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223号目次においては、多くの実地試験の結果

Water Quality Improvement by Biomanipulation

をもとに既に技術指針として管理目標や前提条件、実施要領が整理さプロジェクト紹介3

バイオマニピュレーションによる水質改善れている。しかし、日本国内には実績がほとんどなく、現段階で一般化した指標を設定することが難しい。
そのため国内での普及を目指して、

今村史子

長崎均

IMAMURA Fumiko

NAGASAKI Hitoshi

日本工営株式会社/首都圏事業部/環境部

日本工営株式会社/ 福岡支店/技術部/専門部長

モデル実験により効果の発現を検証するとともに、実験から得られた結果をもとに生態系モデルを構築し、シミュレーションによって日本の実情に合った魚類と水草のバイオマス量を推定する方法が有効であると考え農耕地のため池や公園の池のような浅い水域の水質悪化についてを必要としないこと等から注目されている。

呼ばれる方法である。
一方、バイオマニピュレーション

た。調査研究は以下の 3 項目について実施した。

■図 2 −トップダウン法による水質浄化の流れは、様々な対策が検討されてきた。

現在、日本国内には実績がほとん

は、汚濁した水域の生態系を人為的①効果の発現を検証するとともに、その多くは、従来からの化学的処理どなく、バイオマニピュレーションをに非汚濁の状態に変化させ、バラン生態系モデルを構築するための性とした国土交通省の公園技術 5 ヶみちのく杜の湖畔公園やすらぎの池や物理的処理といった工学的対策

国内で普及させるためには、第一にスのとれた形で安定させるものであ

モデル実験

年計画のテーマのひとつとして取りにおいて実施した。

であるが、効果をあげるためには薬基礎資料の蓄積が不可欠である。

り、生態系の上位から制御するトッ②モデル実験の結果をもとに構築し上げられたものであり、国営みちの実験は、池内に写真 1 に示すようプダウン法と呼ばれる方法である。

た生態系モデルによる効果予測

く杜の湖畔公園の水質浄化に係るなメソコスム *3 を設置し、バイオマ

このための人為的な操作として、魚シミュレーションの実施研究として財団法人都市緑化技術開ニピュレーションを導入した区画、発機構とともに実施したものである。

導入していない区画をつくり出すこための実地試験

また、③は公園緑地管理財団の公とによって、効果を確認したもので園内水域の水質浄化技術に係る研ある。各メソコスムの設定は、表 1に示す 4パターンとした。

品や電気等の物質・エネルギーを消費すること、費用の問題により十分な管理ができないこと等の課題があ

1 ――バイオマニピュレーションの仕組み類の現存量の制御と水草の増加といった手法を用いる。

③実際の水域における効果確認のる。また、ヨシやマコモ等の植物群

バイオマニピュレーションの仕組落の復元や浮島の導入といった生みを考える上で、水域の生態系の食魚類の現存量を制御することによ①②は、平成 7 〜 10 年度に「水の物学的対策によって水質の改善を図物網は欠くことのできない概念であり、①魚が巻き上げる底泥による濁きれいさ（透明度）の向上」、「自然環究として実施したものである。

ろうとする動きが活発になってきてる。水域における食物網は、図 1 にりがなくなり透明度が増加する、②境（生態系）への配慮」、「外部環境● 1 モデル実験

いるが、その効果は限定的なものと示すような「生態系ピラミッド」で表魚類の捕食圧が減少し餌である動負荷の低減（省エネルギー・省資源）」効果の発現を検証するためのモ

ある SS は魚を導入した 2 つのメソコ考えられる。という3 つの視点を技術開発の方向

デル実験を、平成 8 〜 9 年度、国営スムにおいて高い値を示し、植物プこの結果、濁りの指標のひとつで現される。生産者としての水草や植物プランクトンが増加する、③動物バイオマニピュレーション *1 は、大物プランクトン、これらを食べる高次プランクトンの増加により餌である植ランクトンの現存量の程度を示すク型の動物プランクトンや水草の増殖

消費者の肉食魚類まで、階層が上物プランクトンが減少する。

ロロフィル a は水草を導入せず魚のしやすい生態系をつくり、動物プラ位に位置するほど生物の現存量は減

水草の役割は、ボトムアップ法でンクトンによる植物プランクトンの濾少する。これは、生態系を最も単純は栄養塩類の吸収であるが、バイオ（写真 2、写真 3）。

過摂食を利用して水質改善を図ろう化したものであり、実際の池沼で起マニピュレーションでは、植物プラ● 2 生態系モデルの構築とシミュレーとする試みであり、建設費や維持管こっている現象は、捕食と被食の生ンクトンに対する競合やアレロパシションによる水質管理への応用

理費が小さいこと、薬品やエネルギ物相互関係に加えて水質や光量等

ー *2、動物プランクトンの隠れ場所、モデル実験の結果をもとに、水域ーの投入がないこと、水域外に用地の無機的環境要素が複雑に絡みあ底泥を被覆することによる再懸濁防内の生態系モデルを構築した。生っている。一般に、水質汚濁の主な止の役割が期待される。

態系モデルは、Scheffer 4)5) の捕食要因はこの水域の生態系内における植物プランクトンの増殖と、魚がみのメソコスムで高い値を示した

このようなバイオマニピュレーショ

者−被食者関係を表すモデルを用ンのメカニズムを図 2に示す。
■表1―モデル実験における各メソコスムの設定巻き上げる底泥である。
我が国で一般的に行われている浄化方法は、栄養塩類の制御等によって植物プランクトンの増殖を制■図 1 −水界の生態系模式図

