O-B20

印旛沼における放射性セシウムの経年変化*石井伸昌（量研機構），風呂田利夫（東邦大），田上恵子（量研機構）
村上正志（千葉大），大手信人（京大）

変動しながら減少した。同様に、溶存態 137Cs は

１．はじめに2011 年 3 月に発生した東日本大震災に伴う福島第2.1 mBq/L から 9.4 mBq/L の間を変動しながら減一原子力発電所の事故により、大量の放射性核種が少した。一方、懸濁態 137Cs の変動幅は 1.9 mBq/L

大気中に放出された。その結果、放射性降下物によから 15 mBq/L であったが、時間経過に伴う減少傾向は認められなかった。これらの実測値をもとに実効半減期を求めたところ、総 137Cs と溶存態

137

り環境が汚染された。 C は放出量が多く物理的半減期も約 30 年と長いことから、この核種による人や環境生物に対する被ばくが懸念される。そのため、公衆の安全と安心の観点から

137

137

Cs はそれぞれ 28.7 年と 2.5 年であった。経年減少が認められなかった懸濁態 137Cs については実効半

Cs の環境動態を明らかにすることは重要である。

減期を求めることができなかった。以上の結果は、千葉県北部にある印旛沼は、農業用水、工業用水、印旛沼の水に存在する 137Cs がこの核種の物理学的および上水道の水源として重要な役割を果たして半減期と同程度の速度でしか減少せず、長期間に渡いる。食品中の放射性物質の基準値（100 Bq/kg）をって汚染が続く可能性を示唆している。また、溶存下回るものの、印旛沼で捕獲された魚からは 137Cs

態 137Cs は総 137Cs の実効半減期と比較して急速に減Cs を取り込

少していることから、総 137Cs の減少を抑制していみ、また餌となる生物も水中の 137Cs を取り込んでるのは懸濁態 137Cs であると考えられる。つまり、いる。そこで、水の 137Cs 濃度を調査した。

懸濁態 137Cs 濃度抑制は、沼水の 137Cs 汚染対策になが検出されている。魚は水や餌から137

本発表では、印旛沼で調査した溶存態 137Cs、懸濁懸濁態 137Cs 濃度と SS 濃度との間には正の相関関

さらに、この変化から推定される実効半減期と汚染係が認められた。SS に収着した 137Cs の濃度は、調対策について述べる。

査期間を通じてほぼ一定（210 mBq/g-dry SS）であ

Cs、および総137

り得る。

Cs 濃度の経年変化を述べる。

態

137ったことから、懸濁態 137Cs と SS との関係は単純に沼水の SS 量増加が原因と考えられる。SS はフィル

２．材料と方法2019 年 2 月から 2021 年 12 月にかけて、印旛沼のター上に捕集された生物および非生物から構成さ表層から試料（沼水）を採水した。沼水は実験室にれる。SS 濃度とクロロフィル a 濃度の間には正の相持ち帰り 0.2 μm 孔径のフィルターでろ過した。ろ液関関係が認められたことから、SS 量の増加の原因のの137

Cs は AMP 法で濃縮し溶存態
137

137

Cs 試料とした。

一つとして植物プランクトン量の増加が考えられ

Cs 試料は懸濁物質を凍結乾燥することでる。つまり、植物プランクトン量が抑制できたなら得た。 Cs の放射能はゲルマニウム半導体検出器でば、総 137Cs も抑制されることが期待される。一方、測定し、沼水の放射能濃度に換算した。また、総 137Cs

植物プランクトンが取り込む 137Cs は溶存態であるは溶存態 137Cs と懸濁態 137Cs の総和として算出した。

ため、この抑制は溶存態 137Cs の減少も抑制する可得られた実測値をもとに最小二乗法で放射能濃度能性がある。たとえ溶存態 137Cs が増加したとしての減衰率を、その減衰率から実効半減期を求めた。

もこの 137Cs は浮遊粘土粒子や堆積物に収着し、最懸濁物質（SS）の濃度（mg/L）は、ガラスフィル

終的には魚等が利用しにくい形態として湖底に沈ター（GF75, 保持粒径 0.3 µm）上に捕集された試料

降する等により沼水から除かれると思われる。

懸濁態

137

の乾燥重量とろ過量から求めた。
４．謝辞
本研究は JSPS 科研費 JP21K05758, JP20H00435

３．結果と考察総

Cs 濃度は 4.4 mBq/L から 19 mBq/L の間を

137の助成、および福島県基金の助成を受けたものです。

74

鉄剤散布による堆積物からの硫化水素溶出抑制に関する室内実験

O-B21*井上 徹教（港空研），萩野 裕基（（株）東京久栄）
１．はじめに速やかにろ過した。

閉鎖性水域において、硫化水素は底層の無酸素化が継続した場合に、嫌気化した堆積物からの溶出に

３．結果
堆積物表面の様子を概観すると、無添加の表面は、より供給される。この対策として、鉄の散布が試み

元の堆積物の色相（黒色）を示している。また、純られることがあるが、その効果は硫化水素生成速度

鉄の添加系では、元の堆積物の色相（黒色）からのとの相対的な関係で議論されるべきである（Inoue &変化は確認できなかった。一方、酸化水酸化鉄の添

Hagino 2022）。そこで本研究では、鉄（Fe）、酸化鉄

加系では、黄橙色を呈することが確認された。

（Fe2O3）、酸化水酸化鉄（FeOOH）を堆積物表面に

図に、直上水中の硫化水素濃度の増加率から算出

散布した場合の硫化水素抑制効果について、室内実された硫化水素溶出速度を示す。対照区（1A-1、1A-

験により検討した。

2）
では顕著な硫化水素溶出速度（平均値で 10.2 mmol

２．方法

m-2 d-1）が観察されたが、十分量の酸化水酸化鉄を散

硫化水素溶出実験に使用する未撹乱堆積物コア

布した未撹乱堆積物コア（1C-1, 1C-2, 1C-3）ではそ

は、三河湾奥部に位置する航路部（N34°42.7720';の溶出は完全に抑えられていた。純鉄を散布した未E137°18.2960', 水深約 12 m ）において、内径 100

撹乱堆積物コア（1B-1, 1B-2, 1B-3）では、ほぼ溶出

mm、高さ 50 cm の円筒形アクリルパイプを用いてを抑えていたが（約 97％の抑制）、わずかな溶出（平スクーバにより採取した。

均値で 0.29 mmol m-2 d-1）がみられた。

鉄材は堆積物表面に散布し、その後、ろ過海水を４．おわりに

未撹乱堆積物コアに入れ、ゴム栓で密閉した。濃度

本研究で使用したすべての鉄材で硫化水素溶出を均一にし、流体力学的な条件を制御する（Inoue &抑制効果が確認されたが、酸化水酸化鉄が最も効果

Nakamura 2009）ため、未撹乱堆積物コア内の直上水的であることがわかった。また、純鉄は堆積物の酸は PTFE 製プロペラとブラシレスモーターを用いて化還元電位を下げ悪影響が懸念されること、酸化水撹拌した。未撹乱堆積物コアの直上水には、予め、

酸化鉄は酸化還元電位を上げる効果があることな

その下端が堆積物表面上 5 cm の位置になるようにどについても確認された。

樹脂製チューブ（を差し込んでおいた。そのチュー

参考文献

ブを通して、シリンジにより採水を行うことで、サInoue & Nakamura (2009) J. Environ. Eng. 135(11),ンプルの空気への暴露を避けた。採取した水サンプ

1161–1170.

ルの一部は、ディスポーザブルフィルターを用いてInoue & Hagino (2022) Wat. Sci. Tech. 85(1): 305–318.

12

H2S release rate (mmol m-2 d-1)

10

8

6

4

2

0
1A-1

1A-2

1B-1

1B-2
1B-3
Sediment core

図 硫化水素溶出速度

75

1C-1

1C-2

1C-3

2021 年に実施された東日本 14 湖沼の地球化学的比較調査の結果概要

O-B22*板井 啓明 1、石水 浩喜 1、砂村倫成 1 (1 東大院理・地惑)
水温の離散データを 3 次スプライン関数で補間して解析するコード、および国土地理院の提供する

１．はじめにGIS データを利用して湖水中化学成分の総量

20 世紀序盤から中盤にかけての湖沼学では、少人数の研究者が国内湖沼を自ら横断的に調査し、比較解析に基づき湖沼物質循環の原理的理解を目指す研究が見られた。今日では、各地の湖沼における計測は、近隣自治体や研究機関が主体となった枠組みが整えられている。湖沼の物質動態には、日ス
ケールまたは数時間スケールで変化する物理・化学・生物要因が関与するため、観測環境の整った臨湖実験施設などに学術研究の中心が据えられたことは必然である。一方世界的には、長年蓄積された比較湖沼学的研究の成果をメタ解析に応用する研究が増加している。国内の湖沼学的研究も、天然の実験槽としての各湖沼の特徴を描出した上で、自治体データを有効に活用し、グローバルな比較研究に応用できる形で出力することが必要である。
我々は上記認識に基づき、同一チームで国内湖沼の特性を広く調査する基盤を構築するため、2021
年に東日本に分布する夏期成層構造が明瞭な湖沼の網羅調査を実施した。本発表では、 (1) 深水層酸
素消費速度(AHOD) の推定とその支配要因解析、(2) 湖底堆積物の特性解析と吸着実験によるリン酸固定容量評価、(3) 観測・室内実験データを元にした湖水中リン(standing stock) を計算するコードを、「R」を用いて作成した。Standing stock の季節変化を基に、P については深水
層 P 蓄積速度 (HPA) を、DO については
AHOD を算出した。
湖沼堆積物試料に対する無機リン酸 (IP) の吸着実験
を、25℃, pH7 の条件下で実施し、Langmuir 式でフィッ
ティングした。得られた吸着等温線から分配係数 (Kd)を算出して P 固定容量を比較した。
３．結果と考察(P)濃度支配要因解析、の結果を中心に紹介する。
２．材料と方法
2021 年 3-4 月、6 月、8 月、10 月に富士地域湖沼群 (山中湖、河口湖、西湖、精進湖、本栖湖)、仁科
地域湖沼群 (青木湖、中綱湖、木崎湖)、裏磐梯地域
湖沼群 (桧原湖、小野川湖、秋元湖) で採取した湖水(n=200) を分析した。また、上記湖沼に加え、野尻湖、猪苗代湖、霞ヶ浦、琵琶湖 (LB) で採取された堆積物を分析した (n=26)。現地調査では、水温、pH を計測し、溶存酸素 (DO) は Winkler 滴定法で定量した。実験室では、湖水中の P 濃度、微量元素濃度、アルカリ度を分析した。堆積物中 P 濃度および微量
元素濃度は、シュウ酸可抽出態について定量した。
湖 沼 の 成 層 構 造 解 析 法 と し て 、 epilimnion とhypolimnion の境界深度および metalimnion の厚さを、76

