Laguna (2022) 29: 87-98

ISSN 2185-2995

福島県さくら湖における計量魚群探知機を用いた
藍藻類の音響計測の試み
中森

1*

2

陸 ・南

3

憲吏 ・白川北斗 ・朱5・大杉奉功 ・東信行 6・金1

妍卉 ・沖津二朗

4

相曄 2・谷田一三 7・黒田充樹 1・長岡祥平 1・佐藤信彦 3・宮下和士 3

Acoustic measurement of the cyanobacterium
Microcystis aeruginosa using a quantitative echo sounderin Lake Sakura
Riku Nakamori1*, Kenji Minami2,, Hokuto Shirakawa3, Yanhui Zhu1,
Jiro Okitsu4, Tomonori Osugi5, Nobuyuki Azuma6, Sangyeob Kim2,
Kazumi Tanida7, Mitsuki Kuroda1, Shohei Nagaoka1
Nobuhiko Sato3, Kazushi Miyashita31

北海道大学大学院 環境科学院 ・ Graduate School of Environmental Science, Hokkaido University, 20–5 Benten-cho, Hakodate, Hokkaido, 040–
0051, Japan.

2

島根大学エスチュアリー研究センター・Estuary Research Center, Shimane University, 1060 Nishikawatsu-cho, Matsue 690-8504, Japan.

3

北海道大学北方生物圏フィールド科学センター ・Field Science Center for Northern Biosphere, Hokkaido University, 20–5 Benten-cho, Hakodate,
Hokkaido, 040–0051, Japan.

4

応用地質株式会社 地球環境事業部 応用生態工学研究所 ・ Ecology and Civil Engineering Institute, Global Environment Business Division,
OYO Corporation, 275, Aza-Ishibata, Oaza-Nishikata, Miharu-machi, Tamura-gun, Fukushima 963-7722 Japan.

（一般財団法人）水源地環境センター ・ (General Foundational Juridical Perso) Water Resource Environmental Center, 2-14-2, Kojimachi,
Chiyoda-ku, Tokyo, 102-0083, Japan.

56

弘前大学 農学生命科学部・Faculty of Agriculture and Life Science, Hirosaki University, 3 Bunkyo-cho, Hirosaki, Aomori, 036-8561, Japan.

7

大阪府立大学大学院 理学系研究科 ・ Graduate School of Sciences, Osaka Prefecture University, 1-1 Gakuen-cho, Naka-ku, Sakai, Osaka, 5998531, Japan.

* Corresponding Author

受付日：2021 年 9 月 28 日，受理日：2022 年 2 月 10 日，WEB 掲載日：2022 年 3 月 31 日

87

中森

陸・南 憲吏・白川北斗・朱 妍卉・沖津二朗・大杉奉功・東 信行・
金 相曄・谷田一三・黒田充樹・長岡祥平・佐藤信彦・宮下和士

Abstract: Lacustrine blooms, extraordinary growth of cyanobacteria, contribute to thedeterioration of the water quality of dam-formed lakes. It is, therefore, necessary to establish amethod for monitoring blooms both spatially and temporally. In this study, we used an acoustic
method to investigate the relationship between acoustic reflection intensity and the number of cells.

The study was carried out at the Miharu dam reservoir (Lake Sakura), Tamura-gun, Fukushima,

Japan, in August 2019 and 2020. Using a 120 kHz quantitative echo sounder, volume backscatteringstrength (Sv) was measured to 10 m from the surface, where blue-green algae move vertically.
Cell numbers of plankton in samples were counted. As a result, the Sv at these depths ranged from

–81 to –55 dB. The cyanobacteria count ranged from 11,000 to 232,362,600 cells/l, and the mostabundant species was Microcystis aeruginosa. There was a significant correlation between Sv

and the number of cyanobacteria cells (p < 0.01). Because gases from the air contributed to theacoustic reflection intensity, it is believed that the gas vesicles in M. aeruginosa also contributed

to the acoustic reflectance and therefore to the significant correlation between Sv and the numberof cyanobacteria cells. In the future, it is expected that the acoustic measurement method will bevaluable for evaluating cyanobacteria spatially and temporally in the Miharu dam reservoir.

