距離が離れていない厳島で，すでに春で25 6%，DIP の変動範囲は0 04〜0 63μM で，平均季から夏季の河川水の流入による顕著なパルスは確認

で0 25μM であった（Fig. 9）。また，屋代島の DINできなかった。また，DIP 濃度は，厳島と湾口域の屋Goro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHI
代島の藻場でほぼ同レベルであった。

整理した他海域の海藻の窒素・リン含量の既往知見とこれらの結果を浅海定線の調査結果（独立行政法人を比較した。比較に供した海藻類は，広島湾奥域の廿

水産総合研究センター瀬戸内海区水産研究所，2005）

日市市丸石の人工護岸に着生するアナアオサ，およびと比較すると，湾奥域（丸石）の藻場の栄養塩濃度は

広島湾央から湾口域の阿多田島，西能美島，屋代島の同報告書の広島湾のレベルとほぼ同様なのに対し，厳ガラモ場の海藻類である。

島より外側の湾央〜湾口域では栄養塩濃度は大幅に低

アナアオサについては，1999年11月から2001年11月

下し，伊予灘などに近いレベルになっている。湾奥域

までほぼ毎月１回現存量調査を行った際（Uchimuraに限れば，その栄養塩レベルの季節変動の範囲は，第，2004）乾燥保存した藻体について，CHN コー

章で概観した亜寒帯・温帯域の比較的栄養塩が豊富

ダー MT-5（YANACO 社製）で藻体内窒素含量を分な海域に匹敵するが，湾央〜湾口域にかけては，他海析した。また，ガラモ場の海藻については，2006年

域と比較しても必ずしも高いものではない。前述のよ12月及び2007年１月に，上述のうに広島湾の岩礁性藻場のほとんどは湾央から湾口域

ダワラ類およびその下草として生育していた計18種に分布しており，相対的に栄養塩の少ない環境下にあ44株（Table 5）の海藻を乾燥粉末化し，元素分析計るといえる。

Flash EA1112（Thermo 社製）で炭素・窒素含量を，4.3.

窒素・リン含量に見る広島湾の海藻類の栄養状（Wheeler and Björnstäor，1992) でリン含量を分析し態た。ガラモ場の海藻については冬季島で採集したホン

またペルオキソニ硫酸カリウム酸化法を改変した手法
回の分析のみであるが，サンプリングを行った12月から月は多くの

それでは，実際に広島湾の藻場を構成する海藻類は藻場の海藻の成長期にあたる。特にホンダワラ類につどのような栄養状態下にあるのか？湾内で採集された

いては，成長期を経て冬季の終わりから春季にかけて主要な海藻類の体中の窒素・リン含量と，前章までに現存量は年間最大となって成熟し，Table 5. Carbon, nitrogen and phosphorus contents of each macroalgal species in
Hiroshima Bay. At; Atada-jima Is., No; Nishi-nomi-jima Is., Ya; Yashiro-jima Is.

年生種のアカモbeds in海藻類と栄養塩環境
クは藻体全体が，また，多年生種は主枝の部分が夏ました。ジョロモク

でに流失する。したがって，
12〜月の栄養塩環境は，ダワラ類（Fucales）では，C・N・P 含量はそれぞれ

広島湾のガラモ場の一次生産において極めて重要であ28 7〜35 6％，2 3〜3 7％，0 19〜0 37％の範囲にあっると考えられる。

た。藻体成分が特殊な有節石灰藻（Niel，1976； 吉田

アナアオサの窒素含量の季節変化を現存量の季節変化（Uchimura

ら，2001）のウスカワカニノテ

も含むホン

を

，2004）とともに Fig. 10に示除いた他の海藻類の C・N・P 含量は，それぞれ25 4す。人工護岸等に着生するアナアオサは，10月以降秋〜36 0％，2 2〜3 3％，0 21〜0 27％の範囲であった。

季に新芽が出現して少しずつ成長し，月にホンダワラ類の C・N・P 含量について，調査地間で年間最大の現存量になる。その後急速な流失が進み，比較したところ（Table 6），西能美島のホンダワラ類

夏季

月から

月以降はほとんど流失してしまう。この現存量は窒素・リン含量とも若干低い傾向にあったが，調査の年間サイクルに合わせ，窒素含量も秋季〜冬季は比地間で有意な差異は認められなかった。ホンダワラ類

