五島西方沖地区マウンド礁の整備効果
An Effect of the Mound Reef Constructed in West Offshore Sea of Goto Islands
吉野真史*・伊藤 靖**・八木 宏***・中山哲嚴****・菅 崇*****・澤田竜美******・本田耕一*******
Masafumi YOSHINO Yasushi ITOH Hiroshi YAGI Akiyoshi NAKAYAMA Takashi SUGA Tatsumi SAWADA andKoichi HONDA* (一財)漁港漁場漁村総合研究所

第 2 調査研究部** (一財)漁港漁場漁村総合研究所

主任研究員

第 2 調査研究部部長*** (独)独立行政法人水産総合研究センター水産工学研究所水産土木工学部水産基盤グループ グループ長**** (独)独立行政法人水産総合研究センター水産工学研究所水産土木工学部 部長***** 水産庁漁港漁場整備部整備課

整備係長****** 水産庁漁港漁場整備部整備課

課長補佐******* 水産庁漁港漁場整備部整備課

上席漁港漁場専門官

To clarify an effect of the mound reef constructed in west offshore sea of Goto islands, various fieldresearches were conducted. The contents of researches were current profile, section current
distributions, vertical distributions of water quality, sediments and benthos, zoo planktons, samplingexamine of fishing, echo sounder and observation by ROV. From the results, in the wake area, the rising
current, the propagation of turbulence kinetic energy to the photic zone, and the nonlinear effect ofinternal waves were observed. And the existence of a vertical mixing was suggested. The gathering ofvarious fish and zooplankton, the high level productivity on the sea bottom, the function as feeding andspawning points, were revealed.
Key Words : mound reefs, turbulence kinetic energy, vertical mixing

1．はじめに九州西海域は，200m 以浅の広大な大陸棚を有する東シナ海の東側に位置し，対馬暖流に恵まれた，マアジ・マサバ・マイワシなどの良好な漁場となっている．
九州西海域が属する対馬暖流域のマアジの漁獲量は，1993～1998 年には 20 万トン以上を維持していたが，2008
年には13 万トン(全国の約8 割)まで減少した．
このため，
国では，日本海西部・九州西海域マアジ資源回復計画を策定するとともに，長崎県五島西方沖の排他的経済水域において 2010 年度にマウンド礁の整備事業に着手した．
マウンド礁は，石材やブロックを海洋に投入して，山脈状に造成された施設である．それを海域流動場に整備することで，流動を乱して鉛直混合等を促進し，底層栄養塩の有光層への供給，それによる一次生産量の上昇を通じて水産資源の増大を図るものである．
マウンド礁は，これまで長崎県の 7 箇所など計 11 箇所で都道府県により整備されてきた(例えば渡邉ら1))．これ
らのマウンド礁の設置水深は 60～100m 前後であるが，五島西方沖については，水深が 155m の大水深域となっている．
整備海域は，五島列島から北西約50kmの沖合である．
その構造諸元と，平成 25 年 8 月時点の出来形を図-1 に，位置を図-2 に示す．マウンド礁は，底層の主流向が直角に当るよう礁横断方向を北北東～南南西として配置されている．
本報告では，平成25年度のモニタリング調査の内容と，その結果から明らかとなった効果の発現状況及び今後の課題について述べる．

2．現地調査の概要
表-1 に現地調査の概要を示す．マウンド礁による流れの変動を検討するため，マウンド礁北側 200m 地点にて流況の定点観測を行うと共に，マウンド礁の横断方向 1kmの測線にて自航式定線観測(ボトムトラック)を行った．
加えて，内部波を観測するため，1 時間に 1 回昇降する観測プラットホーム 2)による鉛直方向水質観測を行った．
図-3 に水質観測プラットホームを示す．
また，マウンド礁整備効果の直接的な調査として，底質・底生生物調査，プランクトン調査，ROV による観察調査，計量魚探調査を行った．各調査地点については図-2に示した通りである．

― 61 ―

図-1 マウンド礁の構造と平成 25 年度末現在の出来形

図-3 水質観測プラットホームの模式図

3．調査結果と考察(1) 流況調査
定点観測結果によると，有光層の主流向は東向きで，それ以深は深さに従って徐々に北向きが卓越していった．
図-4 に有光層と底層の代表的な流速頻度を示す．

