漁場に関する調査研究《 亜熱帯海域における人工海底山脈 》
Artificial upwelling fishing ground in subtropical sea area
業務名委託者
担当者

人工海底山脈造成による水産資源増殖効果調査（16-881,17-5850）
内閣府沖縄総合事務局
伊藤 靖，（押谷 美由紀）

We have carried out research for developing fishing grounds by artificial upwelling flow in the area of sea
around Okinawa. We have evaluated the effect of the upwelling flow in the sea area appropriately selected. Thistargeted sea area belongs to the subtropical sea area different in terms of sea water temperatures, oligotrophicwaters, etc. from those in artificial upwelling flow, which have been studied so far. Therefore, we havediscussed material circulations in this sea area as well as evaluation methods of upwelling flow in the subtropics
sea area..
Key words: Subtropical sea area, artificial upwelling fishing ground, primary production

１．調査の目的
沖縄県の沿岸域はサンゴ礁が発達し，広大な浅海域が形成されていることから，モズク，クルマエビ等の海面養殖業に適しており，生産量は増加している傾向にある．
沖縄県

一方，沿岸域における漁船漁業については，沖縄
県の周辺海域が亜熱帯性海域であり，海水中に植物性プランクトンが少ないことや公有水面の埋立等により水産生物の産卵・育成の場が喪失していることなどから，水産資源が減少し生産量は低下している．
今後の沖縄県の沿岸漁業の振興を図るためには，栄養塩の豊富な海域を選定し，さらに肥沃化させる新たな開発が必要である．
このため本調査では，広域漁場整備開発適地海域に

図-1 調査位置図

おけるより効果的な沖合域の漁場造成の可能性について，海域特性の条件を総合的に評価し，適地選定を行ったものである．さらに適地における人工海底山脈の効果について定量化し，亜熱帯海域における増養殖効果に着目し，本海域に適した評価方法についても検討した．

２．調査の内容と方法
本調査は 2 カ年調査として実施した．人工湧昇流を発生させることで海域を肥沃化し，生産性を高め，水産資源の増殖を図るため，初年度には適地選定を行い，次年度には選定した適地における人工湧昇流の効果について検討を行った．調査対象は沖縄県周辺海域である．
調査のフローを図-2 に示す．

40

漁場に関する調査研究

検証エリアの選定

平成 16 年度

衛星データ・現地観測からの候補地の絞り込み
最適海域の検討
1)現地海域観測(流況，栄養塩，密度等）
2)漁協及び県水産試験場ヒアリング3)流況概要シミュレーションの実施
平成 17 年度
沿岸域における物質循環の把握

現地観測の実施

生物生産の定量的把握

流況シミュレーションの実施①栄養塩濃度と基礎生産②高次生物生産への転換

湧昇流量の予測

水産資源増加量の予測
図-2 調査フロー

３．主な調査結果
3.1 漁場造成候補地の絞り込
み(1)検証エリアの選定

漁場造成候補地の水深，水質，流況，地形条件，陸水からの影響，共同漁業権の設定状況，これまで

沖縄北部の人工魚礁等の実施位置及び衛星データによる栄養度の解析を踏まえ，漁場造成候補地の比較・絞り

座間味周辺込みを行い，沖縄北部，金武湾沖

金武湾沖合合，糸満・沖縄南部，座間味周辺の４海域の候補地（図-3）から金武湾沖合海域と座間味周辺海域の糸満・沖縄南部２地区を漁場造成候補地と選定した．
図-3 マウンド漁場候補地位置図(2)

衛星データ及び現地観測結果からの絞り込み選定した 2 地区の漁場造成候補地において実施した，平成 16 年度の現地観測結果の概要を表-1 に示す．この
現地海域観測結果及び漁協等へのヒアリング結果から，流況条件，水質条件等を考慮し，より漁場整備の可能性の高い座間味周辺海域を選定し検討を進めるものとした．

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漁場に関する調査研究

表-1 現地観測結果の概要
項目

座間味周辺海域
評価
下げ潮時流速 Stn.1～3 で 60cm/s 以上，Stn.3～4 で 40cm/s 以上流況
◎上げ潮時流速 40～60cm/s（南側）（底層）
その他は概ね 40cm/s 未満
表層栄養塩類：枯渇
水質
海底付近の栄養塩：濃度高い◎
底層の硝酸態窒素濃度：富栄養海域の下限値
環境条件に 流況，栄養塩類の濃度から判断すると座間味周◎
よ る 評 価 辺海域が候補地として有望であるとえられる．