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御するものであり、ボトムアップ法とメソコスム

2 ――調査研究の概要
バイオマニピュレーションにおいNo.2て水質改善の鍵となるのは、魚類とNo.3

水草の現存量の管理である。欧米

導入種

クロモ(250g/m2)
No.1 魚＋水草 コイ・フナ(150g/m2)、■写真 1 −モデル実験に用いたメソコスム

No.4

魚

コイ・フナ(150g/m2)
クロモ(250g/m2)

水草対象区 なし

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いた。このモデルは表 2 のと、図 4 及び表 3 に示す魚類密度のたが、実施前や対象区の濃度までような連立方程式で表わ制御によって透明度で最大 0.6m の高くなることはなかった（図 5）。これされる。

改善効果が期待された。

は魚類密度の制御による底泥巻き上● 3 実地試験げの抑制効果、植物プランクトンの

図 3 に植物プランクトン■写真 2 − No.2（魚のみ）の状況：透明度 0.96m及び動物プランクトンの観

実際の水域における効果確認の減少とそれに伴う透明度改善であ測値とモデルによる計算ための実地試験は、国営武蔵丘陵

り、図 2 に示すバイオマニピュレー値との比較を示す。

森林公園がっき沼において実施しションの第 1 〜 3 段階の効果が発現

この生態系モデルを用た。水域内を魚類密度を制御したしていることが示唆された。ただし、いることにより、さまざまなバイオマニピュレーションの導入区

第 4 段階の水草の生育については十水域において、水質の状と無処理の対象区に分割し、それら分な生育がみられなかったことか況（栄養塩レベル）にあわを比較することにより実際の水域にら、水草の生育条件の検討等が今設定した栄養塩濃度と魚類密度における植物プランクトン量を予測し、Ichimura(1956)の式をもとに透明度を推定したもの。

せ魚類密度や水草のバイおける効果を確認した（写真 4）。

後の課題である。

■図 4 −魚類密度と透明度の関係

オマス量をどの程度に設

この結果、導入区における透明度

バイオマニピュレーションは、生定すると、どの程度の透明は、バイオマニピュレーション実施

態系を制御するという意味である

度が確保されるのかとい直後から比較的高い値で安定し、が、実際には制御というより水域内

うバイオマニピュレーショ

透明度で最大 0.5m の改善効果を示の食物網を水質浄化に向かわせる

貧栄養0.6m程度ための手助けである。この手法は、中栄養0.5m程度

富栄養0.4m程度■表3―生態系モデルによる水質の改善効果

ンの効果を予測することが■写真 3 −No.3（水草のみ）の状況：透明度 1.70mできる。このモデルによる■表 2 −生態系モデルの概要した。また、クロロフィル a は実施後すぐに急激に減少し、その後増加し清浄な水域の生態系に本来備わっている、水質を浄化する能力を取り戻させると同時に、水草の繁茂や水

栄養段階注1）

透明度改善効果
魚類制御注2）

水草植栽注3）0.4m程度注1）貧栄養TP<0.015mg/L、中栄養0.015mg/L<TP<0.025mg/L、富栄養TP>0.025mg/Lとした。
注2）水草植栽は20PVI*4以上生育した場合とした。
注3）魚類密度は150g/m2を10g/m2まで減少させた場合とした。

生生物相の回復等、人々が多様な自然にふれあえる水辺づくりにもつながるものであると期待される。
*1 バイオマニピュレーション（biomanipulation）：浅い水域において水界生態系の食物連鎖(網)システムの一部をコントロールすることによって、生物の多様性を保ちながら良好で透明度の高い水質環境を保全または創出する技術。
「アクティブな生態系管理の応用(Actif Biologisch Beheer)技術」とも呼ばれる。
*2 アレロパシー：他感作用ともいう。ある種の植物（微生物を含む）が生産する化学物質が環境に放出されることによって、他の植物に直接または間接に与える害作用をいう（Rice,1974）。
*3 メソコスム：自然環境の一部を何らかの手段で囲い込み、その中の環境変化と生物活動を精密に解析する方法。
「中規模の宇宙」という意味を持ち、隔離水界とも呼ばれる。
*4 PVI(percentage volume infestation)：水の体積％に対する面積％。

■図 5 −実地試験結果〈参考文献〉
1）村上雅博、浅枝隆、林紀男：バイオマニピュレー
ション：生物多様性に配慮したアクティブな水界
生態管理の応用技術,水文・水資源学会誌, Vol.9.
No.4,pp.367-375,1996
2）浅枝隆：積極的生態系管理による水環境の保全：
URBAN GREEN TECH,No.22,財団法人 都市緑化技術開発機構
3）広瀬利雄監修,応用生態工学序説編集委員会編：
増補応用生態工学序説：信山社サイテック,1997
4）Scheffer.M. ： Alternative stable states ineutrophic shallow freshwater systems : Aminimalmodel,Hydrobiol.Bull.,23,pp.73-83,1989
5）Scheffer.M. ： Multipicity of stable status in
freshwater systems,Hydobiologia,200/201,pp.475-486,1990
6）浅枝隆：バイオマニピュレーションの数学的モデ
ル化：用水と排水,Vol.39.№ 11,pp7-14,1997■図 3 −再現計算結果

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■写真 4 −がっき沼における実地試験の状況（左：対象区、右：導入区）

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