分析の結果、各湖沼の全リン (TP) 濃度は鉛直方向に不均質な分布を示し、epilimnion 内でピークが形成される傾向が認められた。ピーク深度は pH や溶存酸素量 (DO)の極大と一致する場合が多く、P は生物生産性最大深度
で植物プランクトンに吸収されてその深度に滞留し、分解と再利用を短い時間サイクルで繰り返していると考えられた。Hypolimnion においては、成層期に溶存鉄 (DFe)
濃度の上昇を伴う溶存リン(DP) 濃度の上昇が認められ、古くから提唱されている鉄水酸化物還元溶出モデルと整合的であった。しかし、堆積物中のシュウ酸可抽出態のP/Fe 比は 0.05-0.10 であるのに対し、湖水中の DP/DFe
比は平均 1.50 で、0.1 を下回る場合は稀であり、還元的溶出モデル以外の P 溶出過程の存在が示唆された。8 湖
沼で計算した HPA は、1.55-12.6 mmol m -2 day-1 の範囲で変動し、AHOD は、2.22-15.6 mmol m-2 day-1 の範囲で変動した。AHOD は深水層厚が増加するほど上昇する傾向が認められた。また、成層が強固な湖沼に限定すると、循環期 TP 濃度 (TPmix)と AHOD の間に正の相関が認められた。複数の国内湖沼の AHOD を系統的に決定した研究は本研究が初めてである。
吸着実験から推定された各湖沼堆積物の Kd はシュウ酸可抽出態の Fe 濃度と相関し、堆積物の吸着容量の支配因子は Fe 濃度であることが示唆された。Kd と TPmixには相関が認められなかったが、湖水の平均滞留時間が0.9 年以上の湖に限ると負の相関が認められた。滞留時間の長い湖沼では、堆積物の P 固定容量が湖水中の P 濃度を支配することが示唆された。このことから、環境変動に伴う湖水中 P 挙動を、室内系での吸着実験の結果に基づき予測することの妥当性が支持された。

O-B23

湖底深部へのマンガン濃集層形成機構に関する
比較湖沼学的アプローチ*佐藤 佑磨 1、石水 浩喜、高橋 嘉夫 1、板井 啓明 1 (1 東大院理・地惑)

１．はじめに

特徴と化学組成分析を実施した。

マンガン (Mn) および鉄 (Fe) は、酸化還元に敏

３．結果と考察

感な元素であり、これら元素の成層型湖沼におけ

溶存酸素の深度プロファイルから、全湖沼の最深る挙動は古くから詳細に調べてきた。還元されや部において、夏期から秋期にかけて無酸素水塊のすい Mn は、とくに流動性が高く、同一湖盆内でも生成が認められた。無酸素水塊の Mn 濃度は、木崎

水深が深いほど Mn が濃集する現象がしばしば認め湖、中綱湖、野尻湖でそれぞれ 770, 600, 5300 mg/Lられる (例えばバルデッガー湖：Schaller et al.,であった。間隙水中 Mn 濃度は、木崎湖と野尻湖で1997; バイカル湖：Muller et al.,2002; 琵琶湖：は水深が深い地点で高濃度になる傾向があり、最Takamatsu et al., 1985; Itai et al., 2012; 野尻湖：寺島

深部での平均濃度は、木崎湖、中綱湖、野尻湖で他, 1989; シュテヒリン湖：Scholtysik et al., 2021)。

それぞれ 1900, 680, 8400 mg/L であった。これらか

この形成要因として、還元的堆積物から溶出した

ら、間隙水中の Mn は、湖水に対して高値であり、Mn の水平拡散と MnO2 への酸化の繰り返しが濃集

間隙水から湖水への溶出が示唆された。

の主要因であるという仮説があるが (Schaller et a.,

堆積物中 Mn/Fe を深度別に解析したところ、木崎1997)、無酸素水塊が形成される湖沼であれば常に湖では深部ほど Mn/Fe が低値 (22.0 m : 13.8, 25.0

Mn 濃集が認められるわけではない。この現象が進

m :11.3, 28.6 m : 7.4)、中綱湖では Mn/Fe は深度に行する環境条件を制約するため、とくに水深に着よらず一定 (9.7 m : 7.5, 12.0 m : 6.3, 14.0 m : 6.3)、

目した比較調査を実施することとした。湖沼の栄

野尻湖では深部ほど Mn/Fe が高値 (25.5 m : 26.4,

養状態が類似し、水深の異なる長野県の三湖沼 (木35.5 m : 46.9, 37.0 m : 187.5) の傾向が認められた。

崎湖：最大水深 29 m, TP : 135 nM; 中綱湖：最大水

中綱湖は、水深が浅く無酸素水塊と表水層が近い

深 13 m, TP : 129 nM ; 野尻湖：最大水深 38 m, TP :ため、堆積物から溶け出した Mn が表水層まで拡

94 nM) を対象に、季節別の鉛直水質調査に加え、散し、河川によって系外流出したため Mn/Fe が低深度別に堆積物コア試料を採取し、元素濃度分値を示したと推察される。XAFS の結果から、深析、Mn および Fe の化学形態分析 (XAFS)、二次鉱水層で採取した懸濁物や木崎湖・中綱湖の堆積物

物観察 (SEM)、間隙水化学分析を実施した。

における Mn は主に MnO2 であるのに対し、野尻

２．材料と方法

湖の最深部堆積物でのみ MnCO3 が検出された。還

木崎湖、中綱湖、野尻湖を対象に、2021 年の元環境で溶出した Mn2+が、水平拡散・再酸化によ

3~11 月にかけて複数回の深度別湖水調査を実施

り MnO2 として堆積物に供給された場合、無酸素環

し、懸濁物試料は濾過により採取した。水深の異境では再度溶出するが、MnCO3 が形成されると安なる複数地点で、堆積物コアを採取し、アルゴン定に固定される。すなわち、木崎湖と野尻湖にお雰囲気下での遠心分離により、間隙水と堆積物をける Mn 濃集の差は、MnCO 3 生成の可否にあるとそれぞれ採取した。溶液試料中の Mn は誘導結合プ考えられる。μ-XAFS や SEM の分析結果から、堆ラズマ質量分析計 (Agilent 7700, Agilent Technology)

積物中の MnCO3 は含カルシウム炭酸塩であること

で、固体試料中の Mn はハンドヘルド蛍光 X 線分が示された。野尻湖はカルシウム濃度が高値であ析計 (DP2000, Olympus)を用いて定量した。Mn のること、間隙水中 pH が高く CO32-濃度が高いこと

化学形態については、高エネルギー加速器研究機などが、MnCO3 生成に有利である。これらの結果

構、Photon Factory の BL12C と BL15A においてより、湖底堆積物への Mn 濃集挙動は、湖盆の形状

XAFS 分析を行った。また、湖底堆積物を SEM (S-や湖水の主成分組成に強く支配されることが明ら

4500, Hitachi) で観察し、Mn 濃集部における固相のかになった。

77

O-B24

全天日射量増加は植物プランクトンの光合成速度増加にも寄与しているのか？
*篠原隆一郎 （国立環境研究所），松崎慎一郎（国立環境研究所），中川惠（国立環境研究所）
土屋健司（国立環境研究所），高津文人（国立環境研究所）

１．はじめに

水温変動に大きく依存しており以下の式で求めた:

近年，エアロゾルの減少等と同時に，日射量が1)増加してきていることが知られている ．この現象&'() = 7 ∙ 91:−20(2)*+ = 237 ∙ 92:−20(3)は世界的に確認されており，我が国においても全

ここでbは栄養塩濃度などに依存する係数，q1,q2 は国的に，日射量の増加がみられる．つくばで観測

水温変動による係数，T は水温(℃)である．bは，された 2019 年 5 月の正午における平均日射量は，解析の結果 0.01~0.07 の範囲であり，q1,q2 はそれぞ1992 年に比べて約 20%程度高い値を示していた．

れ 1.046, 1.044 であった．最終的には式(1)を光の減

昨年度，我々は日射量が増加することが最も春の衰に応じて鉛直に積分することで，水柱における水温を上昇させる要因になっていることを，水面一次生産速度(PP; gC m-2 h-1)が求まることになる：

熱収支モデルを用いて明らかにした 2).

ℎ&& = ∫0 &'() !(#)>(?)@?,

春季は生物の活動が活発になる時期である．例(4)

えば湖沼のクロロフィル量を見ると，春季に最大

ここで h は積分範囲(水深 2m), C(z)は粒子態の炭素値を示す．もし春季の日射量が増加し，水温も上濃度である．このモデルを用いて，1992 年～2019

昇しているならば，それらは春季の植物プランク

年の日射量・水温の増加率及び栄養塩の影響(bの範

トンのブルーミングにも寄与している可能性があ囲)から，それぞれの影響を検証した．また，bと栄る．そこで本研究では，これまで長期的に観測し養塩濃度を比較することで，光合成速度を決定すてきた光―光合成曲線(P-I curve)を元に植物プランる要因を検証した．

クトンの光合成モデルを作成し，春季の光合成速度に対する日射量増加の影響を定量的に評価し３．結果と考察た．一方で，植物プランクトンの光合成活性は栄1992 年～2019 年の日射量増加率によって，PP

養塩濃度などの影響も受けるため，それらの影響

は 0.093g m-2 h-1 ~0.105 gC m-2 h-1 となり，13.4%増加

についても併せて検証した．

することが明らかになった．一方で水質による影響(b)によって PP は 0.026 gC m-2 h-1~0.179 gC m-2 h-1

２．材料と方法の範囲で変動し，水質の変動による影響がより強13

本研究では光合成速度を，NaH CO3 を添加し，く PP に影響を与えていた．一方，bと栄養塩濃度

その取り込み速度を計測することで求めた．国立を比較したところ，POC:PON 比と有意な負の相関

環境研究所が実施している霞ヶ浦全域の 4 地点にが得られ，植物プランクトン内の窒素の枯渇が光

13

おいて湖水を採取し，実験室に持ち帰ってから C

合成速度に影響を与えているものと推察された 4)．

の取り込み速度を求めた．本研究では 1992 年～

これらの結果は，気候変動の影響を評価する上で2019 年における 1328 回の実験結果について水質も考慮する必要があることを示している．

3)

Iwakuma and Yasuno (1983) に従い，以下の式でフ[引用文献]

ィットした:

1)

Wild et al. (2005) Science, 308, 847-850

2)Shinohara et al. (2021) Hydrol. Res., 52, 916-926

3)

Iwakuma and Yasuno (1983) Arch. Hydrobiol. 97, 208-!(#) = &'()

#
*+

#

2 −0.5,1 + / 0 2*+(1)

ここで Pmax は最大光合成速度である．式 1 の曲線
は，I＝0 において Pmax/Ek 傾きを取る．Pmax と Ek は

78

229
4)

Shinohara et al. (2022) J. Plankton Res. 44, 497-507

O-B25琵琶湖周辺内湖における可分解性
溶存有機態リン動態と現場分解活性*池谷透（京大），易容（Gannan Normal Univ），伴修平・丸尾雅啓（滋賀県大），石田卓也（広島大），奥田昇（神戸大）

nM 4-MUP、または、MUPyrP を添加後の蛍光強度変１．はじめに水圏の溶存有機態リンは、オルトリン酸濃度をし化を測定し、モノエステルとピロリン酸ジエステル

ばしば上回り、リンの大きなプールとして存在するの分解反応キネティクスを Hanes-Woolfs プロットにため、その存在状態とオルトリン酸への再生過程はより求めた。

リン循環を理解するうえで重要である。我々は、リン酸酸素同位体比の変化に基づいて、内湖に流入し３．結果たリンの形態変化の定量を試みるとともに（Yi et al.