較的高く，現存量が年間最大値に達し減少に転じる春のアカモクとマメタワラについて種間比較をしたとこ

季〜夏季には低下するという，不明瞭ではあるが水中ろ，窒素，リン含量に有意な差（t 検定 , p<0 05）がの栄養塩濃度の変動にほぼ符合した季節変化を示した

見られたので，本調査の地理的範囲では種間の差の方（Fig. 8，10）。2000〜2001年のシーズンは，藻体の窒が大きいものと考えられた。広島湾の海藻類の CNP

素含量が前年に比して高いにも関わらず，現存量の増の比率（モル比）の平均は348：28：1（Table 6）で加は低かった。これは栄養塩（少なくとも窒素）以外

あり，Atkinson and Smith（1983）の海藻類の値だけの要因が制限要因となっていたのだろう。Fig. 10にの平均値660：38：１，Duarte（1992）の大型藻類のは，比較のために Table 3で示した他海域の海藻の窒平均値800：49：1と比較し低かった。すなわち，これ素含量の成長飽和境界値も示した。破線 a はアオサ類
種のつの値の平均値2 9，破線Ｂは熱帯性種のキ

ッコウグサを除く緑藻の平均値2 3である。どちらの基準をとっても，アオサの現存量が増加の中途にある月以降，広島湾のアオサ

藻体中の窒素含量はこれらの既往知見による成長飽和
境界値を大幅に下回っている。前節で述べたように広島湾奥域では，瀬戸内海の他海域や湾内の他の場所と比較して栄養塩濃度が高い。しかし，そのレベルは，第章で概観したグリーンタイドが起こっている他海域に比べ必ずしも高くはなく，また，春季以降，降雨時のパルス的な供給を除き栄養塩濃度は大幅に低下する。

月以降は水温が上昇に転じ，日射量も増加する

が，Fig. 10を見る限り，アオサには比較的強度の栄養塩制限（特に窒素）が起こっており，必ずしもその潜在的な生産力を発揮できていない可能性がある。
ガラモ場の海藻種ごとの CNP 含量を Table 5に示

Fig. 10. Seasonal changes in tissue N content（ ■ ）and biomass（○ ; from Uchimura
2004）ofat Maruishi (Hatsuka-ichi, Hiroshima). LineA indicates mean critical tissue N for growth (2.9)
of 2species and Line B indicates mean critical
N (2.3) of all Chlorophyta except forinTable 3 .

Table 6. Mean tissue CNP contents and ratio in macroalgae at 3 sites in Hiroshima Bay

Goro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHIらの報告と比較して，窒素，リン含量の双方が相対的

モ場の海藻には豊富に窒素・リンが含まれており，少に高いものと考えられた。

なくとも成長期に強度の栄養塩制限は起こっていない

さらに，絶対量を評価するために，サンプルの窒素・リン含量のそれぞれについて NP 比（モル比）を横軸と判断した。
しかし，クロメや多年生ホンダワラ類，にとってプロットし，既往知見の窒素・リンの成長飽

マクサなどの多年生小型海藻については，春季以降

和境界値との比較から窒素制限・リン制限の判定を試の栄養塩環境についても評価する必要がある。吉田ら

みた（Fig. 11）。窒素含量については，Table 3 に示し（2001）は，広島湾の海藻について，春季（

た全ての海藻類の成長飽和境界値の平均（Fig. 11中の季（

破線 a：1 9），およびホンダワラ類が含まれるヒバマ

よると，それぞれの季節の窒素含量は，アナアオサでタ目（Fucales）の月），夏月）にも炭素・窒素含量を調べている。それに種の成長飽和境界値の平均（同

0 64，1 97，フサイワズタ2 82，2 62，マクサ2 32，2 19，

じく Fig. 11中の破線 b：1 6）と比較した。リンにつヒジキ（葉および気胞）3 89，2 07，ノコギリモク（葉）いても全種の成長飽和境界値の平均（破線 c：0 20），

1.71，1.59，クロメ（葉）0 95〜1 82，0 88〜2 15であおよびヒバマタ目った。クロメについては場所による違いが極めて大き種の成長飽和境界値の平均（破線ｄ：0 18）と比較した。

