土木技術資料52‑10(2010)

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湖沼における沿岸帯植生の修復
天野邦彦*
生の修復に対する期待を高めている｡

1.はじめに日本の湖沼の多くは､種々の人為的インパクトをこのような背景から､沿岸帯植生の修復を目的受けたことで環境変化が顕在化しているが､環境問とした事業や､現地実験を含む検討が本格的に実施

題としては､一般に人為的富栄養化に代表される水されるようになっている｡本稿では､このような試質汚濁‑の関心が高い｡水質汚濁に代表される水環

みの中から特に水生生物の生息場や水質に対する改境の劣化は､流域での汚濁負荷排出量の増加という人為的インパクトにより生起した問題であるが､上善効果が高いと考えられる沈水植物群落修復について､霞ヶ浦の事例を取り上げて紹介し､得られた知水道原水の質的低下のような利水上の問題や湖沼景見について議論する｡

観の低下のように社会に認知されやすい問題である
ため､早い時期から湖沼における重要な環境問題と2.湖の沿岸帯植生して懸案事項となってきたQ

生育場所により､図‑1に示されるように､湿性植物､湖や周辺の湿地に生育する水生植物は､生活型やしかし湖沼の自然環境全般に対する人為的イン

抽水植物､浮葉植物､沈水植物､浮漂植物(浮漂植

パクトは､流域からの水質汚濁流入量増加のみでは物は､図に記載されていないが､ウキクサ類のようないo この他にも水深の浅い湖沼における沿岸帯のに水面に漂っている｡)に分けられる1)｡潮内に分埋め立てなどの物理的直接改変や､利水や治水のた布し､湖の生態系の基盤となることから､抽水植物､めに行われた水位管理方法の変更など､これまでに浮菓植物､沈水植物の3つが湖沼環境を考える上で多様な種類の人為的インパクトが湖沼そのものに対特に重要であるo

しても加えられているD

ところが湖沼そのものに対する物理的直接改変や水位変動の改変が有する影響については､その評価を定量化する手法が水質解析
ほどには確立されておらず､湖沼環境の変化との関連性が必ずしも明白とは言えなかったこともあり､

水質汚濁に比べて十分な注意が払われて来なかった
図‑1と思われる｡しかし近年の自然再生事業の進展等に湖沼沿岸帯における水生植物の一般的分布(桜井ら1)より引用)

見られるように､自然環境という大きな視点から見て､人の利用上は表面的に問題が無くても､自然環抽水植物は､水面下の土に根を張り茎葉が水面境に生育生息する生物や生態系の保全が必要である上に抽出している｡浮葉植物と沈水植物は､湖底にという認識が浸透してきている｡これに呼応し､根を張るが､浮葉植物は葉が水面に浮かんでいるの種々の水生生物に棲み場を提供することで生物多様に対して､沈水植物は茎葉の全てが水面下に存在す性の保全にも有効と考えられる湖沼沿岸帯におけるるものを言う(図‑1)｡

これらの水生植物は､水環境や生態系を維持する植生修復の様な環境保全事業に対するニーズが高
また､流域対策により湖沼に流入上で重要な機能を有している｡桜井ら1)は､水生植する汚濁負荷の削減が進んでいると考えられるものの､近年これが湖沼水質自体の改善に必ずしもつな物のはたらきを8つに分けて指摘しているがこれらがっていない様に見える湖沼がある｡この理由としの調整､ ③波浪の抑制､ ④景観の構成､ ⑤人を含むて､湖沼の生態系の劣化が関係している可能性があ他の生物への食糧および材料供給､という機能に分るという問題認識が高まっていることも､沿岸帯植けられる｡この様に多くの機能を有する沿岸帯植生

まってきているC

は概ね､ (D種々の生物‑の生息環境の提供､ ②水質

は､湖沼沿岸帯における生態系の基盤として重要な存在であるが､先述した様に､湖沼に対する物理的RestoTatlOn Of Submerged Macrophyte Vegetation lnLittoralZone

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直接改変や管理方法の変更により､種々の影響を受と共に､この様な透明度の上昇は見られなくなってけている｡本稿で議論の対象とする沈水植物は､茎いるo