Key words: acoustic measurement, cyanobacteria, vertical variation, quantitative echo sounder

は

じ

め

夏になると Microcystis aeruginosa 等が大量に発生しにアオコが形成され（西村ほか，2012），水質を悪化

日本の内湾，湖沼等の閉鎖性水域における全窒素

させる原因の一つとなっている．そのため，さくら

および，全リンの環境基準の達成は，海域や河川等の開放性水域と比べて容易ではない（平成 29 年版

湖において水質保全対策は重要な課題となってお

環境白書，2017）．その原因として，閉鎖性水域でアオコの発生には様々な環境因子が考えられておは水の回転率が低く（梅田 ･ 落合，2012），流入しり，特に栄養塩の濃度や水温との関連が報告されてた汚濁物質が堆積し，堆積物からの栄養塩の溶出量いる（藤本ほか，1995）．また，アオコの発生は流が増加することによる水域の富栄養化が挙げられる
1999; 田口ほか，
2001）．特にダム湖では，（小松ほか，

入河川や地域環境といった外部条件にも影響を受け

窒素・リンといった栄養塩類の流入が多く，水の回

生状況は異なる（南條ほか，1998）．さらに，単一転率が低いという特徴がある（梅田 ･ 落合，2012）．

の湖沼においても，各年の気象状況や，水平方向

富栄養化したダム湖では，度々，藍藻類の異常増の移流によって発生状況が異なるため（早川ほか，
2012），アオコの発生状況の把握は，有効な時空間

り，アオコの発生状況の把握が求められている．

ているため，それぞれの湖沼においてアオコの発殖（アオコ）の問題が報告されている（梅田ほか，
2006; 有井ほか，
2018）．アオコは水面を緑色に覆い，スケールでモニタリングを行う必要がある（石川ほ

異臭の発生や利水障害，景観の悪化を引き起こす（荒か，2003）．

井 ･ 高須，1997）．ダム湖水は日本の水道水源の約50% を担っているため（日本水道協会，2021），ダ

現在，アオコの発生状況の把握に関する調査には，採水や，衛星・航空機を使ったリモートセンシ

ム湖水の適切な管理・改善は急務であり，そのためングがある（高須ほか，1994; 石川ほか，2003; 塚には，まず湖内のアオコの発生状況を把握し，それ本ほか，2019）．採水調査は採水地点の詳細なデーに応じた対策を講じる必要がある．

タを得ることができるが，多大な労力を要し，時空本研究で対象とする福島県に位置する三春ダム
は，平成 10 年の竣工から現在に至るまで，周辺地間的に密なデータを得ることが困難である（横山ほ

域への農業用水や生活用水，工業用水の供給や，大域な分布を把握することができるが，表層付近の情

雨時の洪水調節等の重要な役割を担う多目的ダムで報に限り，鉛直方向の分布を把握することは難しいある．三春ダムには，蛇石川，大滝根川等の河川がとされている（中山ほか，2000）．アオコの分布情流入している．三春ダム貯水池（以下さくら湖）は報を詳細に把握するには，三次元に高頻度でデータ

か，1997）．衛星リモートセンシングは水平的に広88

図 1, Fig. 1
中森 陸, Riku NAKAMORI
福島県さくら湖における計量魚群探知機を用いた藍藻類の音響計測の試み

図1

福島県さくら湖における調査地点．地点 A，B はそれぞれ 2019 年の昼と夜の調査地点で，地点 1 から 3 は 2020 年の昼の調査地点である．
Fig. 1 The study area and the survey points in Lake Sakura, Fukushima Prefecture,

Japan. Stations A and B are the nighttime and daytime data of 2019. Stations 1 to 3 are
the daytime data of 2020.

(2021) がイスラエルの最大の湖であるキネレット湖を収集できる手法の確立が求められている．そこ
で，短時間に広範囲の生物情報を収集できる音響手において Microcystis flos-aquae のブルーム時に音響法が候補に挙げられる（飯田，2002）．音響手法は，周波数特性を調べ，計量魚探機を用いたアオコの定水中へ発射した超音波が対象物にあたり，跳ね返っ

量的な測定の有効性を示した．しかし，これらは限てきた反射波を捉えることで，対象物からの音響反定的な知見であり，またアオコを形成する藍藻類の射強度を計測する仕組みであり，対象物の有無，深構成種や構成比は場所によって異なる（青森ほか，
2019）．Microcystis aeruginosa 等が増殖しアオコを度，生物量といった情報を推定することが可能である (Simmonds and MacLennan, 2005) ．音響手法のう形成する日本のさくら湖においても計量魚探機によち計量魚群探知機（以下，計量魚探機）を用いた音