図-2 マウンド礁整備位置と調査地点
表-1 現地調査項目と概要
調査内容

期間

流況定点観測'13/8/249/10'13/8/2123、9/1213'13/8/249/7、
9/12-19

流況自航式
定線観測
水質定点観測(ﾌﾟﾗｯﾄﾎｰﾑ)
底質・底生生物調査
プランクト
ン調査
漁獲調査
計量魚探調
査
観察調査
(ROV)

位置、測線

調査項目、対象St.1

流速鉛直分布、経時変化

L-1～5(1km)

流速断面分布

St.1

水質断面分布、経時変化
h=42m

底質18点
'13/9/13粒度、強熱減量、生物種
底生生物3614
類数、湿重量点'13/9/12- St.2～5×3
プランクトン個体数13
層'13/8/25
マウンド礁 稚魚ネット曳き、成魚釣、9/12、
周辺
獲
11/8
'13/8/21- 広領域、
魚類・プランクトン蝟集
24狭領域
状況
マウンド礁
'13/8/28
蝟集魚種、分布北斜面

h=114m

図-4 水深・流向別流速頻度
図-5 は，自航式定線観測により得られたマウンド礁中
央部を横断する測線 L-1 の大潮満潮時(8 月 22 日 9 時)の流速断面分布である．図中上方へ向かう流速が見られる範囲はグレーに着色している．流れは概ね南から北へ向かっており，マウンド背後 100m 付近，及び 400～500m の範囲で上方へ向かう流れが見られた．また，水深範囲は下層から 40m へ至っていた．このことから，マウンド礁
により海水の鉛直混合が促進され，少なくとも水深 40m，流軸方向500mまでその影響が持続していると考えられる．

― 62 ―

SSW

以上の現象をより詳細に検討するため，乱れエネルギーの鉛直方向の伝播について検討した．1 時間周期より短周期の成分を流動の乱れと仮定し，単位質量あたりの乱れエネルギーを式(1)3)の通り定義してその経時変化を検討した．流れの乱れについては，これまでのとおり 1 時
間ハイパスフィルタを施した流速波形を乱れ成分として定義した．

NNE

1E X  u  22

次に，マウンド礁を通過した流れの後流域の乱れについて検討する．図-6 は，水深 120m(マウンド礁天端水深)における定点ADCPのマウンド礁横断方向流速経時変化である．別途行った流動スペクトル解析では，概ね周期 1時間より短周期のスペクトルが大きかったことと，平均的な流速とマウンド幅を代表長さとして算出したレイノルズ数およびストローハル数からカルマン渦列が発生するならば周期が約 40 分となったことから，短周期の流動変化を把握する目的で流速に 1 時間のハイパスフィルタを施した経時変化も併せて示してある．図の上段は今回の調査結果，下段には比較としてマウンド礁整備前平成22 年の同位置における観測結果である．流速はマウンド礁横断方向北側を正としており，平成 25 年には ADCP はマウンド礁の北北東側に設置されたことから，流速が正ならマウンド礁を通過した後流域の流れとなる．
これによると，マウンド礁整備後は流速が正の場合には高周波の振動が大きく，負の場合には小さいことがわかる．これに対して整備前は流速の正負何れにおいても高周波の振動は小さかった．すなわち，マウンド礁の後流域で，流れは 1 時間より短い周期で乱れていることがわかる．

マウンド礁垂直方向流速(m/s)

1.0時間ハイパスフィルタ通過流速0.5
平成25年(マウンド礁整備後)
0.4
0.3
0.2
0.1
0‐0.1
‐0.2
‐0.3
‐0.4
‐0.5
8/24 8/25 8/26 8/27 8/28 8/29 8/30 8/31 9/1 9/2 9/3 9/4 9/5 9/6 9/7 9/8
0.5
0.4
平成22年(マウンド礁整備前)
0.3
0.2
0.1
0‐0.1
‐0.2
‐0.3
‐0.4
‐0.5
8/23 8/24 8/25 8/26 8/27 8/28 8/29 8/30 8/31 9/1 9/2 9/3 9/4 9/5 9/6 9/7

