1
2023年度 河川技術に関するシンポジウム
Room6 河川環境・河川生態（1）環境DNAを用いた江の川水系におけるオオカナダモの季節的繁茂特性の把握
EXAMINATION OF SEASONAL ENVIRONMENTAL FACTORS CAUSING EGERIA DENSA
OVERGROWTH USING ENVIRONMENTAL DNA IN THE GONOKAWA RIVER

宮平 秀明1)，宮園 誠二1) ，赤松良久1)1) 山口大学大学院 創成科学研究科

研究背景

2

オオカナダモ（Egeria densa）：• 南米原産の沈水植物• 北海道を除く日本全国に分布1)• 切れ藻による栄養生殖1) ➡高い繁殖能力• 河床の付着藻類の生育阻害• 河川景観の悪化
河川環境の人為的な改変（堰堤の設置など）や気候変動に伴う河川水温の上昇による，さらなる分布拡大が懸念

オオカナダモの異常繁茂を抑制するための河川管理が必要
1) 国立環境研究所侵入生物データベース：https://www.nies.go.jp/biodiversity/invasive/DB/detail/80670_ref.html

研究背景

3

オオカナダモが繁茂しやすい河川区間• 堰堤・床止めなどの河川構造物の影響や地形特性により流れが緩やかな河川区間1)➡ 繁茂のもととなる切れ藻が定着しやすい可能性• 冬季の河川水温が相対的に高い河川区間1)
繁茂に影響し得る環境要因は，季節ごと（休眠期・生長期）に変化する可能性
オオカナダモの生活史（Haramoto & Ikusima 19882） 改訂）

オオカナダモの繁茂特性を季節ごとに把握する必要がある
1) 宮平秀明，宮園誠二，児玉貴央，赤松良久，中尾遼平：環境DNAを用いた中国地方一級水系におけるオオカナダモ繁茂要因の基礎的検討，河川技術論文集，Vol.28, pp.163-168, 2022.
2）Haramoto, T. and Ikushima, I.: Life cycle of Egeria densa Planch., an aquatic plant naturalized in Japan. Aquat. Bot., Vol.30, pp.389-403, 1988.

研究背景

4

環境DNA：水中や土壌に含まれる生物のDNAの総称• 河川水を採集するだけで生物情報が入手可能

環境DNA濃度が上流約1kmまでのオオカナダモ群落面積を最も反映1)

水系広域での効率的なモニタリングが可能に！
1)

Kodama, T., Miyazono, S., Akamatsu, Y., Tsuji, S. and Nakao, R.: Abundance estimation of riverine macrophyte Egeria densa using environmental DNA:effects of sampling season and location. Limnology, Vol.23, pp.291-308, 2021.

研究目的
水系広域における外来沈水植物オオカナダモの季節的な繁茂特性の把握

検討①：環境DNAを用いて水系広域における季節ごとのオオカナダモの繁茂状況を把握

検討②：オオカナダモの季節的な繁茂増加に影響しうる環境要因の把握

5

調査地点

6

調査地点：江の川水系の計43地点
調査期間：①2021年11月26日，12月2日（衰退期1)）②2022年6月12～13日（生長期1) ）調査地点を5グループに区分➡ ダム設置の河川環境への影響やオオカナダモ繁茂の本流・支流間の違いを検討

1) Haramoto, T. and Ikushima, I.: Life cycle of Egeria densa Planch., an aquatic plant naturalized in Japan. Aquat. Bot., Vol.30, pp.389-403, 1988.

調査方法

7

環境DNA分析（リアルタイム定量PCR法）

表層水1L

フィルター：0.7μm GF/F•

プライマー＆プローブにはFujiwara et al1)を用いた

衰退期&生長期のオオカナダモ環境DNA濃度（copies/L）を定量
1) Fujiwara, A., Matsuhashi, S., Doi, H., Yamamoto, S. and Minamoto, T.: Use of environmental DNA to survey the distribution of an invasive submerged plant in ponds. Freshw. Sci., Vol.35, pp.748-754, 2016.