柳平湖、平湖の懸濁物の元素比は 6～8 月にかけin prep.）、有機態リンの酵素加水分解産物をイオンて C/P や N/P 比が増加し、夏季から 10 月の期間はクロマトグラフィー（IC）により定量することによ

リン制限の傾向が強くなると考えられた。比の最大ってリン酸エステル結合の種類ごとに濃度を測定

は、下流側の平湖（C/P =142, N/P =23）が柳平湖（C/P

する方法を導入し、アルカリフォスファターゼ=114, N/P =17）より大きかった。サイズ画分ごとの（APase）、無機ピロフォスファターゼ（PPase）、フ

測定により、APase、PPase 活性の 89%と 85%は 0.2ォスホジエステラーゼ I（PD-I）の基質特異性に基µm より大きな懸濁物画分にあり、いずれの酵素もづく有機態リンの定量法を開発した（池谷･丸尾, 第微生物細胞表面のエクトエンザイムとして機能し85 回大会）。

ていると考えられた（予備実験）。最大活性（Vmax）

本講演では、酵素分解の添加阻害剤条件を再検討

は柳平湖では 8～9 月に最大、平湖では 8～10 月にのうえ、2017 年の毎月調査試料の有機態リン濃度と最大、6 月（平湖 APase は 4 月）に最小となり、40

現場分解速度キネティクスの測定で得られた結果～300 倍ほど変動した。Vmax は懸濁態リン濃度に比に基づき、有機態リン動態の季節変動を報告する。

例して変動し（柳平湖で P < 0.1; 平湖で P < 0.12）、
微生物密度が主な変動要因と考えられたが、半飽和定数（km）の変動は Vmax と一致せず、微生物組成や２．材料と方法
調査は、2017 年 4～10 月に水田の流入負荷の影響調節機構によって変動する可能性も示唆された。講を強く受ける琵琶湖周辺の連結内湖の平湖･柳平湖

演では、酵素分解測定に基づく有機態リン濃度組成で行った。柳平湖、平湖、流入水路で計測･採水をとそれらの回転時間や変動要因についても議論す

行い、孔径 0.2 µm メンブレンフィルターろ液の冷凍る。

保存試料を分析に供した。分解反応速度を促進し、微生物によるリンの取り込みを抑えるために、0.1mM 炭酸塩緩衝液、3mM MgCl2 と 3x10-5 M Carbonyl
cyanide m-chlorophenylhydrazone（CCCP）、3x10-5 M
Chloramphenicol（CAP）を酵素分解直前に試水に添加し、37℃で反応を行った。分解反応の開始時に、
4-Methylumbelliferyl Phosphate（4-MUP）、または、
4-Methylumbelliferyl pyrophosphate diester（MUPyrP）
をサブサンプルに添加し、分解生成物の蛍光強度の変化で反応速度をモニターして所定の反応が進んだ時点で IC 測定を行った。
冷凍保存した湖水を解凍し、50, 70, 100, 200, 1000

79

O-B26

琵琶湖における内部栄養塩負荷測定: 任意の溶存酸素濃度による湖底堆積物カラム培養法の検討*尾坂兼一（滋賀県大・環境），横山黎（滋賀県大・環境），石橋孝晃（京大院・情報），後藤直成（滋賀県大・環境）

１．はじめに

３．結果と考察

湖沼の物質循環や一次生産にとって，湖底堆積物

計 24 本のカラムを 179～269 時間培養した結果，からの窒素やリンなどの栄養塩負荷は重要な影響

培養期間中の湖水中の平均 DO 濃度は 0.35～9.95

要因であり，湖沼の水質管理や予測には，湖水と湖底堆積物間の栄養塩交換過程を明らかにすること

mgO2/L の範囲であった．ほとんどの場合，培養期
間中の DO 濃度は非常に安定しており，5 分間隔でが必要である．湖底堆積物と湖水間の栄養塩交換速測定した DO 濃度の標準偏差は 0.1 mgO2/L 以下であ度は，実験室において不撹乱堆積物培養によって測った．また，培養途中でヘッドスペースの酸素分圧定されることが多い．この方法は比較的容易でありを変化させることで，湖水中の DO 濃度を調整する

非常に有用であるが，堆積物中の有機物の分解によことも可能であった．

り湖水の溶存酸素(DO)が消費されてしまう欠点がこの培養法によって，DO 濃度と堆積物からの栄ある．堆積物表層における微生物群集の活動や酸化還元反応は湖水の DO 濃度に影響を与えられること

養塩フラックスの関係を詳細に測定したところ，琵
琶湖北湖では，湖水の DO 濃度が 1.5 mgO2/L を下回が知られている．そのため，湖水と湖底堆積物間のると SRP フラックスが，3.0 mgO2/L を下回ると栄養塩フラックスを正確に測定するためには，安定NO2-+NO3-フラックスの一次反応係数が急激に増加した湖水 DO 濃度での培養が必要である．また，近することが示された．この閾値と DO 濃度と栄養塩

年，地球温暖化により湖沼の成層構造が変化し，フラックスとの正確な関係は，湖底の DO 濃度低下

様々な地域の湖沼で湖底が低酸素下する現象が報が堆積物からの栄養塩放出に及ぼす影響を予測す

告されている．これらが湖沼の物質循環に与える影
響を理解するためにも，湖水の DO 濃度と湖水と湖る上で有用な情報を提供するものである．本研究の結果は，本培養法がそれらの関係を明らかにするた

底堆積物間の栄養塩フラックスの関係を明らかにめの有用なツールであることを示している．

する必要がある．そこで本研究では湖水の DO 濃度

three-way stopcock
made of PVDF

を一定に保ちながら湖底堆積物を培養する簡易な
6.0 cm

手法を開発することを目的とした．
２．材料と方法

PC

本研究では，図のような湖底堆積物と湖水の上に循環させたカラム(Osaka et al., 2022)を用いて実験を

Acrylic pipe witha wall thicknessof 3 mm

行なった．湖底堆積物，湖水は琵琶湖北湖第一湖盆の水深約 90 m 地点で採取した．湖水の DO 濃度を

PVDF tube
butyl(4mm/2mm)
rubberstopperPVDF connector
Tygon tube
(4mm/2mm)

O2 sensor

O2 monitor
50.0 cm

任意の酸素濃度のヘッドスペースを作成し，湖水をPort2

O2 & He

Peristaltic
Pump

Inner diameter
8.4 cmLake waterflow direction

19G needle Port1

5.0 cm0.35～9.95 mgO2/L にコントロールした 24 カラムを現位置の水温(約 9℃)で O2 濃度を 5 分間隔で測定しundisturbed
sediment core

10.0 cm

ながら約 10 日間培養した．また，培養途中で Port1から湖水 20 mL 程度を数回採取し，湖水の硝酸+亜硝酸(NO2-+NO3-)，アンモニア(NH4+)，反応性溶存リ

black rubber stopper

ン(SRP)，溶存窒素濃度変化の測定を行なった．

図

本研究で検討を行った湖底堆積物培養カラム

Osaka et al., 2022, L&O method, 20, 1-14.

80

O-B27琵琶湖におけるリン酸イオン濃度とSRP(溶存反応性)リンの比較
藤山信太郎、辻一真、山中裕貴（滋賀県大院・環境）
小畑元（東大・大気海洋研）、*丸尾雅啓（滋賀県大・環境）
SRP の定量には光路長 100 cm の LWCC を持ち出

１．はじめに環境水中の溶存態リン測定法の代表であるモリで分析した。試薬添加後の試水を一定流速でセルにブデンブルー法は手法が確立されており、定量性も送液した。リン酸イオンの定量にはイオンクロマト

よい。一方で測定値は溶存反応性リン（SRP：Soluble

グラフィーを用いた。サプレッションには超純水をReactive Phosphorus）として扱われる。その大部分は再生液に用いるエクスターナルモードを用いた。試

リン酸のイオン種であると考えられるが、多様なリ料注入量は、カラム容量を超えない程度に増やし、ン化合物が酸性条件下で加水分解によってリン酸

5000 µL とした（検出限界は 0.5 nmol/L 程度）。

に変化し、リン酸イオン指標としては過大評価にな

SRP、リン酸イオンの鉛直分布が成立する過程をる傾向がある。リンの人工放射性同位体を利用した検証するために、2021 年 12 月に深度 10 m、60 m で実験では、SRP 測定値やその測定限界を下回る 100

採取した未ろ過試水、ろ過済試水を 10℃、暗所で最～10 pmol/L 程度のリン酸イオン濃度が推定値とし

大 26 日間培養し、両者の濃度変化を追跡した。

て示された例もある（Hudson et al., 2000）。
発表者らはこれまでイオンクロマトグラフィー

３．結果・考察（以下 IC）による、リン酸イオンの選択的定量を行

琵琶湖の表層から中層（0～40 m）では 12 月から

い、SRP との比較を行ってきた。琵琶湖北湖の成層

3 月にかけて SRP・リン酸イオン濃度が共に上昇し期には表水層のリン酸イオン濃度が、通常の SRP 定

た。琵琶湖が循環期に入り、深層のリン化合物が表

量限界を下回る濃度で推移しているとみられるが、層に供給されたためと考えられる。

表水層における SRP 濃度は検出限界以下（手法によリン酸イオンは 3 月から 6 月にかけて低下してゆり 10～100 nmol/L）であることが多く、リン酸イオき、7 月～11 月の間はほとんど検出限界以下となっン濃度と比較できなかった。