図-6 水深 120m の流速の経時変化(上段：マウンド礁整備後，下段：マウンド礁整備前)流速(m/s)

マウンド礁垂直方向流速(m/s)

観測流速

ここに，EX’：マウンド礁垂直方向(流軸に平行)の単位質量あたりの流れのエネルギー((m/s)2)，u’： マウンド
礁垂直方向の流れの乱れ成分(m/s)，である．
図-7 に水深-140m～-40m の乱れエネルギーの経時変化と水深120m の流速経時変化および1 時間ハイパスフィル
タ流速波形を示す．乱れエネルギーの縦軸は本来対数軸だが，経時変化が重ならないようずらしている．
これによると，流れがマウンド礁の後流域になった際に(図中黒枠内)，-120m から-40m に至るまで波形が伝播していることがわかる．すなわち，マウンド礁の後流域
では乱れの運動量が有光層(ここでは概ね-60m)を大きく超えて上層に伝播していることがわかる．このことは，マウンド礁背後で運動量が上層に伝播し，それに伴って乱流拡散の形で鉛直混合が促進されていることを示唆している．すなわち，マウンド礁はいわゆる湧昇流ではなく鉛直混合という形で下層の栄養塩を上層へ供給していると考えられる．

乱れエネルギー((m/s)2)

図-5 マウンド礁前後の流速断面分布(1)

図-7 マウンド礁垂直方向の乱れエネルギーと水深 120m流速の経時変化(2) 水質観測
図-8 に水温と福江港観測潮位の経時変化を示す．
ここでは水温を内部波と同期する指標とし，等水温線の経時変化を検討する．これによると，水位変動が大きい大潮期に(例えば 9/4～7)に水位の水深の変動が大きくなっていおり最大で波高が 20m に至っていることがわか― 63 ―る(例えば 20℃)．また，小潮時には水温 19°と 20℃の水深差が 20m 以上となり，そこに躍層が生じていたが，大潮時にこのギャップは解消されることから大潮時に鉛直混合が促進されると考えられる．
これらの現象を詳細に検討するため，等水温線のスペクトル解析を行った．図-9 に解析結果の一例として水温20℃等水温線のスペクトルを示す．ここでは，比較としてマウンド礁整備前の平成22年度の水温観測結果によるスペクトルも示す．これによると，12 時間周期のピークが卓越しているのはマウンド礁整備前後で共通しているが，整備後は倍潮成分である 6 時間のピークが大きかった．ここからマウンド礁の内部波に与える効果を考察する．
粘性流体の断面 2 次元x 方向の運動方程式は(2)で示される．ここに，u，w：xz 方向の流速，ρ：海水の密度，p：圧力，ν：動粘性係数である．進行方向の非線形項を抜き出し，その流速が u =uosinkx なる正弦関数(uo：流速振幅，k：波数)で示されると仮定する．非線形項に正弦関数で示される流速を仮定すると，式(3)の通りとなる．

u  2u  2u uuu
1 puw
   2  2 txzy  x x(2)u1
 u o sin kx  u o k cos kx  ku o2 sin 2kx
x2(3)

非線形項の作用により波数 k から 2k，すなわち波長が半分であり，長波領域で波速が波長に依存しないならば周期も半分の潮流が形成されることとなる．6 時間周期のピークが強いのは，この作用がマウンド礁により強調されたとも考えられる．好意的に解釈するならばマウンド
礁により非線形効果が強調され，それにより内部波のはこう流速の増大および鉛直混合の促進が考えられる．すなわち，マウンド礁は前に考察した乱れによる 1 時間未満周期の混合と内部波の増大による 6～12 時間周期のオーダーの混合の2種の作用を持つ可能性がある．
しかし，この解釈については，データを蓄積して普遍性を確認する必要がある．
17℃