いが，これらの値を見る限り，アナアオサを除き強度

窒素含量については，石灰藻ウスカワカニノテの窒素制限を示唆する値は少なく，深刻な栄養塩制限

を除きほぼ全てのサンプルで既存知見の成長下にあるとは考えにくい。周年を通じた藻場の海藻の境界値を超えた（Fig. 11）。リン含量については，ホ

栄養状態の調査は今後の課題であり，栄養塩を含む環

ンダワラ類ではヤツマタモク
メタワラ
ウチワ
カワカニノテ，マなどの数個体で，また，ウミ
，マクサ

，ウス

などで下回った。リン含量が破線 c を下回ったのは測定した全サンプルの18％であり，前述のようにヤツマタモクやマメタワラは，他種と比較して窒素・リン含量が低い特性があること，また，マクサのリン含量は個体差が大きいことから，これらの種において強度のリン制限が起こっている可能性は低いと考えた。
同じく Fig. 11中に 米国沿岸の海藻の藻体中の NP比を記した。太平洋北西岸，大西洋北東岸に生育する海藻類の平均 NP 比は15±5，また，大西洋亜熱帯海域に生育する海藻類の平均 NP 比は43±20である（Wheeler and Björnstäor，1992）。一方，広島湾のガ
ラモ場の海藻の平均 NP 比はホンダワラ類の平均で24.1±5.1，全ての海藻の平均で27 7±6 1であり，両海域の中間であった。Wheeler and Björnstäor（1992）は，
NP 比＜12で窒素制限，NP>17でリン制限としており，これに従うと広島湾の海藻類は亜熱帯海域ほどではないが，リン制限下にある。しかし，Wheeler and
Björnstäor（1992）の NP 比による栄養状態の判断は，緑藻のアオサ，アオノリ，褐藻

のわずか

種

を用いて実験的に求められたものであること，この種間でも大きく NP 比が異なること，また，栄養塩制限が起こっていないと判断された前出の大西洋北西岸の海藻類は，
平均窒素・リン含量自体がそれぞれ1 04，
0 15と広島湾の海藻の平均値を大きく下回っていることなどから必ずしも広島湾の海藻類に適用するのは適当ではないと考えた。総じて，冬季には広島湾のガラ

Fig. 11. Tissue N and P contents of macroalgaeinbeds in Hiroshima Bay. ● ; Fucales,○ ; other species. Dashed lines indicate criticaltissue N and P levels in Table 3, a; mean critical Nof all species (1.9), b; mean critical N of 6 Fucales
species (1.6), c; mean critical P of all species (0.20), d;mean critical P of 6 Fucales species (0.18). Verticallines indicates mean NP ratio of Atlantic andPacific temperate macroalgae (e) and sub-tropicalmacroalgae (f) by Wheeler and Björnsäter (1992).

海藻類と栄養塩環境
境，植生のモニタリングを継続して行っていくことが対象とした藻場周辺を漁場とする漁業も存在する（林必要である。

ら，1965）。これらの多様な漁業ではそれぞれの生産の基礎となる一次生産者が異なっており，望ましい
第

章

今後の課題

栄養塩環境についても若干相違があるものと考えられる。最後に，今後も瀬戸内海においてこれらの多様な

高度経済成長時代の瀬戸内海では，アマモ場をはじ

漁業が共存していくためにどのような環境を維持すべめとする藻場の消失とともに，1970年代に大分県沿岸

きか，一次生産の観点から取り組むべき研究課題につや山口湾などの周防灘でアオサ類によるグリーンタイ

いて述べる。

ドが起こるようになり（Uno，1983），沿岸開発・

まず，それぞれの一次生産者の漁業生産における機富栄養化の影響が顕在化した。広島湾でグリーンタイ

能を定量的に評価し，それぞれで維持すべき一次生産

ドが大きな社会問題化となったのは1990年代に入ってのレベルを明らかにすることが必要である。特に藻場からであり（Uchimura，2004），富栄養化が最は水産生物の育成に極めて重要とされているが，そのも進行した時期と時間的なずれがある。したがって広漁業生産における寄与の定量評価は進んでいない。藻島湾のグリーンタイドの発生については，他の何らか場の寄与の形態は，海藻類が直接餌料として利用されの要因が引き金になっている可能性もあるが，本報告る場合や，その物理構造により水産生物に住み場や逃でレビューしたようにアオサ類の増殖には高レベルの避場，産卵場を提供する場合など極めて多様である。

栄養塩濃度が必要条件であることは言うまでもない。

また，藻場に依存する多くの水産生物も藻場には常近年，周防灘のアオサ類は減少し，また2000年代に入在せず，生活史の一時期のみ何らかの形で活用していって広島湾のグリーンタイドも収束傾向にあり（吉るものが多い。水産生物の育成において藻場が関わる

田，未発表），やはり高度経済成長時代の海域の肥沃諸々のプロセスを解明し，漁業生産の中に潜在する藻化を背景として発展してきたノリ養殖における生産量場の寄与を定量化することを通じて，維持すべき藻場の時間的な推移と合致している。ノリとアオサは，一の生産力・規模を明らかにすることが必要である。ま方は産業上重要種，一方は害藻であり，その社会的なた，近年，安定同位体を用いた手法により葉上や底生価値は全く異なるが，ともに成長が早く高栄養塩要求