た。
一方 SRP 濃度は 7 月～11 月でも 42～120 nmol//L

SRP 分 析 で は 長 光 路 セ ル （ LWCC ： Liquidであり、SRP のほとんどが正リン酸以外の形態であWaveguide Capillary Cell）による一桁 nmol/L レベル

ることが明確に示された。50 m 以深では、表水層かの定量が海洋で実現されている（橋濱，2013）。今ら沈降してきたリン酸化合物の分解が進むためと

回 LWCC による SRP 測定において、セル洗浄法のみられるが SRP の 50%を超えるリン酸イオンが検改良により再現性良くかつ検出限界 1.3 nmol/L を達

出される場合も見られた。

成できた。深水層だけでなく、夏季の表水層におけ

深度 10 m の未ろ過試水を培養した結果、では SRP、るリン酸イオン濃度と SRP の比較を行った結果にリン酸イオン共に濃度が上昇増加し、相対的にリンついて述べる。

酸イオンの比率が上昇した。懸濁態中の有機態リン化合物が生分解を受けた結果、リン酸イオンが吸収を上回る濃度で生じたと考えられる。深度 60m で採２．方法
試料採取は 2020 年 12 月～2021 年 12 月まで、滋取した未ろ過試水では、顕著な変化がなかった。

賀県立大学実習調査船「はっさか」・「はっさかⅡ」に乗船し、琵琶湖北湖 T1 地点（35°22’N、136°

引用文献

06’E、最大深度約 90 m）で採水を行った。試水は

橋濱史典（2013）高感度栄養塩分析法を用いた亜熱帯海域

ニスキン X 採水器で採取し、カプセルフィルター

表層の生物地球化学的研究. 海の研究 22:169-185.

（Acropak200 孔径 0.8/0.2 µm, Pall）でろ過後、10℃

Hudson J.J. et al. (2000) Phosphate concentrations in lakes.

で保存した。

Nature 406, 54-56.

81

O-B28富栄養湖沼手賀沼の一酸化二窒素*時枝隆之(気象大学校)、木持謙（埼玉県環境科学国際センター）
清水歩(気象大学校)、牧野隆平（気象大学校）、関根希一（気象大学校）
大気へと放出される N2O は 325 kg-N と計算された。

１．はじめに一酸化二窒素（N2O）は温室効果気体であるとと無酸素水の存在が限られる手賀沼湖水中での N2O

もに、21 世紀においてはオゾン層破壊に最も寄与す消費は限定的と考えられるので、河川を通した N2O

る物質である（Ravishankara et al. 2009）。大気中濃度の流入（155 kg-N）と流出（215 kg-N）、大気へのは年々増加しており、地球環境を議論するうえで注N2O の放出、及び湖底堆積物からの N2O の湖水への目を集める。陸水域が大気中 N2O に与える影響の評

溶出がバランスしているものとして計算される湖

価は観測例の不足から不明瞭であり、全球における底からの溶出は年間で 385kg-N と見積もられた。

N2O 放出量の見積もり値にも大きな不確かさが残っ

手賀沼湖水中の N2O と硝酸イオン（NO3-）濃度のている。そこで本研究では、還元環境が発達しやす間には有意な相関が観測された。すなわち、今後さく大量に N2O が生産されていると考えられる富栄

らなる富栄養化に伴い溶存 N2O 濃度が増加するこ養湖沼が大気 N2O 濃度に与える影響や富栄養湖沼とを示唆している。手賀沼での年間を通した観測かでの窒素の循環を明らかにするため、日本を代表すら得られた N2O/NO3-比は 0.000562±0.000352 である富栄養湖沼千葉県手賀沼（4km2）において年間をった。この値は他の陸水域の値と比べると低い。

通して湖水の N2O の観測を実施した。

IPCC は全球の陸水域からの N2O 放出量を見積もる

２．方法

モデルに EF5（Indirect N2O emission factor）、すなわ

湖水中 N2O 濃度の観測は、千葉県手賀沼内の 7 測

ち様々な観測結果による N2O/ NO3-濃度比を用いて点及び流入及び流出河口域 6 測点で 2019～21 年にいる。IPCC EF5 値は 0.0005～0.025 であり、今回観

およそ 2 ヶ月に一度実施した。湖水中 N2O 濃度は木測された手賀沼の N2O/ NO3-濃度比は小さい方に位持ら（2014）の ECD 付ガスクロマトグラフを用い置する。手賀沼における小さな N2O/ NO3-濃度比のたヘッドスペース法を応用し、決定した。

原因として、より進んだ還元環境下での N2O の窒素

湖水-大気間の N2O 交換速度は、表面湖水と大気ガス（N2）までのさらなる脱窒の可能性が期待されの N2O 濃度差と N2O の気体交換係数の積として算る。温室効果気体でオゾン層破壊物質の N2O として出した。ここでは、Wanninkhof （1992）の気体交換

大気に窒素を放出するか、無害な N2 として窒素を大係数を用いた。

気に放出するかは地球環境への影響という意味で

３．結果と考察

大きな違いとなるため、さらに調査・研究を進めて手賀沼表面湖水中の N2O 濃度は、平均 1210±500

いく。

（ng-N/L）（490～3280）で、すべての表面水試料が大気 N2O に対して過飽和状態 (176～1300 %) にあ

度及び大気に対する飽和度はいずれもこれまで報告のある他の陸水域に比べて高い値であった。
図に示す観測ごとの大気への N2O 放出速度の平均は 207±112 （g-N/km2/day）で、顕著な季節性を見出すことはできない。手賀沼周辺では風が強くな
りにくいため、湖水中濃度が比較的高いにもかかわらず大気への放出速度は他の陸水域に比べて決して大きな値とは言えない。手賀沼の湖面から年間に82

Atmospheric N2O flux (g-N/km 2/day)った。すなわち手賀沼は年間を通して大気への N2Oの供給源となっている。富栄養湖沼手賀沼の N2O 濃

Atmospheric N2O flux

500

2019
2020
2021

400

300

200

100

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

Month

図 手賀沼表面から大気への N2O 放出速度

O-B292000 年有珠山噴火後の洞爺湖・壮瞥温泉の源泉群における遊離二酸化炭素濃度と泉温および pH の複合関係の変化*高野敬志・青柳直樹・市橋大山・内野栄治 （北海道衛生研）

１．はじめに

２．材料と方法

北海道の西南に位置する有珠山は，約 30 年周期

温泉試料採取は有珠山麓の源泉湧出地で行った．

で噴火を繰り返す活火山であり，最近では 2000 年 3

全ての源泉は水中ポンプによる動力揚湯で温泉水

月 31 日に大規模な噴火が確認された．噴火直前おをくみ上げている．源泉の井戸の深さは 86－1428 m

よび直後の 1998-2000 年には，有珠山の山頂などで，（平均 227 m）である．温泉水を十分揚湯した後，マグマ由来である土壌二酸化炭素の地上へのフラ

泉温，pH および遊離二酸化炭素濃度を現地分析にックス増加が観測されている（Hernandez et al.,より定めた．泉温および pH は調査前に校正したハ

2001）．このことから，地下中の二酸化炭素量は火ンディタイプの温度計および pH 計で測定するか，

山活動に関連する指標の一つである可能性が示唆

標準温度計および pH 指示薬による比色計により測されている．有珠山麓には，洞爺湖温泉および壮瞥

定した．遊離二酸化炭素濃度は，温泉水に水酸化ナ

温泉の源泉となる井戸が十数個あり，我々は噴火後トリウム溶液，酒石酸ナトリウムカリウム・クエンの 2000 年からそれら源泉の水質を監視している．

酸ナトリウム混合液およびフェノールフタレイン

土壌二酸化炭素は，地下に胎芽する温泉源水中に吹溶液を添加し，遊離二酸化炭素を炭酸イオンに変換

き込まれて遊離二酸化炭素となることが予想され，した後，塩酸溶液により赤色が認められなくなるま

土壌二酸化炭素量の変化は，温泉源泉中の遊離二酸で（pH 8.3）逆滴定を行って，消費した塩酸の量か化炭素濃度に影響を与えると考えられる．

ら算出した．

水中の遊離二酸化炭素濃度は，pH や温度依存である Henry 定数およびアルカリ度により定まってい３．結果および考察

る．著者らは北海道の温泉地別に分類した温泉群に

主成分分析では散布図から Z=aX+bY の近似式がおいて，温泉水中の遊離二酸化炭素濃度，泉温およ

求められる．火山性温泉群では a は低く，b が高い

び pH を求め，x 軸に遊離二酸化炭素濃度/泉温，y傾向が認められ，非火山性温泉ではその逆の傾向が軸に遊離二酸化炭素濃度/pH をとり散布図を作成し認められている．そのため，高い b/a 値が火山性温た．その結果，高い相関係数を持つ回帰直線が得ら泉としての性格が強い温泉群と考えられる．洞爺れ、その傾きの値は火山性温泉群で高く，非火山性

湖・壮瞥温泉の源泉では，噴火直後の 2000 年 7 月

温泉群で低いことを報告した（高野他, 2022）．しかでは b/a 値が 6.09 であり，2005 年 5 月，2010 年 6

しながら，この解析では x：独立変数，y：従属変数

月，2015 年 6 月および 2020 年 6 月では，それぞれという関係が不明瞭であり，最小二乗法で回帰直線

4.68，4.82，4.27 および 4.52 と推移した．すなわち，を求めることに対して考慮すべき点がある．今回

洞爺湖・壮瞥温泉の源泉の遊離二酸化炭素と泉温お

我々は、洞爺湖温泉および壮瞥温泉の源泉群に対しよび pH の関係は噴火直後から非火山性温泉の性格て，有珠山噴火後，2000-2020 年の 5 年置きの測定に近づいていき，少なくとも噴火後の 2005 年から

結果から前回と同様に遊離二酸化炭素濃度/泉質を x2020 年まではそれらの関係は比較的安定していた軸，遊離二酸化炭素濃度/pH を y 軸にとり，主成分と考えられた，このことは，洞爺湖・壮瞥温泉の源分析を行って x 軸と y 軸を統合し，それらの変数の泉群は噴火から 5 年後までの比較的短い期間で天水関係から洞爺湖・壮瞥温泉の源泉群における火山性やマグマ性の熱源の影響が少ない熱水の勢力が強熱水の寄与について推察した．