るアオコの計測の有効性については検証する必要が響手法は，生物情報に関する音響指標を定量化されある．

た数値に変換して出力できるため，水産資源調査に

本研究では，夏季の三春ダム貯水池のさくら湖において科学的な評価手法の一つとして用いられている (Axenrot et al., 2004) ．近年では水産生物の資源

おける，計量魚探機で測定された音響反射強度と藍量推定だけでなく，沈水植物や魚類の餌生物となる

生物の音響反射についても関係がないかを調べるた

動物プランクトンの生物量推定にも用いられている(Fortin et al., 1993; Amakasu et al., 2017) ．計量魚探機

め，藍藻類以外の植物プランクトンの細胞数および藻類の細胞数の関係を調べた．なお，藍藻類以外の動物プランクトンの個体数についても計数した．

はアオコの原因となる植物プランクトンへも展開さ
れ，Ostrovsky et al. (2020) は無傷の植物プランクト

方

ンとガス胞を破壊した植物プランクトンを用いて，植物プランクトンの音響反射強度がガス胞を持つか否かに大きく依ることを示した．また Chu et al.

法

調査は福島県田村郡三春町にある三春ダムの貯水池のさくら湖で行った（図 1）．さくら湖には 5
89

中森

表1

陸・南 憲吏・白川北斗・朱 妍卉・沖津二朗・大杉奉功・東 信行・
金 相曄・谷田一三・黒田充樹・長岡祥平・佐藤信彦・宮下和士

音響計測に用いた魚群探知機 KSE-310 のを用いた動物プランクトンの採水を実施した．船上

計測設定．
Table 1 Specifications and settings for theから採水器を落とし，各深度で止めて引き上げることで様々な深度帯のプランクトンを収集した（表 2）．

quantitative echo sounder (Simbia model KSE-310,
120 kHz) used in all surveys.

Transducer
Frequency (kHz)Transducer type
Pulse length (ms)

その後，植物プランクトンのサンプルを 5％ホルマ
リン溶液，動物プランクトンのサンプルを 10％ホ

表 1, Table 1

中森 陸, Riku NAKAMORI

ルマリン溶液で直ちに固定した．

T-182
120
Split beam
0.3

計 量 魚 探 機 で 得 ら れ た 音 響 デ ー タ は Echoview
ver. 11.1 (Sonardata Tasmania Pty Ltd.) を用いて解析を行った．各調査地点の採水直前に収録された音
響データのうち，30 秒間を解析範囲とした．また，藍藻類の鉛直移動の最大到達深度が約 10 m であったため（増木ほか，2012），解析では深度 10 m より

つの河川からの流入があるため，栄養塩の増加に

深い深度のデータを含まなかった．さらに，表層でよって富栄養化になりやすい湖である（梅田 ･ 落合，2012）．また，その集水域の人口が多く，度々はビームが狭く送受波器に近く，安定したデータを取得できないため，トランスデューサーから 0.5 m

富栄養化し，アオコの発生による水質問題が発生までの音響データを解析範囲から除外した．湖底かしている（堀井ほか，2014）．特に，夏季になるとら斜線状に表層に向かって出た反応は湖底からの気泡であるとし解析から除外した．また，–45 dB 以

水温の上昇によって藍藻類を中心とした藻類が増上の反応が 5 ping 以上続いたものは魚の反応として
本研究では解析から除外した（図 3）．その後，音加し，さくら湖ではアオコの問題が懸念されている（梅田ほか，2006）．よって，本研究ではアオコの発生源である藍藻類が大量に発生する夏季（芹沢ほか，2010）に着目し，2019 年 8 月 20 日と 21 日，

響データを湖面から鉛直方向 1 m のグリッドで分は昼夜に行い，2020 年は昼間に行った．調査を行っ

MacLennan, 2005) ，採水深度層の SV を抽出した．

および 2020 年 8 月 19 日に調査を行った．2019 年

け，グリッド毎の単位体積あたりの音響反射強度
である体積後方散乱強度 (SV) にわけ (Simmonds and

た両年ともにアオコは発生しており，現地でモニタ

採水データから種同定および細胞数の計測を行っ

リング調査を行っている人への聞き取りによると，2019 年のほうが 2020 年よりもアオコの発生量が多た．なお，植物・動物プランクトンの分類および種名は「河川水辺の国勢調査のための生物リスト（2018）」に準拠した．また，聞き取りにより 2019
年と 2020 年でアオコの発生量が異なるという情報

