微細な海中粒子の増大する環境下における藻場が受ける影響および藻場の再生手法の検討
The negative effect on marine forests of fine sediment particles, and an examination of restoration techniques
荒川久幸 * ・鈴木秀和 * ・大草駿 ** ・樋口謙 ** ・三橋賢太郎 ** ・佐藤陽 **Hisayuki ARAKAWA, Hidekazu SUZUKI, Shun OHKUSA, Ken HIGUCHI, Kentaro MITSUHASHI
and Minami SATO*

東京海洋大学**学術研究院

東京海洋大学

大学院教授
学生

The increase in marine sediment particles has a great impact on coastal ecosystems, and there arecases of degraded macrophyte communities. We clarified the negative effects of fine sedimentparticles and examined methods for regenerating marine forests in the Mio sea area, Wakayama
Prefecture, Japan, where there are considerable volumes of sediment particles. We found many
sedimentary particles of sub-micron size in devastated marine forests in the Mio area. Particles ofthis size significantly inhibit zoospore substrate attachment and gametophyte growth. We also
investigated the negative effect of sedimentary microplastic particles on zoospore substrateattachment, and found they inhibited attachment. The negative effect, however, was smaller thanthat of inorganic particles. Our study found that sedimentary particles in the Mio sea area had aconsiderable effect in depleting marine forests. We suggest that transplanting larvae is a suitable
way of regenerating marine forests in such areas, where the sea is very turbid.
Key Words : initial depletion, marine forest, restoration technique, sub-micrometer particle

1．序論

2．研究方法海中粒子の増大は沿岸生態系に強い影響を及ぼしている．本研究では，粒子によって海藻群落が荒廃した海域(和歌山県三尾地先)において，その粒子の影響を明らかにするとともに，その海域で海藻群落を再生させる手法について検討した．ここでは，沿岸で増大する海中粒子として微細な無機粒子(サブマイクロサイズ)の影響を取り上げた．
第一に，粒子で海藻群落が荒廃した海域におけるサブマイクロサイズ粒子の量およびその分布を調べるとともに，岩礁の微細藻類群集を明らかにし，両者の関係を検討して，サブマイクロサイズ粒子の存在と岩礁生態系の変化との関連を明らかにする．さらに，近年問題視されているマイクロプラスチック 1)の海藻の発生初期への影響について検討する．
第二に，従来の群落再生事業は，遊走子の播種によって行われてきた．しかし基質への粒子堆積が多い海域
では効果が得られないと考えられる．本研究では幼胞子体を使用した再生手法を用いる．当該海域の近隣の群落で遊走子をロープに着生・成長させ，移植をする方法を検討する．

2.1 微細粒子の海藻群落への影響(1) 海底の堆積粒子調査
粒子によって海藻群落が荒廃した海域(和歌山県日高郡三尾地先)2)および海藻群落が維持されている海域(和歌山県御坊市野島地先)において，平成 30 年 10 月16 日に，海底(水深約 6ｍ)の海藻礁上 3)に堆積する粒子をスクーバ潜水によるエアリフト法によって採取した(図-1)．採取サンプルは，粒子量，強熱減量および粒径を分析した．粒子量は乾燥後，秤量して求めた．強熱減量は乾燥後の粒子を 600℃で熱し，秤量して求めた．
粒径は粒径測定装置(Sald 2300，島津製作所社製)で調べた．

図-1 調査海域― 69 ―

(2) 生物相調査
海底堆積粒子の違いによる付着珪藻および岩礁生物相の相違について検討した．牡蠣殻ブロック(シェルナース，海洋建設株社製)を 2019 年 9 月 4 日三尾および野島の海藻礁(水深 6m)に設置し，2020 年 2 月 3 日に回収した．
珪藻試料は，回収したカキ殻表面をナイロン製の歯ブラシで擦り取って得た．珪藻細胞の観察は，定法 4)に従って行った．岩礁の生物相は牡蠣殻に付着もしくは牡蠣殻間に生息するものを採取し，個体数および湿重量を測定した．