くなり，以降その状態が続いていることが示唆された．

83

O-B30

自然の恵みと災いからとらえる土地利用総合評価（J-ADRES）の紹介と展望*吉田丈人（地球研・東京大）１．はじめにことを検討していただくことを期待している。その近年、梅雨時の豪雨や台風などによる浸水災害や際、要望に応じて、集計前の詳細な空間スケール

土砂災害が頻発し、甚大な被害が発生している。気（~100m メッシュ）のデータ提供が可能である。

候変動にともなう災害の頻度や激しさの増加が予測されるなか、より一層の災害リスクへの対応が求３．今後の予定

められている。一方、自然は、災害の災いだけでながもたらす洪水による災害のみを対象としている。

く、さまざまな恵み（生態系サービス）も私たちの今後、土砂災害や高潮災害の評価についても追加す

社会や暮らしにもたらす。自然の恵みを最大化しつる予定である。また、今回の評価は 2010 年前後のつ災いを最小化できるかどうか、それぞれの地域社

土地利用を対象としている。今後、将来（2050 年）

会の持続可能性にとって重要な課題である。

の土地利用についてシナリオ分析を行い、人口減少

では、日本各地における自然の恵みと災いの状況はどうなっているだろうか？私たちの研究グルー

下での土地利用を工夫することで、どれだけ自然の災いを避けながら自然の恵みを享受できるかにつ

プ*は、自然の恵みと災いに深く関係する土地の使いても評価し、結果を追加する予定である。

い方（土地利用）の視点から、日本各地の状況（2010*本研究は、総合地球環境学研究所 Eco-DRR プロジェクト年前後）を評価し、その結果を「J-ADRES」という「人口減少時代における気候変動適応としての生態系を

ウェブサイト（j-adres.chikyu.ac.jp）で公開した。

活用した防災減災（Eco-DRR）の評価と社会実装」（RIHN

２．土地利用の総合評価

14200103）の一環として実施された。

現在、J-ADRES の「災害からの安全度」は、大雨

日本各地の土地利用はさまざまである。市街地や工場などの都市的な土地利用と河川・湿地・森林・農地などの自然的な土地利用があり、土地の使い方
によって、自然は豊かな恵みをもたらすこともあれ
ば災いをもたらすこともある。自然的な土地利用は、生態系と生物多様性を基盤としたさまざまな自然の恵みをもたらす一方、洪水や土砂崩れといった危険にさらされている都市的な土地利用は、ハザードへの暴露が高く、災害リスクをはらんでいる。
J-ADRES の「土地利用総合評価」は、土地の使い方によって暴露を避けることで災害リスクを低減している程度を示す「災害からの安全度」と、生態系・生物多様性がもたらす「自然の恵みの豊かさ」（生態系サービス）の観点をもとに、日本各地の土地利用を総合的に評価したものである。災害に強く
しなやかで自然の豊かさを享受できる地域社会を実現するため、土地利用のあり方を考える機会を提供することを目的としている。市区町村ごとに集計した結果を公表しているが、それぞれの自治体において、土地利用の現状を理解し、課題となっている

84

図 J-ADRES のトップページ・自治体ごと詳細評価

O-C01長期陸水生態系研究・尾瀬総合学術調査* 野原精一（国立環境研究所），福原晴夫（河北潟湖沼研究所），岩熊敏
夫(北海道大学名誉教授）

１．はじめに下水路が T 字になっていた．地下水路内上部には泥尾瀬ヶ原は，群馬，福島，新潟三県にまたがる，

炭の亀裂があり堆積層に約 20 cm の地層のずれがあ

北海道を除く日本最大の「生きている泥炭地」であった．6 世紀後半～7 世紀前半以降に泥炭地が地滑り，植物や昆虫の宝庫である（阪口，1989）．これりし，その後水路が地下水路になったと推定した．

まで 3 回の総合学術調査が行われ，現在の尾瀬ヶ原を特色づける多様な尾瀬の自然は，過去からの気候

３．河川と池溏の水文地形学

変動の影響を受けている事が解ってきた．

2019 年 5 月に融雪による洪水が発生し，上田代のそこで第 4 次尾瀬総合学術調査（2017～2019 年）

池溏は滝のような流れを受け，池溏底質の洗堀や湿では，地球温暖化の進行で増加した短時間集中豪雨

原への流出が観察された．洪水前後に粒度分析を行とそれに原因する洪水の湿原生態系への影響と，近った結果，洪水後の池溏には数 μ m の非常に小さ

年個体数が増加したニホンジカの湿原攪乱に関すな球形無機粒子や無機粒子があり，水深約 1 m よりる科学的知見を得ることを主な目的とした．特に新深い池溏はしばらく濁った．直後に UAV の空撮によしい観測手法と，多面的調査の推進により，多くのって詳細な濁りの分布が明らかになった．研究見本

新知見が得られた．ここでは、特にドローン（UAV）

園の表層から約 1 m 深に無機成分の多い層が見られ，を活用してより詳細な地形図や植生図を作成し尾過去約 1,300 年前の洪水履歴とみられた．

瀬ヶ原の地下環境や地形の解析に用いた．湿原の地形・地質構造や河川，池溏と泥炭との関係を明らか

４．池溏における大型水生植物の分布と長期変化にした研究について述べる．また，池溏における大尾瀬ヶ原における池溏 1,639 箇所で詳細に地形型水生植物の分布と長期的変化についてこれまでと大型水生植物の有無の把握を 2017～2019 年に行の総合調査と比較して述べる．

った. 現地調査の結果，1998 年の池溏リストと比べて池溏が 80 箇所（4.9%）消失し，浅い池溏にお２．湿原地下環境に関する水文地形学的研究

いて渇水のため水が減って乾いたことが主な要因

2012 年 5 月の EM 探査で研究見本園と上田代に高と考えられた．前回 1998 年の調査と比較して大型電導度層が泥炭層に観測され，約 1,300 年前の降水

水生植物の割合は，上田代ではヒツジグサは増加，量の増大に起因した猫又川由来の河川堆積物と推オゼコウホネは減少し，中田代ではヒツジグサは増定した．2019 年 4 月末には，UAV による湿原積雪

加し，オゼコウホネはやや増加した．上田代はヒツを撮影し，KA1-04 では池溏北西部に早い融雪があ

ジグサ，背中アブリ田代はミツガシワとオゼコウホ

り地下水の流入が大きいと考えられた．その池溏北

ネ，西中田代と中田代や泉水田代はヒツジグサとミ

西部底に円形にくぼみが見られ，常に水温が周囲よ

ツガシワが特徴的に多く分布していた．田代によっりやや高く，融雪時に日周変化が早く出現し常に湧てヒツジグサとオゼコウホネは増減が異なりその水で涵養され融雪が早く起こった．中田代では積雪原因の一つは気候変動による洪水の多少が関係しが 4 m に達して，地下水位に影響を与え近隣の池溏ていると考えられた．

NA5-43 の積雪下の水位変化に影響を与えていた．
高電気伝導度の池溏が多く見られ，河川や地下水起謝辞源の流入が推定された．水中ドローン画像の解析を

本研究は第 4 次尾瀬総合学術調査の一環として行行い竜宮の形状や生息している水生動物の分布にわれた．本講演は野原ほか（2022abc）低温科学第ついて明らかにした．深度 1.5 m 下にほぼ水平に地80 巻を引用し，総合討論するものである．

85

O-C02

尾瀬地域内外における降水量の空間相関と長期変化*岩熊敏夫（北大），野原精一（国立環境研）

領域は， 1〜2 月は西から北西の新潟県側に，3〜4

１．はじめに
高地の尾瀬は複数の気象地域区分の境界に位置

月および 9〜12 月には尾瀬近傍の群馬県側から東北

し，尾瀬ヶ原西端の山の鼻観測所 (「山の鼻」と略，

東の福島県側に，5〜6 月には東北東から南〜南西に，

標高 1,405 m)と東方の尾瀬沼観測所 (「尾瀬沼」と7〜8 月は尾瀬近傍に集中した。尾瀬沼では通年尾瀬

略，標高 1,665 m)でも降水の傾向が異なる（菊地『尾の南西から北東を結ぶ帯状域と相関があった。

瀬の気候』2002)。山の鼻では 1977 年より，5 月〜【距離および標高差との関係】山の鼻および尾瀬沼

11 月に（1988 年 11 月〜2011 年 3 月は通年）観測がのいずれも，Rbiv と距離に負相関がみられた。距離行われているが，降水量は欠測値が多く，2016 年以と標高差および交互作用項を説明変数にとり，Rbiv

降は欠測が続いている。そこで本研究は，①尾瀬内

を従属変数としたステップワイズ重回帰分析から，外の地上観測所で観測された日降水量の月別･季節

標高差単独では Rbiv を説明することはできないこと

別の空間相関を調べ，②尾瀬の降水現象を代表しうが示された。Rbiv と Rp の傾向は概ね一致していたる観測所を特定し，③数十年以上の長期間の降水ト
レンドを明らかにすることを目的とした。なお，①

４．考察と②は岩熊･野原(低温科学, 80, 549, 2022)に基づい【尾瀬を代表しうる観測所】地上観測所は観測期間ている。

順に，A(100 年超)：管区・地方気象台，B(50〜100年)：特別地域気象観測所，国交省水文観測所，C(30２．方法〜40 年)：1970 年代に整備されたアメダス観測所お中田代中央から半径 51.2 km 内の 172 観測所（気よび水源地観測を目的とする水文観測所（鳩待峠な

象庁アメダス，国土交通省水文観測所）およびそのど），D(〜20 年)：既に観測を停止した比較的高地の外側で 150 km 以内の 17 の地方・管区気象台，特観測所の４つにグループ分けされる。この順はアク別地域気象観測所のうち，データ未確定の観測所やセスの良さを反映し，その結果，長期観測の観測所

休止アメダスを除外した 178 地点について，1981〜

では Rbiv が低かった(下図)。夏期に限れば C の鳩待2010 年の日降水量データを使用した。日降水量には峠が，通年観測では，B の湯ノ小屋，宝川，C の藤

ゼロ値（<1 mm）が約 70％含まれ，相関係数に大き

原が尾瀬の降水現象の再現性が高いと考えられた。

く影響する。本研究では，ゼロを離散値として扱う
2 変量混合対数正規分布(Shimizu K. J. Appl. Meteorol.,32, 161, 1993）を用い，観測所間の相関係数も算出した。
尾瀬内外の気象観測所の相関を距離，標高差，方位との関係から評価した。次に，山の鼻および尾瀬
沼との空間相関と観測期間から，尾瀬の降水現象を代表しうる観測所を特定した。各観測所における連続観測期間について，降水連続日数 (wet spell, WSと略) と連続無降水日数 (dry spell, DS と略)を算出【長期トレンド】
湯ノ小屋と宝川では 1959 年以降，した(RGENERATEPREC 使用)。