かった．また，アオコの発生状況は水の動きに強く影響される（石川ほか，2003）．そのため，周辺河があったことから，2019 年と 2020 年のデータに違いがあるかを検討した．ノンパラメトリックに 2 群

川からの流入の影響を受けにくく，アオコの発生がしやすいさくら湖の中心付近において音響調査，および採水調査を実施した（図 1）．なお，2019 年はの比較を行う代表的な手法である Wilcoxon の順位

2020 年は 3 地点で調査を行った．
湖心中央部 2 地点，

和検定を用いて検定し（浜田，2015），綱ごとに分音響調査にはスプリットビーム方式の計量魚探機（KSE-310，ソニック社製）を用い，計測には 120

けた植物・動物プランクトンの細胞数または個体数，
および採水深度の SV が 2019 年と 2020 年で有意にkHz の周波数を使用した（表 1）．定量性を確保す差があるかを判定した．さらに，2019 年と 2020 年の SV と細胞数または個体数の検定結果が 2019 年とるために，各調査開始前に 38.1 mm のタングステ
ンカーバイド球を用い，計量魚探機の較正を行った．

2020 年で同じ傾向を示した植物・動物プランクト

また，2019 年では，トランスデューサーを船側にンについては，プランクトンの細胞数または個体数と SV の相関を示した．その際，SV は対数値である

設置して調査したが，2020 年では，トランスデュー
サーに浮力体を取り付け，船で曳き調査した（図 2）．

ため，プランクトンの細胞数または個体数も対数をとり使用した．統計解析には統計ソフト R (ver. 4.0.3)

トランスデューサーの深度は 2019 年 2020 年それぞれ湖面から 32 cm と 88 cm にし，各調査地点で 5 分のパッケージ exact Rank Tests を使用した．

間湖内の音響情報を収集した．採水調査は，音響調査と同時に，バンドーン採水器 ( 1 l ) を用いた植物
プランクトンの採水，シンドラーサンプラー ( 15 l )90福島県さくら湖における計量魚群探知機を用いた藍藻類の音響計測の試み

表 2, Table 2
表 2 植物プランクトンと動物プランクトンの採水深度．
中森 陸, Riku NAKAMORI
Table 2 Water sampling depths of phytoplankton and zooplankton at each survey point.

Sampling point

Sampling date

St A
St B
St 1
St 2
St 3

20 August 201921 August 201919 August 2020
19 August 2020
19 August 2020

Sampling depth (m)Phytoplankton
Zooplankton
5 and 10
5, 8 and 10
5, 8 and 10
5 and 1044 and 93 and 83
3, 5 and 6
3, 5, 6 and 10
図 2, Fig. 2
中森 陸, Riku NAKAMORI

図 2 魚群探知機を用いた音響調査の概略図．2019 年では，トランスデューサーを船側に設置し，2020 年では，トランスデューサーに浮力体を取り付け，船で曳き調査したFig. 2 Conceptual diagrams of the acoustic surveys in 2019 and 2020. In 2019, thetransducer was installed on the ship’s port side. In 2020, it was attached to a buoy
and towed by the ship.

図 3, Fig. 3

中森 陸, Riku NAKAMORI

図 3 気泡（四角形）と魚の反応（楕円形）のエコーグラム．
Fig. 3 Echogram showing bubble tracks (square area) and fish tracks (circled area).
The color figure is available in the pdf version from the web site.
91

中森

図 4, Fig. 4
陸・南 憲吏・白川北斗・朱 妍卉・沖津二朗・大杉奉功・東 信行・
中森 陸, Riku NAKAMORI
金 相曄・谷田一三・黒田充樹・長岡祥平・佐藤信彦・宮下和士

図 4 2019 年と 2020 年のさくら湖の代表的なエコーグラム．左図は 2019 年の昼のエコーグラムで右図は 2020 年の昼の同じ場所のエコーグラムを示している．楕
円と四角形で囲われた箇所は藍藻類の音響反射を示している．
Fig. 4 Echograms of Lake Sakura in 2019 and 2020. The left one was obtained
daytime in 2019 and the right one was obtained daytime in 2020. Both were obtainedat the same place. The circled spotty reactions and the banded reactions surrounded bysquares show acoustic reflections of cyanobacteria. The color figure is available in the
pdf version from the web site.