金武湾沖海域
概ね 20cm/s 未満．マウンド漁場整備に適す
る流速下限値に対して，流速は小さい．
流向は主に沿岸に沿った方向．

評価

表層栄養塩類：枯渇
海底付近：リン酸態リンの濃度が低い
座間味周辺海域より流速が小さく，栄養塩類の濃度も低い．候補地の優位性は低い．

△△△注)項目の評価は次のとおり．◎：満たす，△：満たさない

3．2 漁場造成候補地の絞り込み(1) 流況概要シミュレーション
一箇所（座間味海域）に絞られた最適海域の中で，さらに事業に適した地点を選定するため，海底地形データ，流況調査データ等を用いて，流況の概況を把握する数値シミュレーションを行った．計算は３次元鉛直多層（マルチモデル）を用いて行い、人工海底山脈を想定した場合の滞留状況等について確認を行なった。この結果、補償深度と考えられる水深 50ｍ付近まで、底層からの湧昇流が期待できる結果となった。

3.3

最適海域の検討(1) 現地海域観測
平成 16 年度調査において漁場造成適地とされた座間味海域において，詳細な流況およびさらに深い水深帯の栄養塩分布を確認するため，平成 17 年 8 月 28 日～9 月 28 日にStn.4
Stn.3
Stn.2
Stn.1

かけ，現地観測調査（流向・流速 15 昼夜連続観測・水質調査）を行った．現地観測調査の概要は表-2 に，観測地点は図-4 に示すとおりである．
15 昼夜流況連続観測の結果を流向・流速頻度分布として図-6 に示す．
底層の観測地点である海底上 12ｍと海底直上【調査内容】● Stn.1：流況調査（15 昼夜連続）● Stn.1,2,3,4：水質調査(鉛直観測)● Stn.1,2,3,4：水質採水調査(2,3,4 は底層のみ)の 3ｍの流向頻度分布を示している．南北方向の流れが強く，特に北向きの流れが強くなっている．最大流速は底層(海底地形図 第 6508-5 号[慶良間列島]を基に作成)

でも 40ｃｍ以上あり，比較的強い流れの存在することが明らかとなった．

図-4 平成 17 年度現地観測調査地点

調査項目
流況調査(15 昼夜連続観測)
水質調査（鉛直観測）
水質調査（採水調査）

表-2 現地海域観測概要
地点数実施日
1 地点
8/29～9/28（底層・上層の 2 層で実施）
4 地点
8/28，13，16，21，28，10/5，20，28，11/54 地点
8/28，13，16，21，28，10/5，20，28，11/5

＜水温＞

地点数
1 地点
4 地点
4 地点

＜ｸﾛﾛﾌｨﾙａ＞（流況は概ね南流）

図-5 水質の断面分布（平成 17 年 9 月 16 日）

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漁場に関する調査研究海底上 12m
海底上 3m
解析期間：30 昼夜 2005 年 8 月 29 日 12 時～9 月 28 日 12 時
図-6 流向・流速頻度分布

3.3 亜熱帯海域における沿岸域の物質循環と資源増加量の予測評価手法の検討(1) 沿岸域における物質循環の把握
沿岸浅海のサンゴ礁海域では底生性の付着藻類等の植物が基礎生産に貢献している．これら沖縄海域の特性を踏まえた基礎生産速度の設定について検討した．従来の食物連鎖（浮遊系の食物連鎖）に比べ，サンゴ礁海域の多くの生物は底生性である．透明度が大きく貧栄養の海水層と海底からなるサンゴ礁海域では一次生産の主体として，微小藻類などの底生植物が多く，一次消費者もそれらを直接利用できる底生動物や底生植物の分解物を食う生物が挙げられる．
図-7 中に①の点線で示す浮遊系では，植物プ栄養塩類

ランクトンが無機物から有機物を生産する生産者であり，これらが一次消費者の動物プランクトンに食われ，肉食魚介類等の二次消費者に喰われるという従来の食物連鎖にくわえ，海水中底生植物(微小藻類､共生藻類､海草類)に存在する溶存態有機炭素（主に植物プランク