6〜10 月の無降雨日数は減少，5 日以上の WS が増
３．結果

加，平均 WS：平均 DS 比の増加がみられた。管区・【空間相関】山の鼻では年間を通して尾瀬の西南西

地方気象台についての解析とは異なる傾向がみらから東北東を結ぶ帯状域と相関があり，Rbiv > 0.6 のれ，長期変化の解明には更なる吟味を必要とする。

86

O-C03

尾瀬ヶ原における池溏の拡大と拡大速度推定の試み* 福原晴夫（河北潟湖沼研究所），永坂正夫（金沢星稜大学），藤原英史（KK ドキュメンタリーチャンネル），野原精一（国立環境研究所）d) 過去の映像との比較－上田代 KA4-05 について，

１．はじめに
尾瀬ヶ原には約 1800 個の池溏が分布している．

1948 年，1961 年，2005 年の空中写真，2019 年

これらの池溏の起源，遷移は興味深い課題である．

のドロ－ン映像で比較を行った．解像度の問題

池溏の地形的な基本的課題は，1.湛水（なぜ湛水すがあり，池溏の形態には差は認め難かった．
e)るか？），2.深度（なぜ深くなるか？），3.拡大（な固定島の形成過程－ケルミ-シュレンケ複合体

ぜ拡大するか？）であろうと思われる．本講演では，3.の池溏の拡大に関係する事象について述べ，単純の連合が推定された．
f)

水深と水生植物の分布－ケルミ-シュレンケ複な仮定を基に池溏岸の拡大速度の推定を試みた．

合体の連合が推定された．
g)

本講演では面積の拡大に限定して述べる．

ヒツジグサのへりなし型分布－泥炭の露出に

尾瀬ヶ原の池溏が「拡大している」という論考はよる拡大過程の結果と推定された．

福原ほか(2022)まで見当たらないが，池溏の形態や拡大速度の推定

起源を論じた中で「池溏の融合」，「小池溏相互の併

泥炭の堆積速度を 1 mm 年-1 として４池溏の拡大合」，「多数のものが相連合」，「池溏が融合」，「連合」

速度は 3-50 mm 年-1，平均で 15 mm 年-1 であった．

と述べられ（福原ほか，2022），相対する池溏の一西條・阪口（1954）の 3 池溏の平面図・断面図より判別可能な部位の再測定を試みた結果，70 年間で方または両方の拡大を示唆している．

-0.90～+1.44m の変化があった．

池溏が水平方向に拡大し，他の池溏と連合し大型化していくなら，その速度はどの程度であるかを推定することは，池溏の保全を考える上で重要である．

４．考察

これまで，池溏の拡大速度を推定する試みは他の高

1) 尾瀬ヶ原においてもケルミ-シュレンケ複合体の層湿原を含めて報告をみない．

連合が池溏拡大の要因の一つと思われる．
2) 池溏壁のえぐれは，拡大への大きな要因と思われ

２．方法

る．池溏の連合を促す力には風，波浪，冠水，雪，多くの池溏等の観察から，拡大に関係すると思わ氷，霜などの力によるとされているが，尾瀬ヶ原でれる事象を結果で述べた a)～g)についてまとめた．

は積雪圧が大きく関係しているかもしれない．

拡大速度の推定は，池溏内の 2 地点間の泥炭の堆

3)

積年代の差から推定する方法を考案した．また，推積速度に依存する．堆積速度を 1 mm 年-1 とすると定値の検証を，70 年前の池溏形態の計測値を推定し，拡大速度は 15 mm 年-1 であるが，尾瀬ヶ原の堆積速実測値と比較して行った．

度の実測平均値 0.7 mm 年-1 を採用すると，10.5 mm

本研究における拡大速度の推定値は泥炭の堆

年-1 となる．70 年間で 1.00 -1.44 m の拡大があった
３．結果

箇所では，その速度は 7-10 mm 年-1 となり，近い値拡大に関連する事象となっている．

a)

池溏岸の「えぐれ」状態－50-60 cm 以下で大き4)

くえぐれ始める場合が多かった．

～5 cm 年-1 （Koutaniemi，1999）と同程度であった．

b) 池溏岸の開裂や離脱の状況－岸辺がある範囲
c)

北欧の String（ケルミ）の移動速度の実測値 2

謝辞

で開裂や離脱している状態が此処に見られた．

本研究は第 4 次尾瀬総合学術調査の一環として行洪水による岸辺泥炭の攪乱や剥離－洪水後にわれた．本講演は福原ほか（2022）低温科学, 80:79-93

岸辺の泥炭の剥離や露出が見られた．

より要約し，議論を追加したものである．

87

O-C04

尾瀬ヶ原湿原における動ぎの田代（ゆるぎのたしろ）の構造*永坂正夫（金沢星稜大），福原晴夫（河北潟湖沼研究所），
高野典礼（国立石川高専），野原精一（国立環境研）

１．はじめにの下部は軟弱な泥炭などではなく，共通して水体の尾瀬ヶ原湿原には，歩くと足元が揺れて地下に水層が存在し，簡易貫入試験より水平方向にも広がり体の存在が知覚される「動ぎの田代（ゆるぎのたしを持っていることが推定された。KA1-Y の水体は厚ろ）」と呼ばれる地形がある（武田, 1930; 末野, 1933;

さ 132 cm，NN6-Y は厚さ 251 cm と地下洞窟ともい

川崎, 1953）。動ぎの田代の地下には水体の存在が推える規模であったが，KA2-Y の水体は厚さ 37 cm に測されているが，現在までその地下構造に関する報とどまっており，これは地下水の貯留されやすい地

告はおこなわれていない。2019 年 9 月に立ち入った形であるかが関係していると考えられた。動ぎの田

際に揺れを感じる地点を上田代から 2 地点（KA1-Y,

代からみて標高の低い側に共通して地下水の湧出

KA2-Y），
2020 年 8 月に中田代から 1 地点（NN6-Y），

点となる小池溏が存在した。これらの小池溏や周囲踏査により選び出し地下構造を推定する調査を実に染み出した地表水の EC やカチオン類の濃度は，施した。

採取した地下水と類似した値であり，地下でつなが２．方法

った状態にあることが推定された。さらに KA1-Y

各調査地点で周囲を注意深く踏査し，明らかに揺や KA2-Y の標高の低い側には地表流の吸込み口とれを知覚する範囲を動ぎの田代の範囲として特定なっている地形が存在し，尾瀬ヶ原の微地形であるした。動ぎの田代の不安定さは，地表の沈み込みと竜宮の一種と言える構造を伴っていた。

揺れの 2 つの要素が組合わさっているが，簡便に測４．考察定できる地表面の沈み込み量の測定を試行した。動動ぎの田代の成因について，阪口（1989）は池溏ぎの田代を縦断するトランセクトラインを設定し，の岸辺の棚が成長して広がり，池溏の水が閉じ込め

成人男性（体重 65 kg）が直立した際に地表面が沈られたと推測した。成因を明らかにするには，竜宮

み込む深さを測定した。KA1-Y においては，簡易貫に似た地表水を吸い込む池溏や湧出点の池溏が水入試験機（地盤工学会基準 JGS 1433 準拠）により体と泥炭層内で相互にどのようにつながっている構造を探査した。3 地点の動ぎの田代において，採のか明らかにする必要があるが，本研究で調査した

水用の井戸を設けて，水温，pH，電気伝導度（EC, mS

動ぎの田代は，拠水林の旧河道や河川の自然堤防付

-1

-1

m ）
，溶存酸素量（DO, mg l ）を電気伝導率・pH

近の低地に水が集まり，長年の間に地下の泥炭層に計（WM-22EP，DKK-TOA）と溶存酸素計（ProODO,

地下流路が形成されることで生じるのではないか

YSI）により測定した。現地で GF/C で濾過した後，と推測している。様々な土壌の内部には soil pipe（水

冷蔵して試水を持ち帰り，GF/C 上の残渣は 105℃でみち）が存在し，泥炭地にも soile pipe が存在する-1

乾燥させた後に秤量し懸濁物質量（SS, mg l ）とし（Holden, 2005; Smart et al., 2013; Li et al., 2018）。発

た。試水のイオン成分をイオンクロマトグラフ

表ではこの soilepipe との関連についても議論する。

（PIA-1000, 島津）で測定した。周辺池溏や地表流

謝辞

についても同様に測定した。2020 年 9 月から 1 ヶ月

本研究は第 4 次尾瀬総合学術調査の重点研究部会

間，NN6-Y の井戸と小池溏に自記記録水深・水温計として実施しており関係各位に深く御礼申し上げ（Hobo U20, Onset）を設置した。2020 年 10 月にはます。ドローン撮影画像を提供頂いた（株）ドキュ

井戸と小池溏の内部構造をファイバースコープカ

メンタリーチャンネルの藤原英史氏に深く感謝致

メラ（DS450, DEPSTECH 社）で観察した。

します。本報告の結果は永坂ほか（2022）低温科学,

３．結果

80:61-78 に報告しており，口頭発表として要約してKA1-Y，KA2-Y および NN6-Y の地表面の泥炭層

報告議論する。

88O-C05

尾瀬ヶ原池溏における溶存有機物の太陽光分解から発生する温室効果ガス*千賀有希子・清水崇広・柴木叶（東邦大学）・野原精一（国環研）

１．はじめに

３．結果と考察

湿原における溶存有機物（DOM）は，炭素構成物

光条件における DOC および AHS 濃度は，0〜3質の主要な部分を占め，生物的および化学的に反応

週目にかけて約 60％減少した．DOM，AHS の大部

性の高い炭素とみなされている．これまでの研究に分が揮発性物質に変化したと考えられた．一方，暗より，尾瀬ヶ原池溏における DOM の大部分は植物

条件下における DOC と AHS 濃度は，0〜3 週目にか遺骸に由来する複雑な構造を持つ腐植物質（AHS）

けて有意な変化はみられなかった．

で構成されており（約 70%）
，その動態は太陽光に

EEM-PARAFAC 解析より 3 種類の AHS 様成分がよる化学的分解に大きく支配されることが示され検出された；BP-1（Ex/Em = <252, 321/435 nm），BP-2