葉の全てが水面下に存在するため､水位変動や水質水質汚濁の指標であるCODの変化について見る

変化に伴う水中光量の変化に強く影響される｡また､と､ 1960年代は4mg l 1程度であったものが､ 1970

種にもよるが､一般的に底質が砂質土であることを年代に入ってから急激に上昇し､ 1980年代初頭に好むために､底質特性にも影響される｡このことか

long 1‑1を超えるピークを迎えた｡その後漸減したら､抽水､浮菓植物に比べて､水質汚濁や水位管理が､ 7‑8mg111と横ばいで推移しているoの影響を受けやすく､また修復も難しいといえる｡

透明度とCODの変化は､必ずしも逆相関を示し

3.霞ケ浦における沈水植物と環境変遷ておらず､ CODがピークを迎えていた1980年代初

3.1沈水植物群落の変遷

頭の透明度は､ CODが比較的低い値で推移した

桜井ら1)により､霞ケ浦(西浦)で1972､ 1978､2000年代前半の透明度よりむしろ高い値を示して1982年に実施された植生面積調査によれば､沈水いる｡このため､近年の透明度低下には､無機態懸植物群落が占める面積は750, 364, 190haと減少が濁物の増加などの有機汚濁以外の要因が関与してい顕著であり､ 1972年からの10年間で約1/4に減少しる可能性がある0ている｡ 1988年以後の調査では､沈水植物群落は3.4沈水植物と環境変遷発見されていないことから､ 1980年代半ばから後霞ヶ浦において､沈水植物群落は､少なくとも半にかけて沈水植物群落はほぼ消滅したと考えて良1970年代以降存在量が減少し､特に1980年代後半いと判断できる｡

以降に急速に消滅したと考えられるが､この間に生3.2水位変動の変遷

じた環境変化を見ると､水位上昇､透明度低下､水沈水植物は水中光量の影響を強く受けるため､沈質悪化という沈水植物にとって不利な状況が同時に水植物の消長には水位変動が大きく影響する｡水位起こっていたC変動の変遷について正確な記録が残る1931年以来生育する水中部における光量の減少を招く方向のものデータを見ると､年間中央値については､大きくのであり､沈水植物群落の減少､消滅はこれらが複変化せず推移しているが､霞ケ浦の水位は各時代の合して作用した可能性が高い｡

それぞれの変化が全て､沈水植物が水文環境､水位管理によって異なっている｡ 1950

これらの変化に加えて､築堤等による地形改変も年代以前､つまり下流の北利根川拡幅以前の霞ヶ浦湖岸における波浪の変化を招いたと考えられるが､では､排水能力が低いために､出水の影響により､湖岸に分布する抽水植物群落に与えた影響に比べれ平均水位の牢変動が相当大きかった｡その後､下流

ば､沈水植物群落‑の影響は限定的であったと思わ

北利根川の大規模な拡幅により､霞ヶ浦の水位は安れるD定する傾向を示した｡ 1975年からは常陸川水門の4暫定水位運用により､平均水位が高くなり､偏差は4.1修復適地の抽出

沈水植物群落の修復に向けてかなり小さくなった｡さらに､ 1996年の管理目標

過去に沈水植物群落が分布していた場所の物理環水位運用により､その便向が強くなっている｡沈水境から類推して､現在の環境下での修復適地の抽出植物群落が大量に存在した1972年頃は､最低水位を試みた2)｡光環境の変化が沈水植物群落減衰の主が特に低い状況であり現在に比べて約20cm低かっ要因と仮定し､現状の透明度でも光が湖底まで十分たD届く箇所を抽出することを基本とした｡ただし､水3.3透明度およびCOD中光量は浅い場所ほど大きいため､現在の環境下でデータが存在する｡ 1993年以降､特に低下傾向が水中光量の観点から沈水植物が潜在的に生育可能な場所を抽出すれば､水深の浅い場所が単純に抽出さ見られ､ 50cm程度で推移している｡ 1980年代までれるD 水深が浅すぎると風波による底面撹乱が大きは植物プランクトンを捕食する動物プランクトンのいといった別の要因が生育に影響すると考えられる

急激な増加が原因と思われる短期的に透明度が大きので､光量と底面せん断応力特性を沈水植物生育域くなる時期が散見されるが(しばしば1.5mを超えを規定する2つの要因と考え､過去の沈水植物群落る)､ 1990年代に入ってからは､平均的に低下する分布とこれら2つの指標特性の推定値から現在の透明度の変化については､ 1977年以降の正確な15