18℃

19℃

20℃

21℃

22℃

23℃

24℃

25℃

26℃

図-9 等水温線(20℃)大潮時のスペクトル解析(3) 底質・底生生物調査
マウンド礁を中心とする 8km×4km の水域に配置した36 測点において，グラブ式採泥機(採泥面積 0.05 ㎡)を用いて底質を採取した．
うち18点にて粒度分析と強熱減量，36 点にて生物分析を行った．
調査海域の底質は，細砂分，粗砂分を主体とする砂質であった．大半の測点で細砂分が 50％以上を占め，これに粗砂分が続いていた．強熱減量については，図-10 に示すように，3.5～5.0(平均 4.4)％の範囲にあった．マウンド礁設置前に，マウンド礁から南東 300ｍまでの範囲で採泥・計測した結果では，3.5～4.2(平均 3.9)％であり，その近傍の今回の計測値は 4.2，4.6 であったことから，マウンド礁の整備により周辺海域の基礎生産が増加し，沈下有機物量が増加したと考えられる．
マウンド礁に起因する鉛直混合の促進により，植物プランクトン及び動物プランクトンが増加することで，浮遊懸濁物質の増加・沈降，さらにはそれを摂餌する底生生物量が増加すると考えられる．よって，強熱減量とともにマウンド礁から離れた地点の底生生物量は，マウンド礁の効果指標の一つと考えられる．

27℃

0水深(m)

3060
90

図-10 強熱減量の分布

120
150
9/1

9/3

9/5

9/7

9/9

9/11

9/13

9/15

9/17

9/19

9/1

9/3

9/5

9/7

9/9

9/11

9/13

9/15

9/17

9/19

水位(T.P.cm)

8/24 8/26 8/28 8/30
150
100500-50-100-150
8/24 8/26 8/28 8/30

図-8 水温と潮位(福江港)の経時変化

底生生物は，採取した海底土を 1mm のフルイにかけ，フルイ上に残った生物について，種類ごとに個体数，湿重量を計測した．
図-11 に底生生物の個体数分布を示す．横軸をマウンド
礁横断方向(北北東～南南西)としている．マウンド礁から北北東に向けて個体数が多いことがわかるが，これは流況調査で底層では北北東の流れが卓越していることと符合している．全測点とも一般に選好性餌料動物とされ― 64 ―

層(水深 15m)，中層(水深 40m)，下層(水深 75m)で MTD ネット(口径 56 ㎝，網地 NMG52)による水平曳きを行い採取した．図-13 に地点ごとの動物プランクトン出現個体数を示す．
個体数は169～527(平均334)個体/m3 の範囲にあり，その大半がかいあし類で占められていた．
かいあし類(Corycaeus spp.)
かいあし類(その他)
尾虫類
軟甲類

かいあし類(Oncaea spp.)
卵・幼生
矢虫類
その他

600
500
個体/m3

る多毛類と甲殻類(フジツボ亜目を除く)が多い類似した組成であった．
底生生物の湿重量分布を図-12 に示す．マウンド礁から東南東に向けて湿重量が高くなっているが，これは 1 個体当たりの重量が大きい二枚貝が多く分布していたためである．
表-2 は，マウンド礁整備前後の底生生物量を比較したものである．整備後は，整備前に比べ個体数で 4.6 倍，湿重量で 6.7 倍に増加していることがわかる．また，選好性餌料も同様に増加していることから，海域の基礎生産力が向上したと考えられる．この底生生物量の増加は，底質調査で明らかになった有機物量の増加が一因と考えられる．

4003002001000
上層 中層 下層 上層 中層 下層 上層 中層 下層 上層 中層 下層
St.2

St.3

St.4(ﾏｳﾝﾄﾞ)

St.5

図-13 地点別水深別動物プランクトン出現個体数(5) 漁獲調査
1)稚魚
平成 25 年 8 月にマウンド礁を挟んで南北方向に，計量魚探を用いながら船速 2 ノットで 30 分間 LC ネットを曳航し，稚仔魚を採集した．曳航は昼夜の 2 回行った．採取された稚魚は 16 種 35 個体であり，種類，個体数ともに夜間の方が多かった．
稚魚の胃内容物調査を行なった結果，胃内容物は消化物を除くとすべてかいあし類であった．図-14 に胃内容物と出現したかいあし類の種ごとの環境水中出現割合を示す．胃内容物として多く見られた種は，環境水中でも多くを占めていたことから，稚魚は環境水中のかいあし類を摂餌していることがわかる．すなわち，マウンド礁周
辺は稚魚の成育の場として機能していると考えられる．