た（千賀ら，2021, 2022）．AHS の光分解時には揮発（Ex/Em = <252, 339/494 nm），BP-3（Ex/Em =性物質が生成することが知られており，その中には<252/396）．光条件におけるこれらの成分の蛍光強度

温室効果ガス CO2, CH4, CO も含まれる．しかしながは，3 週目に大きく減少しほとんど検出されなかっら，湿原において AHS 光分解から放出される CO2,

た．したがって，光分解によって放出される揮発性CH4, CO を定量的した例は少ない．

物質のほとんどが AHS の光分解に由来すると推察

本研究では，尾瀬ヶ原池溏における AHS の光分された．一方，暗条件におけるこれらの AHS 成分

解から放出する CO2, CH4, CO を測定するとともに，の蛍光強度は 3 週目に 1.1〜1.7 倍に増加した．これ

AHS の量と質の変化を追った．また，湿原におけるら 3 つの成分は，暗条件ではバクテリアに合成されAHS 光分解によって放出する温室効果ガスの寄与る成分と予測された．
光条件における CO2, CH4, CO は 2 週目まで増加し，について考察した．
２．材料と方法

その後一定であった．暗条件におけるこれらの気体ろ過により懸濁物を取り除いた池溏水を，石英三の発生はみられなかった．光条件における 2 週目ま角フラスコに 80 mL ずつ分取しゴム栓で密閉した．

での CO2, CH4, CO 放出速度を算出したところ，CO2

人工太陽光ライトによって露光した系（光条件）とは 7.5±0.7 µgC L-water-1 h-1，CH4 は 2.5×10-2±

フラスコをアルミホイルで遮光した系（暗条件）の0.3×10-2 µgC L-water-1 h-1，CO は 0.9±0.1 µgC

2 つの系を調製し 3 週間静置した．人工太陽光ライ

L-water-1 h-1 であった．
放出速度は，
CO2 が最も高く，

トの光量子束密度は，約 1400 µmol m-2 s-1 であった．

次に CO，CH4 が最も低かった．また，2 週目までにフラスコの気体は，0, 1, 2, 3 週目に真空採血針を介発生した CO2, CH4, CO の炭素量の合計は，0〜2 週

して真空バイアル瓶に採取された．気体中の CH4 は目までの DOC の減少量の 42％，
AHS の 46％を占め，

水素炎イオン化検出器（FID）付き，CO2 と CO は熱重要な量の温室効果ガスが光分解により放出して伝導度検出器（TCD）付きガスクロマトグラフでそいると予測された．

れぞれ測定を行った．また実験前後の DOM と AHS

湿原における温室効果ガスの研究は，微生物によの量と質を測定した．DOM 炭素濃度は溶存有機炭

る生成が着目され研究が進められている．太陽光が素（DOC）として TOC 計で測定し，AHS 炭素濃度当たるのは湿原の表面だけであり，さらに日射量がは樹脂吸着-炭素測定法（Tsuda et al. 2012）で測定し高い季節は限定的であるが，光分解は極めて早い反た．AHS の質は，その蛍光特性を利用した三次元励応である．AHS 光分解に由来する温室効果ガス放出

起蛍光スペクトル（EEM）-PARAFAC 法で解析を行

量の解明は，湿原における温室効果ガス収支に新たなった（Aqualog, HORIBA）．

な知見をもたらすと推察される．

89

O-C06

尾瀬ヶ原の動物プランクトン相と洪水影響*帆苅信 （新潟県立新潟翠江高等学校・新潟河川生態研究グループ）(2022)の区分を用い，洪水影響大池溏と洪水影響小１. はじめに
近年尾瀬ヶ原では，集中豪雨によって湿原内を流池溏についてそれぞれの得られた枝角類の個体群れる河川の洪水が引き起こされ，周囲の池溏や湿原密度を比較した。また，野原ら (2022) によるもんに濁流が流入する現象が観測されており，近年そのどり法と釣りによる 2018 年 7 月と 8 月の池溏の魚頻度が増していることが指摘されている (福原ら，類調査から，魚の生息が確認できた池溏とそれ以外

2022)。これらの洪水は池溏内の枝角類に対して大きの池溏に区分し，7 月と 8 月における枝角類の個体な影響を与えていると考えられ，濁流による池溏外

群密度を比較した。

への流出の他，川からの氾濫水と共に魚類が池溏内に侵入することが指摘されている (Maruyama et al.,３．結果と考察

1982；阪口・相馬，1999)。上野 (1936)から始まる

今回の調査では, 9 属 9 種の枝角類 (Diaphanosoma

尾瀬ヶ原の動物プランクトン調査では，これまで上brachyurum, Scapholeberis kingi, Daphnia dentifera,

田代やその下流部に位置する中田代の池溏を中心

Ceriodaphnia quadrangula, Streblocerus serricaudatus,

として定性的・定量的な採集が行われ，動物プラン

Acroperus harpae, Alona guttata, Chydorus sphaericus,

クトンの出現種，餌環境の解析，池溏に生息するイ

Polyphemus pediculus) を確認した。出現種別の個体

モリによる捕食影響などが報告されてきた。しかし，群密度の平均でみると，個々の池溏でのばらつきが季節変化となると報告例は少なく，尾瀬ヶ原の池溏

大きいが, 5～8 月は D. brachyurum が出現種のうち全体としての把握はできていない。また，近年増加の 80.8～93.4%を占めた。9 月になると D. dentifera

してきているといわれる洪水によって池溏内の動が増加して出現種の 40.9%に達し, D. brachyurum は物プランクトン群集がどのような影響を受けてい出現種の 42.1%に低下した。10 月以降は D. dentifera

るのかはよくわかっていない。

が出現種の 69.3～79.1%を占めた。

本研究は尾瀬ヶ原上田代地域の池溏について，枝2018 年 10 月 1 日に発生した洪水では，洪水前の角類の季節変化を明らかにすること，また，洪水の9 月の枝角類全体の個体群密度が 3.27 ind L-1 であっ影響が大きいと思われる池溏と洪水の影響が小さたのに対し, 洪水後の 10 月の枝角類全体の個体群いと思われる池溏の枝角類を比較し，洪水による直密度は 3.61 ind L-1 と逆に増加した。このことからこ接的な影響と，洪水によって侵入した強力な捕食者の洪水では池溏内の枝角類への直接的な洪水影響である魚類による影響を明らかにすることを目的はほとんどないか, あっても短時間で解消されたととした。

考えられる。
洪水影響の大小による枝角類の個体群密度については，9 月と 10 月の D. brachyurum 個体群密度と２. 材料と方法
尾瀬ヶ原上田代にある池溏のうち 24 ヶ所を選び，C. sphaericus 個体群密度，10 月の C. quadrangula 個それぞれの池溏で枝角類の採集ならびに環境要因

体群密度で有意差が検出された。しかし，9 月の D.

の測定を行った。調査は 2018 年 5 月から 11 月にかbrachyurum 個体群以外はその月の枝角類全体に占けて 6 回実施した。

める割合も少ないため，洪水が池溏の枝角類全体に枝角類の採集は，池溏の岸からカラム式採水器を大きな影響を与えたとは言えない結果となった。

使って底質直上までの湖水を 50 L または 75 L 採水

魚の有無による差は７月,８月ともに大きな違い

し，それを NXX13 のプランクトンネット (メッシがみられ，魚類の影響が大きいことが明らかになっュサイズ 100μm，離合社) を用いて濾過濃縮するこた。池溏内の魚類は融雪期の溢水，大雨による洪水とによって行った。

によって侵入したものと考えられ，洪水における間調査した池溏の洪水影響に関する区分は福原ら接的な影響と考えることができるだろう。

90

O-C07

尾瀬のアカシボ現象と微生物*福井

学 （北大・低温研），小島久弥（北大），梅澤和寛（静岡県立大）Jackson Tsuji （北大）
，渡邉友浩（北大），藤原英史（ドキュメンタリーチャンネル），野原清一（国立環境研），福原晴夫（河北潟湖沼研）

１．はじめに

16S rRNA 遺伝子解析により，尾瀬沼及び尾瀬ケ原

尾瀬では融雪期に積雪が茶褐色に呈する「アカシ湿原の積雪上で発達するアカシボ現象において，数ボ現象」が観察されている（図 1A）。アカシボ中の十種類以上のバクテリアが検出された (Kojima et

赤褐色沈殿は酸化鉄によるものであリ、同時に微生al., 2012)。顕微鏡観察の結果，茶褐色の酸化鉄に物が観察されている。こうした彩雪現象は太陽光を覆われた直径約 10μm の球状粒子（アカシボ粒子）

吸収し，融雪を加速させる。アカシボ発生過程におが特異的に存在していた（図１B）。弱い酸溶液処理

いて、温度上昇による微生物活動の変化とともにしたアカシボ粒子内では，複数の細胞からなる微生

種々の物理化学的因子の劇的変化が伴う。しかし，物が観察された（藤原ほか、2022）。両地点で共通

その発生メカニズムは未解明である。そこで，本講して，好気的メタン酸化菌 Methylobacter と嫌気的演では，アカシボを構成している微生物群集の特徴

鉄還元菌 Geobacter が高頻度に検出され，他の積雪付けを行うことにより、発生のメカニズム及び生態環境では見られない特徴であった。積雪中のメタン学的意義を考察する。

や鉄の分布からも両バクテリアの活動は裏付けられる。好気性菌と偏性嫌気性菌が同時に存在することは一見矛盾するが，両者がアカシボ粒子を構成していることから微視的な空間スケールで好気的環
境と嫌気的環境が存在するものと考えられる（小島,2012）。以上のことから，長期の積雪期間中，尾瀬では，積雪下部から湿原表層部において有機物の好気的分解により酸素が消費されて嫌気環境が発達し，その結果として嫌気的微生物代謝であるメタ
ン生成や鉄還元が進行し，生成されたメタン及び還元鉄がアカシボ発生を支えているものと考えられ

図１. 尾瀬研究見本園で観察されたアカシボ現象

る。

（A）と微生物を伴う赤褐色粒子（B）
文献
２．材料と方法

1. Hisaya Kojima, Haruo Fukuhara and Manabu

融雪期及び無雪期に尾瀬ヶ原湿原及び尾瀬沼に

Fukui. Community structure of microorganisms

おいて，積雪コアサンプラーや薬さじを用いてアカ

asssociated with reddish-brown iron-rich

シボ及び積雪を採取し，微生物由来の核酸を抽出しsnow. Systematic and Applied Microbiology

た。抽出核酸から，16S rRNA 遺伝子のクローン解32: 429-437. 2009.