結と 34 種の動物プランクトンが確認された．2019 年の植物プランクトンの上位 5 種はミクロキスティ

果

ス科の Microcystis aeruginosa，プセウドアナベナ科の Pseudanabaena mucicola，ミクロキスティス科の音響計測
2019 年と 2020 年に収録された代表的な音響情報を図 4 に示す．2019 年および 2020 年ともに深度 1 m
から深度 10 m 付近にアオコと見られる斑点状の音

Microcystis viridis，ササノハケイソウ科の Nitzschiasp.，ネンジュモ科の Aphanizomenon sp. であり，上位 5 種 の う ち， サ サ ノ ハ ケ イ ソ ウ 科 の Nitzschia
sp. を除く 4 種が藍藻類であった．一方，2020 年の

響反射が見られた．2019 年にはアオコと見られる帯状の反応も見られた．アオコの発生量の多かった 2019 年は，–50 dB 前後の強い音響反射と深度 5植物プランクトンの上位 5 種はミクロキスティス
科の Microcystis aeruginosa，シヌラ科の Mallomonas

m から深度 10 m 付近にかけての強い音響反射が見られた . これらの反応はアオコの発生量の少なかった 2020 年では見られなかった．採水を行った深度

sp.， ア ミ ミ ド ロ 科 の Pediastrum sp.， 緑 藻 類 の 群

体 の Asterococcus-Coenochloris-PlanktosphaeriaSphaerocystis spp.， ボ ル ボ ッ ク ス 科 の Eudorinaの SV は 2019 年では –55 dB から –63 dB の値を取り，2020 年では –81 dB から –73 dB の値を取った．採

sp. であり，上位 5 種のうち藍藻類は 1 種のみで緑

水深度における 2019 年と 2020 年の SV には有意に差があり，2019 年のほうが 2020 年よりも強い傾向

藻類と黄金色藻類が残りの 4 種を占めていた．アオコの発生状況や植物プランクトンの構成種が異なった 2019 年と 2020 年の両年ともに，藍藻類のがあった (p < 0.01)（図 5）．

Microcystis aeruginosa が最も優占していた（図 6）．

動物プランクトンの上位 5 種は，2019 年では顎採水サンプルの分析

採水したサンプルの分析の結果，2019 年には 54
種の植物プランクトンと 34 種の動物プランクトン

脚 類 Maxillopoda の ノ ー プ リ ウ ス (Nauplius) 幼 生，
ミ ジ ン コ ワ ム シ 科 の Hexarthra mira， マ ル ミ ジ ンが確認され，2020 年には 44 種の植物プランクトン

コ 科 の Chydorus spp.， ゾ ウ ミ ジ ン コ 科 の Bosmina
92図 5, Fig. 5

福島県さくら湖における計量魚群探知機を用いた藍藻類の音響計測の試み
中森 陸, Riku NAKAMORI

図 5 2 年間の Sv とプランクトン種の変化．(A) は Sv，(B) から (H) は植物プランクトン，(I) から (L) は動物プランクトン．

Fig. 5 Statistical results of fluctuations in Sv and rank of higher plankton

taxa over the two years. (A) is the graph of Sv, (B) to (H) are graphs of

図 6，Fig. 6

phytoplankton, and (I) to (L) are graphs of zooplankton. 中森 陸，Riku NAKAMORI

図 6 2019 年と 2020 年の上位 5 種の動物プランクトンと植物プランクトン．
Fig. 6 Bar graphs of top 5 phytoplankton and zooplankton taxa in 2019 and 2020.
The color figure is available in the pdf version from the web site.
93中森

陸・南 憲吏・白川北斗・朱 妍卉・沖津二朗・大杉奉功・東 信行・
金 相曄・谷田一三・黒田充樹・長岡祥平・佐藤信彦・宮下和士

longirostris， シ ダ 科 の Diaphanosoma brachyurum で
あ っ た．2020 年 は 顎 脚 類 Maxillopoda の ノ ー プ リ