図-11 底生生物個体数分布

図-12 底生生物湿重量分布表-2 マウンド礁整備前後の底生生物量の比較
個体数(平均)[個体/m2]460～2480
底生生物全種マウンド礁
(1266)
整備後
400～1740
選好性餌料
(997)
97～473底生生物全種
マウンド礁
(274)
整備前
59～344
選好性餌料(214)
調査時期

生物種

湿重量(平均)[g/m2]
3.0～752.0(74.0)
2.0～76.7(16.3)
1.2～27.1(11.0)
0.6～4.4(3.2)

調査時期

H25年9月

H22年8月、11月(4) プランクトン調査
プランクトンは図-2 に示した St.2～5 の 4 点にて，上

図-14 環境水中のプランクトンと稚魚の胃内容物

2)成魚
平成 25 年 9 月と 11 月にマウンド礁において，釣りにより蝟集魚を採捕した．採捕は，各日 2 人で約 4 時間行― 65 ―なった．9 月の採捕量は 49 尾，23kg で，キダイが 6 割を占めた．11 月は大型のクエなど 48 尾，60kg で，尾数はハチビキ，マトウダイ，キダイの順で多かった．
採捕魚のうち，キダイ，メダイ，マトウダイが目視により卵巣が成熟状態と判別された．これらの個体について組織切片による成熟度の判定を行なった結果，キダイが成熟期に分類される卵巣を有しており，9 月に採捕されたキダイの雌 15 尾のうち，その 67%(10 尾)が成熟期と判断された．11 月に採捕されたキダイの雌 5 尾のうち 3 尾の卵巣も成熟期にあったが，採捕量が少なく，おおむね産卵を終え，当海域から移動したと考えられた．以上か
ら，マウンド礁はキダイの産卵場として利用されていたと考えられる．

(6) 計量魚探調査
マウンド礁周辺に蝟集する動物プランクトンの分布特性を明らかにするため，計量魚探調査を実施した．調査は平成 25 年 8 月 20～24 日に行った．調査船舶は，水産大学校練習船耕洋丸を用いた．調査範囲は，10km×10kmの広領域，1km×0.25km の狭領域の 2 領域とした．調査は多周波計量魚探機にて行ったが，そのうち 38kHz 及び120kHz を用いた Sv 周波数差法により，動物プランクトンと魚類のエコーを分離• 識別した．手法については中村の手法 4)に準じた
観測結果の一例として図-15 に大潮時のエコーグラムを示す．マアジとみられる魚類はマウンド礁の直上と流れの上手に分布しており，それを取り囲むようにかいあし類とみられるプランクトンが雲状に分布していた．
Sv 周波数差法を基に推定された全観測範囲のカイアシ類の平均分布密度は 2.82×10-2 個体/m2(すなわち単位水柱あたり)となり，調査海域内における現存量は 2.17×1011 個体/103.9 km2 と試算された．特に，マウンド礁が設置された地点におけるカイアシ類の平均分布密度は 2.53個体/m2 となり，全観測範囲の平均分布密度に比べて約 90倍の値を示し，非常に高い蝟集効果が認められた．

(7) 観察調査
マウンド礁周辺に蝟集する魚類の種類と分布を把握するため，ROV による観察調査を行なった．観察結果の一例
として，図-16 にマウンド頂上に分布するマアジの群れを，
図-17 にマウンド礁表面に分布するシキシマハナダイとマハタを示す．
図-18 にはマウンド礁における魚類分布の模式図を示す．観察は北側の裏面のみで行ったので，分布も北側のみを示してある．礁体下層部の周辺海底ではキダイ，マエソ，アナハゼ類，中層部ではマハタ，ムツ，マトウダイ，シキシマハナダイが観察され，上層部では小型のマアジが多数確認された．ブロック及び石材表面には，フジツボ類，ウミシダ類が疎らに着生していた．以上から，
マウンド礁には浮魚，根付魚等様々な魚類が蝟集していたことがわかる．