(3) サブマイクロ粒子がアラメの発生初期に及ぼす影響付いたロープ等は胞子体サイズおよび個体数を計測したのち，三尾地先に設置した．
さらに，三尾地先の照度および水温の調査結果をもとに，アラメおよびカジメの成長に適した水深および水の濁りの影響を数値実験で検証した．

3．結果および考察
3.1 海中林荒廃海域の堆積粒子
海底堆積粒子量は，三尾で 2.03±0.643 mg/cm2，野島で 2.07±1.95 mg/cm2 であった．両地点の堆積粒子量について，スチューデント t 検定を行った結果，有意差はみられなかった．
三尾地先の堆積粒子の粒径は，0.475－420μm の範囲にあり，その平均粒径は 39.1μm であった．一方，野島地先の堆積粒子は 3.60－857μm の範囲で存在し，その平均粒径はそれぞれ 185μm であった．三尾地先では粘土(2μm 未満)が約 0.86%，シルト(2μm 以上 20μm 未満)が約 24%であった．一方，野島地先では粘土は見られず，シルトが約 6.2%であった．すなわち，三尾地先にはシルト以下の粒径の粒子量が野島地先の約 4 倍存在すること，サブマイクロサイズの粒子が堆積していることが分かった．

三尾地先にはサブマイクロサイズ粒子が堆積している．サブマイクロサイズ粒子によるアラメ遊走子の基
質着生および配偶体の成長・生残への影響を調べた．アラメ Ecklonia bicyclis の胞子体は千葉県南房総市白浜地先，福島県いわき市四倉地先，茨城県ひたちなか市で採取し，遊走子懸濁液を得た．懸濁液の遊走子濃度を計数し，適宜希釈して実験に供した．
粒子は，サイズの異なる炭化ケイ素粒子を用いた．粒子 A および B の粒径分布は一つの極大を持ち，平均粒径はそれぞれ 1.1µm および 3.9µm であった．基質上(界線入りスライドグラス)に種々の量で粒子を堆積し，ア 3.2 海中林荒廃海域の生物相
ラメ遊走子の着生成功率を調べた．つぎに基質へ着生
付着珪藻の出現種は野島では 16 属 26 種，三尾ではした配偶体上に種々の量で粒子を堆積し，インキュベ
15 属 23 種，多様性指数は野島では 3.92，三尾では 3.61ータ内で培養した．培養 12 日後に配偶体の全長と生残で，野島の方がわずかに多様性は高いが，出現種別で見数を測り，配偶体の成長および生残への影響を調べた．
ると，優占種は両者とも Amphora exigua と Tabularia
investiens で等しく，種組成も両者に大きな相違はな(4) マイクロプラスチックがアラメの発生初期にかった．
及ぼす影響
三尾の牡蠣殻ブロックでは，海綿動物 5 種，扁形動粒子として PET 粒子を用いて，アラメ遊走子の基質 物 1 種，外肛動物 9 種，軟体動物 18 種，星口動物 1 種，着生への影響について調べた．PET 粒子の平均粒径は 環形動物 7 種，節足動物 28 種，棘皮動物 6 種，脊索動218µm とした．実験手法は，遊走子の基質着生の阻害実 物 1 種であった．野島ブロックでは，海綿動物 5 種，扁形動物 1 種，外肛動物 2 種，軟体動物 10 種，星口動験と同じである．
物 2 種，環形動物 14 種，節足動物 25 種，棘皮動物 1種，脊索動物 6 種であった．湿重量は三尾で 20.9g，野2.2 海藻群落の再生手法の検討
島で 27.0g であった．海中林の荒廃海域においても種粒子の多い海域では堆積粒子による発生初期の大き 数や量に明瞭な相違は見られなかった．
な減耗により，遊走子による再生産は難しい．多数の幼胞子体を作出し，それらを移植して群落を再生する手3.3 サブマイクロ粒子の影響法を検討した．幼胞子体の作出は，アラメでは福島県いわき市小名浜港内で，カジメでは三尾地先の南東方向(1) 遊走子の基質着生への影響に位置する御坊市野島地先において行った．両海域に着生率はいずれの粒径においても，基質上の堆積粒遊走子付着のためのロープおよびロープネットを設置した．着生した遊走子はロープ等を数か月放置するこ 子量が増加するにつれて指数関数的に減少し，各粒径とにより，配偶体期を経て，幼胞子体とした．胞子体の で 堆 積粒 子量 と 着生 率の 間 には 有意 (Spearman’s― 70 ―