底生生物
（植食）

トンの EOC:細胞外分泌物）をバクテリアが利用

ランクトンサイズが小さい亜熱帯のような貧栄

植物ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝ

植食動物
ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝ

底生生物(デトリタス食)

原生動物し，鞭毛虫などの原生動物がそのバクテリアを捕食し動物プランクトンに利用されている．プ

バクテリア（デトリタス）

底生動物（肉食）

植食魚類

養海域では，バクテリアから栄養段階が近いた肉食動物
ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝ

小型肉食魚

大型肉食魚

めより効果的であると考えられている．また，さらに③底性系植物連鎖として，生物の死骸や②底生系食物連鎖①浮遊系食物連鎖

図-7 沖縄海域の沿岸域での物質循環模式図

排泄物は海底に沈降し多毛類，小型甲殻類等の底生動物の食物として利用される．サンゴ礁海域では一度使われた残渣や死んだ有機物が無機物質に還元される前に，再び生産過程に戻される循環が特徴的で，分解還元を省略させて，循環速度を速めている．これらの物質循環を考慮し，それぞれの栄養段階における生態効率を検討し，沖縄海域における一次生産の定量化を行った．
(2) 水産資源増加量の予測
亜熱帯海域の植物プランクトンは，温帯である本州周辺に比べ，より低濃度の栄養塩でも活発に増殖するとされる．植物プランクトンの光合成による増殖速度は，温度，光量，栄養塩に依存することから，亜熱帯海域の環境条件を考慮し，本州周辺とは異なる増殖速度を検討するため，各項目について表-3 のように設定した．

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漁場に関する調査研究表-3 光合成速度に関する水温･光･栄養塩条件（無機態窒素）
項目

年平均

6-9 月

f(T)

水温(℃)
25.5
日射量
光強度依存項 (MJ/m2)
14.17
温度依存項

水温(℃)
28.5
日射量(MJ/m2)
18.63

2.9f(I)
0.80

項目f(T)

水深 100m 前後の値
南流時の平均値
水深 230m での最高値

3.6f(I)

硝酸態窒素濃度mg/L
0.01～0.03
0.048
0.090.91

栄養塩依存項0.877～0.955
0.972
0.985

小領域(100m)の範囲

3.3 湧昇流量の予測(1) 数値シミュレーションの実施
現地海域観測における流況記録を解析し潮汐流・恒流（平均流）についての特性を整理した．現地海域観測による流況解析結果を踏まえ，人工海底山脈による湧昇流量の効果を検討した．計算範囲は座間味周辺海域とし，図-8 に示すように大領域と小領域に分割した．大領域：33.3km×24.3km 300m

大領域の範囲メッシュ，小領域：約 16km×14km 100m メッシュ，層厚：鉛直方向の層分割は 6 層とした．

図-8 計算範囲(2) 計算結果
数値シミュレーションにより，マウンドを候補地に設置した場合の予測計算を行い，下層から補償深度よりも上層に供給される流量を，第 3 層と第 4 層の間（水深 50m）を通過する流量として検討した．検討範囲はマウンド設置ケース（ケース 1a・1b，2a・2b）と現況での鉛直流の差が見られた範囲を検討範囲として設定し，その範囲内における湧昇流の増加量を算定した．これによる各検討ケースの湧昇流量の増加量を表-4 に示す．
表-4 検討ケースにおける湧昇流量の増加量
検討ケース
一潮汐平均(m3/s)

ケース１a（マウンド高 12m）
24.65

ケース１b（マウンド高 20m）
51.54

ケース２a（マウンド高 12m）
25.20

ケース２b（マウンド高 20m）
55.87

3.4 水産資源増加量の予測(1) 生態効率と水産資源増殖量
既往の文献から転換効率を整理し，この設定根拠を表-5 に示す．湧昇流増加量の試算結果から，マウンドを設置した場合の基礎生産量及び高次生物生産量を検討し，水産資源増加量を定量的に予測した．
表-5 エネルギー循環の生態効率とその設定根拠
経路番号

例

生態効率

根拠等

平均値 上限値①②③④⑤⑥

植物ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝ⇒植食動物ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝ
植食動物プランクトン⇒高次の消費者
植物ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝ⇒バクテリア（デトリタス）生産量
原生動物⇒肉食動物ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝ
植食動物ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝ，肉食動物ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝ⇒
バクテリア（デトリタス）
小型肉食魚類，大型肉食魚類⇒バクテリア（デトリタス）