考

ウス (Nauplius) 幼生，キクロプス科 Cyclopidae のコ
ペポダイト (Copepodite) ，ヒゲナガケンミジンコ科

察2019 年と 2020 年に実施した音響調査から，音響

反射強度は 2019 年のほうが 2020 年よりも強い傾向

Eodiaptomus のコペポダイト (Copepodite) ，シダ科が見られた．音響反射強度と同じ増減傾向が見らの Diaphanosoma brachyurum，ミジンコワムシ科のHexarthra mira であった．2019 年と 2020 年に多くれた種は藍藻類と珪藻類であった．その他の植物プ
ランクトンと動物プランクトンでは音響反射強度と同じ傾向が見られる種はなかった．藍藻類と SV，出現した動物プランクトン種は主に顎脚類と鰓脚類であり，出現した動物プランクトンの構成種に大きな違いは見られなかった（図 6）．また採取された珪藻類と SV の間には強い正の相関関係が見られ2019 年と 2020 年における植物プランクトンと動長 λ で割った L / λ が 1 を満たす周波数および体長

主要な動物プランクトンの体長を表 3 に示す．

た．古澤（2001）によると珪藻類のようなプランク
トンの多くはガス胞を持たないため，体長 L を波物プランクトンの細胞数および個体数の変化を図 5に示す．2019 年と 2020 年で有意な差がみられたもが，ガス胞を有さないプランクトンの計測の下限の目安となる．本研究では周波数 120 kHz のトランスのは，植物プランクトンでは藍藻類と珪藻類，黄金色藻類で，動物プランクトンでは顎脚類であった (pデューサーを用いたので，波長は約 1.25 cm である．
すなわち，約 1.25 cm 以下の体長のガス胞を有さなが 2020 年よりも有意に多いという差があった (p <0.01, p < 0.01) ．その他に 2019 年のほうが 2020 年

とおり，採取された主要な動物プランクトンのうち体長が 1.25 cm を超える種はなく，それらよりも小< 0.05) ．藍藻類と珪藻類の生物量は 2019 年のほういプランクトンの測定は困難である．表 3 で示したよりも有意に生物量が多いものはなく，2019 年のほうが 2020 年よりも有意に生物量が少ない種は植さい珪藻類のような植物プランクトンは音響反射強物プランクトンの黄金色藻類と動物プランクトンの顎脚類であった (p < 0.01, p < 0.01) ．

プランクトンはガス胞を有さないプランクトンより度に強い影響を与えない．ただし，ガス胞を有するも高い音響反射強度を示すことが考えられる．水中の気体は音響反射に大きく寄与していることが知られており，有鰾魚の鰾に含まれる気体が魚全体の音
響反射強度において占める割合は 90–95％であると

音響データと採水サンプルの関係

採水深度における音響反射強度の SV の変化は2019 年のほうが 2020 年よりも有意に大きかった (p< 0.01)（図 5）．この音響反射強度の増減と同じ傾言われている (Foote, 1980) ．有鰾魚の場合 L / λ が 0.1付近であったとしても –60 dB 程度の音響反射強度と向の見られた種は藍藻類と珪藻類であり，その他のなることが知られている（古澤，2001）．さくら湖
で優占していた Microcystis aeruginosa などの一部の植物プランクトンと動物プランクトンは音響反射強度の変化とは反対の有意差がある，若しくは 2 年間

藍藻類は，細胞内にガス胞を有する（高村，1988）．
M. aeruginosa は直径 4.4–5.5 μm ほどであるが，また，で差があるとは言えなかった．
音響反射強度と関係が見られた藍藻類と珪藻類の細胞数と SV の関係を図 7 に示す．SV は対数値であ

集積し大きなものでは数 mm 以上の群体を形成する（渡辺ほか，1994）．これら群体は L / λ が 0.1 付近となるため，それらの細胞数の常用対数を取ることで比較した．図 7 から，藍藻類と SV，珪藻類と SV の間る．これらのことより本研究で計測された音響反射
強度に影響を与えたものは，ガス胞を有さない珪藻には強い正の相関関係が見られた（藍藻：R = 0.76，
珪藻：R2 = 0.76）．藍藻類は 2019 年から 2020 年に
2

ではなく，ガス胞を有し群体を形成する藍藻類であると考えられる．
次に 2019 年と 2020 年の藍藻類の細胞数の平均値かけて，最も少ないところで 11,000 cells/l 採取され，最も多いところで 232,362,600 cells/l 採取された．