性の付着微細藻類の餌料としての重要性が示唆されて性という共通した特性を有している。近年の瀬戸内海いる（高井ら，2003）。しかし，付着微細藻類の年間の栄養塩濃度は，このような特性を有する海藻の高密生産量や水産生物による利用機構等については海藻・度の増養殖には不適なレベルになりつつあると考えら

植物プランクトンと比較して不明な点が多く，今後それる。

の生態的な役割と漁業生産における寄与を解明してい一方，大型の海藻・海草類による藻場はアマモ場をく必要がある。

中心に近年回復の兆しが見られる海域もある（鈴川，次に，栄養塩濃度をはじめとする様々な環境要因を2006）。本報文で論じてきたように，広島湾全体の栄組み込んだそれぞれの一次生産者による生産力モデル

養塩レベルは他海域と比較しても必ずしも高いものでの構築が必要である。このようなモデルにより，対象はないが，ホンダワラ類をはじめとする海藻類にとっとなる一次生産者の生産力の維持に望ましい環境条件て栄養塩が大幅に不足しているという状況では無い。

を明らかにし，今後予想される沿岸域の環境変動に少なくとも現在の広島湾ひいては瀬戸内海の栄養塩濃ともなう一次生産力の変化を予測することが可能とな

度は，藻場の海藻類の一次生産にとって十分適正レベる。さらに，海藻類と植物プランクトン，付着珪藻なルの範囲内にあると考えられる。むしろ，植物プラン

どの葉上微細藻類では，栄養塩や光など成長・増殖にクトンや付着珪藻など葉上微細藻類の増加が海藻類の必要な資源において競合関係にあり，一方の生産力の成長を妨げる場合があり（吉田ら，2008），今後栄養増加は他方の生産力の減少に繋がることもあると考え塩レベルの低下がより栄養要求性の高いこれらの微細られる。一次生産者間の相互作用についてもその動態

藻類の増殖を抑え，海藻類の一次生産に有利に作用すをモデル化し，上述した個々の生産者の機能も考慮しる可能性もある。

つつ，漁業生産において適正な一次生産の「量的バラ瀬戸内海ではノリ・ワカメなどの海藻類の養殖だけンス」について解明することが必要である。

でなく，プランクトンによる高い低次生産を利用した

近年，瀬戸内海では漁獲量の低迷とあいまって，カキ養殖やカタクチイワシなどの浮魚漁業，底生生物

総量規制に見られるこれまでの一律な環境保全ではなを対象とする小型底引き網漁業などが盛んであり，まく，海域の利用目的に応じた栄養塩レベルの策定など，た，個々の経営体は小規模ながら多様な魚種を漁獲

生物生産の向上と両立したより柔軟な環境保全のあGoro YOSHIDA，Yoko NIIMURA, Kenji TARUTANI and Masami HAMAGUCHIり方が求められるようになった（多田，2008；山崎

nitrogen and phosphorus supply on growth

2008）。瀬戸内海は複数の灘に分かれており，それぞand tissue composition of

れの環境特性に応じた多様な水産業が成立している。

and(Ulvales, Chlorophyta).
, 26, 603‑611.

それぞれの海域においてどのような漁業を軸として水産業を振興させていくのか明確な行政的ビジョンが示

Campbell, S.J., Bite, J.S., and Burridge, T.R., 1999:

されることが必要であり，研究サイドはそのために維Seasonal patterns in the photosynthetic capacity,

持すべき海洋環境について明確に示す必要がある。まtissue pigment and nutrient content of different

た，引き続き，栄養塩，藻場の分布，海域の生産力な

developmental stages ofどについてきめ細かいモニタリングを継続すること，(Phaeophyta: Laminariales) in Port Phillip Bay,

そのための体制を維持・強化していくことが不可欠である。

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growth of

握と適正資源管理手法の開発」の一環として実施した。

Canadian high arctic in relation to irradiance

本報文の取りまとめにあたり，最後まで御鞭撻いただ

and dissolved nutrient concentrations.

いた（独）水産総合研究センター養殖研究所の山崎誠in the, 57, 1‑5.

生産システム研究部長に御礼申し上げる。また，海藻Chapman, A. R. O., Markham, J. W., and Lüning, K.,による栄養塩吸収と海水流動の関係については，同セ

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