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4.2埋土種子(散布体)の確保

霞ヶ浦における沈水植物群落の生育適性域を推定した｡このために霞ヶ浦において過去に実施された

先述のように､霞ケ浦においては､沈水植物群落種々の環境調査結果を地理情報システムに格納し､はほぼ消滅し､生育が認められない種も多い｡沈水空間情報として解析を行った｡地理情報システムに植物群落の修復を目指しても､既に当該湖沼においよる解析対象として､地形情報､沈水植物群落分布て植物体が消滅している場合､他所から植物を再導情報､透明度から推定した底面光量情報､水位およ入するという手法もあるが､本来その湖沼在来の植び風向･風速情報から求めた底面せん断応力情報を物で再生することが基本である｡生物多様性の保全整理した｡手法等の詳細については､既報2)を参照に配慮した形で､すでに失われてしまった沈水植物のこと｡

を再生する方法として､湖沼底質中の散布体バンク

4.1.1透明度と生育適性水深(埋蔵された未発芽の種子や卵胞子)を用いる方法が注目されているD

水中において植物による光合成量と呼吸量が釣りただし底質中の散布体バンクを合う深度を補償深度と呼び､これ以上深いところで効率よく利用するには､当該湖沼において底質中のは植物は持続的に生育ができないD

補償深度は透明散布体密度が高い箇所を推定することが必要であるo

度の2‑2.5倍の深さであるが､霞ケ浦における過去霞ヶ浦の底質において､発芽可能な散布体が多くの沈水植物群落が分布した箇所の水深分布と当時の分布する箇所を選定するために､底質コアサンプル透明度との関係を解析した結果､補償深度/透明度を採取し､堆積年代分析及び散布体の確認と発芽実比は1.06‑2.7の範囲という結果が得られた｡現状験を行った｡手法等の詳細については､既報3㌧4)における前3年間の水位中央値と透明度を用いて､を参照されたいが､発芽可能な散布体を確保するた

光環境の観点から沈水植物群落生育可能な最低標高めの条件として､以下が得られた｡･底質中の散布体密度は､平面的に見た場合､大きの範囲を計算したところ､ Y.P. 0.66‑‑0.06mと推定された｡な偏りがあり､湖岸形状が入り江状になってい4.1.2修復適地の分布る箇所に高密度で存在していることが分かったD

昭和35年8月において沈水植物群落が存在した場

このため､湖岸形状が入り江状になっている箇所における最大底面せん断応力を上回らない場所を､所､流入河川が近くに流入している箇所､特に底面撹乱の視点から見た沈水植物群落成立のもう一つの必要条件と考え､現在の環境で光条件に加えて沈水植物群落が過去に存在していた箇所付近を選定し､底質を採取するのが良い｡･底質を深さ方向に見た場合､発芽能力を有していこの条件を満たす領域を示したのが､図‑2である｡

る散布体は､ 30‑60年前に堆積したと考えられる層から多く発見されたD

このため､平面的に上記の条件を満たす場所を選定し､このような層を重点的に採取すると効率的であるC

霞ヶ浦

湖岸帯での堆積速度は約0.5‑1.5cm/年と推定されることから､最低15cm最大90cm程度の深さの屑に発芽ポテンシャルを有する散布体が多く存在すると考えられるo

掘削のしやすさを考えると､表層から50cm程度まで採泥して､発芽実験に供すれば効率よく散布体を採取できると考え
図一2

現状で沈水植物の生育可能性の高い領域(赤色)られる0この図中で赤色に示された部分は､光環境､撹乱環

4.3現地実験

境共に過去に沈水植物群落が成立していた場所にお4.3.1現地実鼓概要

ける条件を現在でも満たしていると考えられる場所

霞ケ浦河川事務所により､ 2008年から沈水植物であり､修復を考える際に成功の可能性が高い候補群落修復に向けた現地実験が行われている(表紙写地であると思われる｡

真参照)o

霞ヶ浦の南西に位置する木原湖岸(茨城県稲敷郡美浦村大字木原)に建設された実験施設内‑

16‑

土木技術資料52‑10 (2010)に6つの隔離水界(K‑1‑6)を設けて､それぞれ条ー2に示したとおり光条件を満たす場所が限られてい件を系統的に変化させることで､沈水植物群落修復ることや､水質汚濁が進んだ近年に堆積した泥分にに向けて必要となる技術的課題に関する検討を行っより底質環境が劣化していることが､沈水植物の自ているらJD律的再生の妨げになっている可能性が高い｡これら