データ解析
オオカナダモの季節的な繁茂変化に影響しうる環境要因を解析着目した環境要因• 切れ藻が定着しやすい環境 ➡ 地形特性，河床勾配，河川横断構造物• オオカナダモの藻体の生長に影響し得る河川水温

環境DNA濃度の増加（衰退期→生長期）に影響し得る環境要因を検討

8

データ解析

9

切れ藻の定着に関連し得る環境要因

河床勾配：• 採水地点上流1kmの河床勾配を算出

河川横断構造物• 採水地点から最も近い河川横断構造物までの距離を測定
地形特性：• TWI （Topographical Wetness Index）：土砂堆積の起こりやすさを示す指標
𝑇𝑊𝐼 = 𝐼𝑛 (𝐴𝑠/𝑡𝑎𝑛𝜃)（𝐴𝑠∶累積流量，𝜃∶傾斜角）• 採水地点上流1km，幅1kmのポリゴン内のTWIの平均値を算出
藻体の生長に影響し得る河川水温10℃以下• 10℃以下の時間数を算出• 水温観測期間：2021年10月～2022年3月

オオカナダモの生長が停止し休眠状態に1)

水温（℃）

オオカナダモと水温との関係
1) Thiébaut. G., Gillarda. M. and Deleub. C.: Growth, regeneration and colonisation of Egeria densa fragments: the effect of autumn temperature increases, Aquat. Ecol., Vol.50, pp.175-185, 2016.

データ解析
環境DNA濃度の増加に影響し得る環境要因を検討• Kendallの順位相関係数（τ）

環境DNA濃度増加量と環境要因との相関関係を解析• 一般化線形モデル（GLM）（確率分布：負の二項分布，link 関数：log）

環境要因の環境DNA濃度増加量への相対的な影響を推定※ΔAIC < 2.0 のモデルを対象に解析

10

結果：グループごとの環境要因

11• 土師ダムを境に（Gr.4 と Gr.5の間），河川水温，河床勾配及び平均TWIが流程方向に断続的に変化
土師ダムが江の川の河川環境に様々な影響をもたらしている可能性

結果：環境DNA濃度増加量12• 43地点中34地点で環境DNAを検出（23地点で増加，11地点で減少）• 土師ダム下流区間で環境DNA濃度の増加が相対的に高い傾向

log10(eDNA濃度の増加量(copies/L))

結果：環境DNA濃度増加量 vs. 環境要因
τ = -0.38, p = 0.01

τ = 0.35, p = 0.02

τ = -0.12, p = 0.5866555544443

3332

222

111

1

00.00000.0040.008

上流1kmの河床勾配

2.05.0

平均TWI6613

τ = -0.01, p = 0.91

008.0 2,000
2,500
3,000 0.015.030.0
河川水温10℃以下
河川横断構造物の時間数（h）までの距離（km）• 環境DNA濃度増加量と上流河床勾配との間に負の相関，平均TWIとの間に正の相関➢ 河床勾配のゆるやかな地形，土砂堆積の起こりやすい地形で環境DNA濃度が増加しやすい傾向

結果：一般化線形モデル

14※説明変数の値を標準化• 上位モデル（ΔAIC < 2.0）に7種類のモデルが選択• トップモデルに河床勾配のみが選択，環境DNA濃度増加量と負の相関• 河床勾配と水温10℃以下の時間数がともに4回選択➢ 河床勾配のゆるやかな地形，休眠期の河川水温が相対的に高い河川区間でオオカナダモ群落の増加が起こりやすい可能性

まとめ
目的：江の川における外来沈水植物オオカナダモの季節的な繁茂特性の把握
検討① 環境DNA分析から複数水系のオオカナダモの繁茂状況の把握
土師ダム下流区間で環境DNA濃度の増加が相対的に高い傾向

検討② 環境DNA濃度増加に影響し得る環境要因の把握
以下の環境条件を伴う河川区間でオオカナダモ群落が増加しやすい➢ 河床勾配がゆるやか河川区間➢ 土砂堆積の起こりやすい地形➢ 休眠期の河川水温が相対的に高い河川区間

15