を比較すると，2019 年の藍藻類の細胞数の平均は95,551,590 cells/l±93,868,024 であり，2020 年の藍藻

一方，珪藻類では最も少ないところで 44,000 cells/l 採取され，最も多いところで 554,250 cells/l 採取さ類の細胞数の平均は 151,167 cells/l±173,615 であり，その差は約 630 倍になっていた．一方で，珪藻類のれた．

2019 年と 2020 年の細胞数の平均値は，2019 年では363,950 cells/l±172,727 で あ り，2020 年 で は 77,333

cells/l±32,486 であり，その差はわずか約 5 倍となっ94

福島県さくら湖における計量魚群探知機を用いた藍藻類の音響計測の試み
表 3, Table 3
表 3 さくら湖で採取された主要な動物プランクトンの体長．
中森
Riku
NAKAMORIin 陸,
Lake
Sakura.
Table 3 Length of major zooplankton species that were obtainedSpeciesNumber of specimens ( n )Average Length ( ± SD ) ( mm )Nauplius of Maxillopoda

340

0.13±0.026

Hexarthra mira

312

0.16±0.024

Chydorus spp.

327

0.24±0.038

Bosmina longirostris296

0.29±0.050

Diaphanosoma brachyurum

152

0.84±0.16

Copepodite of Cyclopidae

180.48±0.073

Copepodite of Eodiaptomus

34

0.72±0.17

図 7 Fig. 7
中森 陸, Riku NAKAMORIがあるという知見から，夏季のさくら湖では音響反射強度と藍藻類の細胞数の間に関係性があることが示された．
本研究では，夜間に採取された藍藻類のデータも用いて解析を行ったが，音響反射強度には一定の関係性が見られた．両年の優占種である M. aeruginosa
は昼間に表層で光合成を行い，細胞内に炭水化物を生成する．それにより，自身のもつガス胞内の気体による浮力で自身を支えることができなくなり沈降する ( 高村，1988; Chu et al., 2007; 高比良ほか，
2015) ．このとき M. aeruginosa のガス胞は耐圧性が高いため，ガス胞は変化しない（高村，1988）．つまり，M. aeruginosa の日周鉛直移動ではガス胞内の気体の実質的な量は変化していないため，昼夜図 7 Sv と藍藻類と珪藻類の細胞数との関係．

において音響反射強度の変化は見られなかったと

実線は藍藻類，破線は珪藻類を示す．
Fig. 7 Statistical results of the relationship

考えられる．しかし，同じ藍藻類でガス胞を形成する Anabaena の一部の種では，ガス胞の耐圧性がbetween Sv and cell numbers of Cyanobacteria and

低いため，光合成によって細胞内に炭水化物を生

Bacillariophyceae, respectively.

成した際に細胞内の膨圧が進行しガス胞が壊れて沈降すると言われている（高村，1988）．また，藍藻類の一種で 2019 年と 2020 年の両年ともに採集ていた．2019 年と 2020 年の SV 値を線形値に直した値 (SV) の平均値の差は約 60 倍になっていた．藍され，2019 年では M. aeruginosa に次いで多かった
Pseudanabaena mucicola はガス胞を形成しない．さ

藻類の変化と比べると微小な変化で，かつガス胞を有さない珪藻類が，2019 年から 2020 年にみられたくら湖で行った二年間の調査では，M. aeruginosa
が藍藻類の中でも圧倒的に多く，Anabaena は両年

Ostrovsky et al. (2018, 2020) は 藍 藻 類 の Microcystis

ともに採集されなかったため，ガス胞の変化に伴う
音響反射強度の変化や P. mucicola の出現による反SV の変化に影響を与えたとは考えにくい．さらに，
sp. の細胞数と音響反射強度の間に相関があることを示している．こうした細胞数と音響反射強度の変

射強度の変化は小さいと考えられるが，Anabaena
や P. mucicola が優占して形成されるアオコについ

化量の関係や，藍藻類がガス胞を持ち，ガス胞にてや，藍藻類の細胞数と昼夜の音響反射強度の関係

含まれている気体は強い音響反射強度を示すこと，
Microcystis sp. の細胞数と音響反射強度の間に相関については今後明らかにする必要がある．
また，M. aeruginosa は秋季に水温低下と栄養塩
95中森陸・南 憲吏・白川北斗・朱 妍卉・沖津二朗・大杉奉功・東 信行・
金 相曄・谷田一三・黒田充樹・長岡祥平・佐藤信彦・宮下和士