植物ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝから動物ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝへの転送効率は 10～30％（文献6），両者の生産量の比は東シナ海で 0.22～0.86 とされている（文献 4）．

0.2

0.8

0.13

0.15 高次栄養段階の転送効率は 10～15％と概算される（文献 7）．

0.35

0.4
0.2

0.160.13

一次生産量の約 30～40％が EOC や死骸としてバクテリアに利用されている（文献 8）．
バクテリアからカイアシ類への転送効率を各々20％とする（文献 8）
二次生産者の沈んで食べられなかった動物ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝ及び食べられたが排出された動物ﾌﾟﾗﾝｸﾄﾝの生産量に対する割合が 16％（文献 9）
三次消費者（漂泳性捕食者）が死んでデトリタスになる生産量に対する割合が 13％（文献 9）44漁場に関する調査研究

基礎生産量及び高次生物生産への転換の検討結果を踏まえて、湧昇流量増加によって推定される水産資源増加量を定量的に予測した。前述の｢漁獲対象の生産量｣に基礎生産量を乗じ、漁獲効率 0.3 等として水産資源増加量A を試算した。また、湧昇した栄養塩が全て基礎生産に利用された場合の水産資源増加量 B を試算した。水産資源増加量の計算結果を表-6 に示す．
表-6 水産資源増加量＜A：基礎生産速度からの試算＞
年間検討案（１）南流下層平均値 ケース１0.048
ケース１ｂケース２
ケース２ｂ（２）南流下層最大値 ケース１0.09
ケース１ｂ半飽和定数、貧栄養 ケース２ケース２ｂ（３）南流下層最大値 ケース１0.09
ケース１ｂ半飽和定数、貧栄養 ケース２C/Chl.a比 60
ケース２ｂ生産量Ⅰ平均値
4.77
8.19
4.77
9.03
8.60
17.51
8.60
18.62
10.75
21.89
10.75
23.28

生産量Ⅰ
上限値
9.15
15.69
9.15
17.31
16.47
33.55
16.47
35.68
20.59
41.94
20.59
44.59

（単位：百万）生産量Ⅱ 生産量Ⅱ
平均値
上限値
7.11
12.48
12.20
21.41
7.11
12.48
13.45
23.62
12.80
22.48
26.08
45.79
12.80
22.48
27.73
48.69
16.00
28.10
32.60
57.23
16.00
28.10
34.67
60.86

＜B：基礎生産に全転換の試算＞
生産量Ⅰ
平均値
①
ケース１
5.0
水深100m前後の値 ケース１ｂ10.50.03mg/L
ケース２5.1
ケース２ｂ11.4②
ケース１8.1
南流下層平均値 ケース１ｂ16.90.048mg/L
ケース２8.2
18.3
ケース２ｂ
ケース１15.1③
南流下層最大値 ケース１ｂ31.6
0.09mg/L
ケース２15.4
34.3
ケース２ｂ

年間

生産量Ⅰ
上限値
9.7
20.2
9.9
21.9
15.4
32.3
15.8
35.0
29.0
60.5
29.6
65.6

（単位：百万）生産量Ⅱ 生産量Ⅱ
平均値
上限値
7.5
13.2
15.7
27.5
7.7
13.5
17.0
29.9
12.0
21.1
25.1
44.1
12.3
21.5
27.2
47.8
22.5
39.5
47.1
82.6
23.0
40.4
51.0
89.6

また，マウンド本体の魚介類蝟集効果（魚礁効果）を，沖縄県の単位施設規模当りの蝟集量（1.84kg/空 m3）とマウンドの表面積から，根付きの底魚(マチ類，ハタ類)，エビ・カニ類を想定して 16 百万円と算定した．

４．成果の活用沖縄県座間味海域において，人工湧昇流漁場造成の可能性を検討した．この結果，座間味海域の水深 88ｍの地点において，人工海底山脈における水産資源増殖の可能性が示された．しかし，人工海底山脈による漁場造成にあたっては，対象魚種の選定等を関係者と十分な協議する必要がある．また，構造物の設置位置及び漁場造成海域の位置について海域の利用状況及び関係者との調整が必要と考えられる．

参考文献
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