rank correlation，p < 0.05，粒子 A および B で rs =−1，および −1)な負の相関がみられた．それぞれの粒子におけるアラメ遊走子の着生率と堆積粒子量の関係式は，以下となった．
粒子 A Ar =100 exp −23.7 Q(1)
粒子 B Ar =100 exp −10.6 Q(2)
ここで，Ar はアラメ遊走子の着生率(%)，Q は堆積粒子量(mg/cm2)である．

3.5 海藻群落再生手法の検討(1) 幼胞子体の作出

アラメ幼胞子体は福島県いわき市小名浜港内のロープに多数着生した．2018 年 2 月に移植した 3 本のロープのアラメ幼胞子体の全長と個体数は 10.9±5.5 cm と347 個体であった．6 月には全長 50cm を超える個体がみられた．しかしながら，台風 21 号および 24 号の影響ですべて流出した．
(2) 配偶体の成長および生残への影響
また 2019 年 1 月に移植した 9 本のロープのアラメ幼生残率は配偶体上の堆積粒子量が増加するにつれて 胞子体の全長と個体数は 6.2±1.6 cm と 134 個体であ指数関数的に減少し，両粒径で堆積粒子量と生残率の った．一方，カジメ幼胞子体は，和歌山県野島地先に設間に有意(Spearman’s rank correlation，p < 0.05， 置したロープネットに多数観察された．2019 年 3 月に
粒子 A および B で，rs = −1，および −1)な負の相関が 移植したロープネットのカジメの総数が多く，数えられなかったが，全長は平均 21.6±6.0 cm であった．
2019
みられた．
年 5 月 27 日に全長を計測したところ，28.1±10.3 cm
粒子 A Sr =100 exp −2.06 Q(3)に成長した．
粒子 B Sr =100 exp −1.49 Q(4)
ここで，Sr はアラメ配偶体生残率(%)，Q は堆積粒子量(mg/cm2)である．
(2) 海域への展開手法
堆積粒子 A と B(平均粒径 1.1 µm および 3.9μm)では粒径が小さいほど，アラメ遊走子の着生と配偶体の成照度(照度消散係数)および水温を変数とした数値実5)長および生残が阻害された．Watanabe et al. で報告 験を行い，アラメおよびカジメ胞子体の成長を検討しされた結果と比べると，15μm では 1mg/cm2 で着生率が た．数値実験結果と三尾に移植したアラメおよびカジ31.8±1.6% であったのに対し，粒子 A では堆積量 メの成長とほぼ合致した．このことから，数値実験手法
0.1mg/cm2 で着生率が 10±6.2%となった．したがって堆 が適切であると判断した(図-2)．
そこで，三尾地先の照度と水温から，海水の濁りが変
積量は 10 分の 1 であるにも関わらず着生率は約 3 分の1 に減少し，15μm に比べて 1-4μm の粒子の堆積の影 化した場合の成長について，数値実験した．
響は甚大であった．特に基質着生への影響は，配偶体の三尾地先の照度消散係数は約 0.3m-1 であることから，生残への影響に比べて，大きかった．これらのことから， 三尾地先でアラメを移植する場合にはそれぞれ 3m 以浅
微細な海底堆積粒子の大型褐藻類の海中林への影響はが適していると考えられた．しかし水深が浅いほど夏遊走子の基質着生で著しく大きいことが分かった．の高水温や時化時の波浪の影響が強い．これらのこと