量の低下等の湖内環境の悪化によって，細胞内のガ謝

ス胞を減少させて湖底に沈む（高比良ほか，2015）．

辞

そのため，夏季の藍藻類が増殖しやすくアオコを形研究を行うにあたり，国土交通省三春ダム管理所成しやすい湖内環境の時と，その他の時期では保持より調査実施に係るご協力を頂いた．応用地質株式するガス胞の量が異なり，それに伴って音響反射強会社の稲川崇史氏，坂本正吾氏，小野田幸生氏には，度も異なる可能性がある．今後は夏季以外の藍藻類

操船やサンプリングに際して多大な助言とご協力をのガス胞の状態と，それらと音響反射強度との関係

頂いた．心から厚く御礼を申し上げる．本研究は，
WEC 応用生態研究助成事業 2019-04 ならびに JSPSを検証するといった，季節的な藍藻類の生活史に合科研費 JP20K06207 の助成を受けたものです．

わせた調査を行うことで，より長期間の藍藻類のモニタリングが可能になると考えられる．また，ガス胞が湖内環境の変化に応じて変化をするのであれ

引ば，水温や栄養塩量等の環境データも合わせて収集

用

文

献

Amakasu, K., Mukai, T. and Moteki, M. (2017)

し，それぞれの環境における藍藻類と音響反射強度

Measurement of the volume-backscattering spectrumの関係を調べる必要があると考えられる．

from an aggregation of Antarctic krill and inference of

最後に，本研究では三春ダム貯水池のさくら湖において，計量魚探機を利用した音響反射強度と藍藻

their length-frequency distribution. Polar Science, 12:類の細胞数の関係性について明らかにした．また，
M. aeruginosa が優占しアオコを形成するさくら湖

青森壮汰・藤林 恵・岡野邦宏・高田芳博・宮田直において，計量魚探機によるアオコの計測が有効で

幸（2019）脂肪酸組成を指標とした小型甲殻類のあること示された．近年，ダム湖ではアオコの異常

アオコ形成藻類に対する餌利用評価．土木学会論文集 G（環境）, 75(7): 367–374.

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発生を抑制する目的で様々なアオコ対策が取られている．
本研究の調査地であった三春ダムについては，

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年間の監視から．陸水学雑誌 , 81: 1–17.

なる水を状況に応じて取水することができるため，

Axenrot, T., Didrikas, T., Danielsson, C. and Hansson,

藍藻類の多い水を選択的に排水や，逆に藍藻類の少S. (2004) Diel patterns in pelagic fish behaviourない水を選択的に利水するといった運用ができる．

and distribution observed from a stationary, bottom-

音響計測手法により空間的な藍藻類の分布の把握がmounted, and upward-facing transducer. ICES Journal

できれば，浅層循環による環境改善，選択取水・利of Marine Science, 61: 1100–1104.

水をより効果的に行うことができ，アオコの発生抑Chu, D., Ostrovsky, I. and Homma, H. (2021) Acoustic

制や減少に繋がると考えられる．ただし，現在藍藻

scattering by gas-bearing cyanobacterium Microcystis:

類の空間的な分布の把握には至っておらず，また季Modeling and in situ biomass assessment. Science of

節的な藍藻類の状態変化が起きたときの音響反射強The Total Environment, 794: 148573.

度の変化を追うことはできていない．今後，より時

Chu, Z.S., Jin, X.F., Yang, B. and Zeng, Q.R. (2007)

空間的に広域な観測結果を得る必要がある．本研究では，夏季のさくら湖で 10 m までの藍藻類と音響

Buoyancy regulation of Microcystis flos-aquae during

phosphorus-limited and nitrogen-limited growth.

反射強度との一定の関係性を見ることはできたが，Journal of Plankton Research, 29(9): 739–745.

引き続き採水と音響計測を組み合わせた調査を行Foote, K.G. (1980) Importance of the swimbladder inい，音響計測による藍藻類の定量化を目指し，藍藻

acoustic scattering by fish: A comparison of gadoid類の空間的な分布把握をし，ダム湖をはじめとするand mackerel target strengths. The Journal of the

様々な水域の適切な管理に結びつけたいと考える．

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