底質(基質)として霞ヶ浦の航路凌諜土を敷設を勘案すると､現状の透明度においても光環境が満した2水界(K‑1,2)､霞ヶ浦内で沈水植物が繁茂したされると考えられる標高Y.P. 0.66‑‑0.06mの湖ていた場所から採取した土砂を敷設した2水界(K1底について地形的に検討して適切な場所を選択し､3,4)､沈水植物の散布体が全く含まれない購入砂を泥分の波深等による底質改善や､波浪対策を実施し敷設した2水界(K‑5,6)を設けて､底質(基質)の違た上で沈水植物の移植や散布体を含む底質の散布をいによる発芽･生育状況､沈水植物の移植方法､魚するという修復の方向性が得られるD類や鳥類などによる食害防止､生育する沈水植物を害が激しくなければ､群落が拡大することで､長期授乱した後の回復過程について検討しているが､こ的に見て自律的回復も夢ではない｡霞ヶ浦固有の沈れまでに実験池内でササバモ､エビモ､リュウノヒゲモ､シャジクモ､フラスコモ､オオササエビモ､水植物群落を､沿岸帯における本来の植生分布(図‑1参照)に調和させた形で修復する努力は緒に就い

ヒロハノエビモ､セキショウモの8種の生育が認めたばかりであり､容易な事業ではないが､人の利用られている5) (表紙写真下中央はK‑1の状況を示しと豊かな自然環境の両立に向けて推進すべき重要なているが､ササバモの繁茂が確認できる)0事業である｡今後現地実験を中心に知見を蓄積し､4.32実験から得られた知見

沿岸帯植生の修復技術として確立することで､生物一旦定着し食と共生する社会資本整備の先駆例になることが望ま

沈水植物が繁茂していた箇所から採取した土砂を水界の底質表層に敷設した水界(Kl3,4)においては､れる｡

実験初年度から大量の沈水植物が発芽･生育した｡

参考文献

航路竣沫により振削された土砂を敷設した水界(Kl1)桜井善雄､国土交通省霞ヶ浦河川事務所編著:霞ヶ1,2)からも発芽･生育が見られたが､初年度は量的

浦の水生植物､ 1972‑1993.変遷の記録､信山社
サイテック､東京､ 2004.に少なく､ 2年目になって一面に繁茂した｡この理

2)天野邦彦､大石哲也:霞ヶ浦における沈水植物群落の消長と環境変遷の関連性解析に基づく修復候補地

由としては､隣接するKl3,4から漂着した千切れ藻や散布体が定着した可能性がある｡購入砂を敷設しの抽出､水工学論文集､第53巻. pp.1369‑1374.

たK15には別の場所から沈水植物をいくつかの方法

2009.

3)天野邦彦､時圃利和 沈水植物群落の再生による湖沼環境改善手法の提案､土木技術資料､第49巻､で移植を試みているが､移植後2年目でササバモとリュウノヒゲモが大量に繁茂した(K‑6は移植をし第6号､ pp.34‑39､ 2007.

4)天野邦彦､時岡利和 湖底生態系に配慮した新しい底泥処理技術に関する基礎的研究､土木研究所成果ない対照区で､現在も沈水植物はほとんど生育しない)0

報告書､ Vol.2005､ 2分冊‑1､ pp.225‑238､ 2005.

5)霞ヶ浦河川事務所:第5回霞ヶ浦における沈水植物

これらの結果は､霞ヶ浦の現在の水質状況下で再生･保全等検討WG資料､ 2010.

も､光や基質などの生育条件が整っていれば沈水植物が発芽･生育可能であること､散布体を多く含む底質を採取し､条件を整えた場所に撒き出すことで､早期に沈水植物の発芽･生育が期待できること､また条件が整った底質(基質)が周囲に存在すれば､沈水植物群落は拡大することを示している｡
5.まとめ

底質条件を整えて､光が十分届く環境を提供した
上で､散布体の量が十分存在する環境を準備できれ国土交通省国土技術政策総合研究所環境研究部河川環境研究室長､博(工)ば､現在の霞ケ浦水質でも沈水植物群落の修復が十Dr. Kunihiko Ah4ANO

分期待できることが現地実験から示された｡しかし霞ヶ浦全体に目を向けると､現在の透明度では､図17