3.4 マイクロプラスチックのアラメ発生初期へ及ぼす影響を総合すると 3m 程度への移植が最適といえた．一方，
三尾地先(照度消散係数 0.3m-1)へカジメ幼胞子体を移植する場合には 5m 程度が適していると考えられた(図マイクロプラスチックの堆積粒子量が増加するほど，-3)．
着生率は指数関数的に減少した．堆積粒子量と着生率の 間 に は 有 意 な 負 の 相 関 (Spearman’s rankcorrelation，p < 0.05，rs = −1)がみられた．
4．結論
同じ粒径のプラスチックとグラスビーズ 5)の影響を比較すると，同じ粒子量の時の着生阻害はプラスチッ
三尾地先では，高濁度水がたびたび観測されることクで小さかった．この原因は今のところはっきりしなにより，海底へ到達する照度の低下がみられた．また海い．プラスチックは比重が小さいことによって粒子の堆積が粗になり，その間隙に遊走子が侵入し着生に成 底の堆積粒子量は多く，特にサブマイクロサイズの粒子が多く含まれていた．このことは，室内実験の結果を功するのかもしれない．
考え合わせると，遊走子の着生阻害，配偶体の成長阻害が著しいことを示唆した．マイクロサイズのプラスチックの着生阻害の影響は，無機粒子に比べて小さかった．さらに三尾地先の堆積粒子の量と粒径分布から初― 71 ―

期減耗の算出式を Watanabe et al.5)に従って得た．三尾地先の初期減耗率は約 94.2％であり，野島では54.7％と算出された．両者の値の間に海藻群落が形成されるか否かの閾値があると考えられた．
海藻群落の再生場所として，三尾地先の海藻礁を選定した．数値実験の結果，三尾地先の照度消散係数は約0.3 m-1 であることから，三尾地先のアラメ群落再生には 3m が適しており，カジメでは 4-6 ｍが適していると考えられた．当該海域へ幼胞子体を移植したところ，6月まで順調な成長が確認された．この海域の海藻群落の荒廃は再生産の阻害にあることが確認された．
このことから，幼胞子体を移植することで群落の再生の可能性が示唆された．しかしながら，7-8 月には台風，高水温，食害によると思われる要因で消失した．越夏のための工夫が必要である．

図-2 アラメおよびカジメ胞子体の成長と数値実験の比較

図-3 各水深における濁りの変化がカジメ幼胞子体の成長に及ぼす影響― 72 ―

参考文献
1) 山下，田中，高田，海洋生態系におけるプラスチックの動態と生物への影響，日本生態学会誌 66, 51-68, 2016.
2) H. Arakawa, K. Shinoda, A. Matsumoto, H. ENDO, Y.
Agatsuma, Physical factors of disturbance of marine
forest formation off Mio, Kii Peninsula, the Pacificcoast of central Japan., Journal of Marine Biology &Oceanography, 3:4 1000135, 2014.
3) K. Taniguchi., H. Yamane, K. Sasaki, Y. Agatsuma,and H. Arakawa. Marine afforestation of the kelp
Eisenia bicyclis in coralline flats by introductionof porous-concrete reefs. Nippon Suisan Gakkaishi.
67, 858-865. 2001,
4) 鈴木，南雲，珪藻類の採集と光学顕微鏡観察，植物分類学研究マニュアル 18. 分類 (日本植物分類学会誌) 15: 7581.2015.
5) H. Watanabe, M. Itoh, A. Matsumoto, H. Arakawa,Effects of sediment influx on the settlement andsurvival of canopy-forming macrophytes, Scientificreports, 6:18677, 2016.

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