図-16 マウンド礁頂上に蝟集するマアジ

流向マアジ及び動物プランクトン

図-17 シキシマハナダイとマハタ

マウンド礁

NNE

SSW

図-15 大潮下げ潮時のエコーグラム

図-18 ROV により観察された北側法面の蝟集状況― 66 ―

4．マウンド礁の効果のまとめ
これまでに示した調査・考察結果からマウンド礁の効果をまとめると，おおよそ以下の通りとなる．これらの結果から，マウンド礁には鉛直混合によって下層水と上層水を混合する効果，海底の基礎生産力を増大させる効果，動物プランクトンから浮魚・根付魚等魚類の蝟集効果および増殖効果があると考えられる．
①マウンド礁背後では下層から表層の水深 40m に至るまで上昇する流れが見られた．これは，マウンド礁背後
で乱れの運動量が上層に伝播することによると考えられる．また，それにより，鉛直混合が促進されていることを暗示している．すなわち，マウンド礁はいわゆる湧昇流ではなく鉛直混合という形で下層の栄養塩を上層へ供給している可能性がある．これは周期 1 時間未満の短周期の現象である．
②水質連続観測の解析結果によると，マウンド礁により非線形効果が強調され，それによる内部波の波高の増大および鉛直混合の促進が考えられる．すなわち，マウンド礁は前に乱れによる 1 時間未満周期の混合と内部波の増大による 6～12 時間周期のオーダーの混合の2 種の作用を持つ可能性がある．
③マウンド礁整備後は底質の強熱減量及び底生生物量が大きく増加した．これは，マウンド礁整備による周辺海域の基礎生産および沈下有機物量の増加によると考えられる．
④マウンド礁周辺海域に現存する動物プランクトンではかいあし類が卓越していたが，採取されたものと同種のかいあし類が，採捕された稚魚の胃内容物としても出現した．よって，マウンド礁周辺は稚魚の成育の場として機能していると考えられる．
⑤漁獲された成魚のうち，特にキダイの多くが成熟期にあったことから，マウンド礁はキダイの産卵場として利用されていたと考えられる．
⑥マウンド礁周辺に蝟集するかいあし類の単位水柱あたりの分布密度は，全観測範囲と比して 90 倍の 2.53 個体/m2 であり，マウンド礁に突出して分布していた．
⑦礁体下層部ではキダイ，マエソ，アナハゼ類，中層部
ではマハタ，ムツ，マトウダイ，シキシマハナダイ，上層部では多数のマアジが多数確認され，マウンド礁には浮魚，根付魚等様々な魚類が蝟集していた．

波についてはマウンド礁が存在しない対照区との比較検討が必要である．今後，そのような調査を実施し，マウンド礁の効果を物理と漁業の両側面から検討していく予定である．

謝辞
本調査は，水産庁漁港漁場整備部より受託した「平成25 年度五島西方沖地区漁場整備流況・環境生物等調査業
務」の一部をとりまとめたものである．調査の実施にあたっては五島ふくえ漁業協同組合の協力を賜った．また，計量魚探調査については水産大学校練習船耕洋丸にご協力賜ると共に同校中村武史助教には有益な助言を賜った．
ここに記して深謝申しあげる．

参考文献
1) 渡邉浩二・中川良文・武田真典：湧昇マウンド礁の機能と効果について, 海洋開発論文集, vol.24, pp.31-36, 20082) 八木宏・上原伸二・中山哲嚴・小川浩史・中村哲也・足立久美子：可搬型観測プラットホームを用いた夏季仙台湾沿岸域における水塊構造計測の試み,土木学会論文集 B2(海岸工学), 第 67 巻, pp1011～1015, 2011.
3) 有田正光：流れの科学,東京電機大学出版局, 1998.
4) 中村武史：生物多様性モニタリングのための音響・光学手法の研究事例, 水産工学，第 50 巻，第 3 号, pp173～184，2014.

関連情報
1)

5．今後の課題
本調査により，マウンド礁の効果が明らかになりつつあるが，計量魚探によるかいあし類の分布を除いては定量的な議論には至っていない．また，流れの乱れや内部― 67 ―

水産庁：平成 22 年度 五島列島西方沖流況・水質等調査業
務委託報告書, 2011．