析及びアンプリコンシーケンシング解析により微生物群集構造を調べた。アカシボを構成している粒子（「アカシボ粒子」と呼ぶ）内の構造を解析する

2. 小島久弥. アカシボおよび赤雪の微生物群集の特徴. 低温科学 70: 61-65.2012.
3. 藤原英史，福原晴夫，大高明史，小島久弥，福ため，弱い酸溶液で粒子に沈積した酸化鉄を溶解し，井

学，野原精一. 尾瀬の赤褐色雪をつくるア

顕微鏡下での観察を行なった。

カシボ粒子の顕微鏡観察. 低温科学, 80 巻:
145-154. 2022.

３．結果と考察91

O-C08気候変動下におけるダム湖とダム下流生態系の構造と機能（イントロダクション）*岩田智也（山梨大），鏡味麻衣子（横浜国立大），土居秀幸（兵庫県立大）占部城太郎（東北大）

ダム下流⽣態系の物理化学的諸特性や生物群集、生１．はじめに

国内には堤高 15m 以上の大ダムが 3,000 基以上設態系機能に関する課題を整理する。次いで、本セッ

置されており、治水・利水や水力発電に利用されてションの 11 の講演概要を紹介しながら課題との対いる。ダムの運用や土砂管理、水質環境、下流への応関係を⽰し、総合討論に向けた論点整理を試みる。

生態影響については、土木工学、衛生工学、応用生

各演者からの発表では、前半にダム湖内の生物群

態工学などの分野で活発に研究が行われてきた。陸集と生態系プロセスに関する研究を順に紹介して

水学においても、ダム湖内の水質やプランクトン群

いただく。まずダム湖の動物プランクトン、水生菌集の動態、物理過程に関する長い研究の歴史がある。

類、魚類、細菌群集に関する 3 つの研究紹介があり、とくに近年では、気候変動を踏まえた治水対策の見ダム湖における生物群集の構造と機能およびその直しや、山から海岸までを一体とした流砂系の復元

広域パターンについて明らかにする。次いで、ダムを目指す取り組みが広がりつつあり、そのなかでダ湖の一次生産や富栄養化対策に関わる研究として、

ムの新たな運用が模索されている。さらに、ダムに全循環の有無やリン負荷量、曝気式循環装置に着目よる効用と環境影響を同時に評価し流域全体でダした３つの発表があり、それらをもとに水資源に直ムの最適配置を検討する試みや、ダムによる流域生

結したダム湖の水質変換過程に関して議論を行う。

態系サービスの変化といった、住民の幸福（human

さらに、水柱の溶存メタン動態とその支配要因に関

well-being）にまで踏み込んだ研究も行われるようにする研究紹介があり、ダム湖からの温室効果ガス放なっており、多面的な評価軸からのダム研究が精力出について考察する。

的に進められている。

セッション後半では、ダム下流生態系に関わる研このように環境変動に対する新たな適応策がダ究を紹介していただく。土砂還元が底生動物群集にムの運用にも求められているが、ダム湖およびダム及ぼす影響、ダム河川の濾過食者の生態機能、ダム

下流生態系の広域的な応答特性に関する知見は思による流域ネットワークの改変と魚類群集など、下いのほか蓄積していない。そのため、ダムを含めた

流の生物群集についての研究紹介を通じて、ダムに流域管理施策のための基礎的知見が不足している

よる生物影響とその緩和策について統合的に理解のが現状である。本セッションでは熱帯から冷温帯を進める。最後に、通砂運用が開始されているダムの様々な立地環境に設置された大ダムを対象に発下流河川の生態系代謝のモニタリング結果の報告

表者から最新の研究事例を紹介していただき、ダムがあり、土砂対策が河川の生態系機能に及ぼす効果

湖・ダム下流生態系の広域的な変動パターンを浮きを考察する。

彫りにすることを⽬的とする。さらに比較陸水学的本セッションの最後には、各発表の成果を統合しな観点から、気候変動の適応策としての新たなダムながら意見交換と総括を行い、気候変動下における管理策について考察する。

ダムによる環境影響の回避と低減のための適応的方策について検討したい。

２．課題講演の概要

セッションに先⽴ち、本講演では、まず国内外における既存研究の成果をレビューし、ダム湖および92

O-C09

ダム湖における動物プランクトン群集の広域パターン*鈴木碩通（東北大・生命）
一柳英隆（水源地環境センター）
占部城太郎（東北大・生命）
１．はじめにコアを説明変数として用いた。ダム湖間での群集構

局所生物群集は,巨視的に捉えると,分散フィ

造のばらつき（分散）に対するそれらの要因の説明
distance based RDA（dbRDA）を用いた分散

ルターとニッチフィルターによりその構造が決定率は,される。しかし,分割によって算出した。また,

群集構造に対する各

説明変数の影響の大きさは,partial dbRDA で評価の大きさは,

それらフィルターの相対的な影響

生物群集の構造単位によって異なり,分類群を単位とした場合では分散フィルターが,することで,

それらを分類群と機能群で比較した。

機能群を単位とした場合ではニッチフィルターがより支配的な影響を及ぼすと考えられる。しかし,

３．結果

群集構造を決定するそれらフィルターの具体的なdbRDA を用いた分散分割により,分類群を単位とした群集構造のばらつきの約 31%,

機能群を単

影響を評価するためには,多数の離散的な群集を対象にした解析が必要である。本研究では,分散能位とした群集構造のばらつきの約 39%が、とりあげ

力や形質などの点で多様性に富む動物プランクト

た説明変数で説明された。分類群を単位とした群集ンに注目し,

河川水辺の国勢調査によって調査記

構造では,

録された,

ダム湖における動物プランクトンデー

タを用いることで,上記フィルターの相対的重要

性とその群集構成単位への影響について解析した。

分散に関わる要因とニッチに関わる要因の説明率がほぼ等しかった。しかし,位とした群集構造では,機能群を単ニッチに関わる要因の説

明量が分散に関わる要因の説明量よりも大きかった。さらに,

partial dbRDA による変数ごとの解析の２．材料と方法

結果,

本研究では,に関わる変数の多くが有意であった。しかし,

河川水辺の国勢調査において３巡目

分類群を単位とした群集構造では,分散機能と４巡目のデータが入手可能であった全国 87 のダ群を単位とした群集構造では、ニッチに関わる変数

ム湖のデータを解析に使用した。まず,

各ダム湖にのほうがより多く有意であり、ばらつきに対する説

おけるタクサの在・不在データ及び,各タクサを体明量も多かった。

サイズや食生といった形質によって分類した機能
グループごとの在・不在データを用い,分類群による群集構造と機能群による群集構造を把握した。次いで,これら群集構造毎にダム湖間での非類似度指数を算出した。また,

ダム湖の緯度・経度や標高４．考察
本研究の解析により,集構造は,機能群を単位とした群

分類群を単位とした群集構造に比べ,ニッチに関わる多くの要因に有意に影響され,しといった動物プランクトンの分散に関わる要因と,かも構造のばらつきもニッチに関わる要因によっ

湖水の栄養状態や魚類群集,て多く説明されることが示された。これらの結果は,ダムの諸元といったニッチに関わる要因を説明変数としたデータマト
リクスを作成した。ダム湖の緯度・経度は,動物プランクトンの機能群レベルの構成が,distance

ニッ

チフィルターにより支配的な影響を受けているこ

based MEM（dbMEM）によって様々な空間スケールとを意味している。すなわち,を表す Moran 固有値へと変換し,魚類群集は PCoA

動物プランクトン群集は、種構成が異なっていても,によって主座標スコアを算出し,第３軸までのス

機能的には良く似た構成となることが分かった。

93

環境が似ていば,O-C10

全国ダム湖比較からみえる生物群集プロセス：菌類と魚類を例に*鏡味麻衣子（横浜国大），土居秀幸（兵庫県大），松岡俊将（京都大）
瀬戸健介（横浜国大），望月学（横浜国大），斉藤達也（兵庫県大）一柳英隆(水源地環境センター)，大杉奉功(水源地環境センター)，占部城太郎（東北大）

１．はじめに湖の生物の群集構造は，移入や絶滅のような広域

３．結果的なスケールで作用する要因と，局所環境で作用す

菌類については，水中で泳ぐことのできるツボカる水質などの非生物要因や競争や捕食といった生ビが多くのダムで優占しており，中でも珪藻に寄生物間相互作用の結果として決まる。また，それら複するツボカビが多く出現した。一部のダム湖では子数の要因の相対的重要性は，対象とする生物群集に嚢菌や担子菌が優占した。子嚢菌や担子菌は陸上植よっても異なることが予想される。

物の寄生菌や内生菌と近縁であり、ダム湖集水域の本研究では，日本全国のダム湖における生物群集

植生を反映している可能性がある。菌類群集構造とを比較することで，広域的なスケールで作用する要空間要因および湖内要因（水質、植物プランクトン）

因と，局所環境で作用する要因の相対的重要性を検の影響を検討した結果、菌類全体とツボカビ群集と討した。解析対象は，空気を介した移動分散も可能

では空間要因と湖内要因の相対的重要性が異なっな菌類と，河川や人為を介した移動が可能な魚類をた。陸生菌類を含む菌類全体では空間要因が重要な対象とした。

一方、水域に生息するは植物プランクトン組成から群集把握には、近年発展しつつある、環境 DNA メの影響が大きかった。

タバーコーディングを活用した。環境 DNA メタバ

魚類については、緯度によりダム湖での種数異なーコーディングを真菌類と魚類群集の網羅的把握る傾向が見られ、南方のダム湖では種数が増える傾に適用することで、全国 50 ヶ所のダム湖について向にあった。また、魚類群集構造と空間要因およびの生物群集解析が可能になった。

湖内要因（水質、植物プランクトン）の影響を検討した結果、空間要因と湖内要因の相対的重要性が低２．材料と方法

く説明力が小さいことが明らかとなり、菌類と同様

調査地は全国約 3000 箇所のダム湖から特性が偏の傾向を示した。

らぬようランダムに 50 湖選んだ。採水は、2020 年
9~10 月に各ダム湖管理所の協力のもと行われた。沖

４．考察の基準点から得られた湖水を、GF/F ガラスフィルタ

日本全国のダム湖において、菌類と魚類生物群集にー上にろ過捕集し、環境 DNA 抽出を行った。菌類

ついて比較することで，さまざまな環境や地理的位特異的なプライマーセット(18S)および魚類特異的置にあるダム湖における解析を行うことができた。

プライマーセット(MiFish)を用いてライブラリ調整

その結果、群集構造については緯度との関係など全を行い、MiSeq にて DNA 配列を解析した。その後、国的な傾向は見られるものの、分散分割などの分析

Claident, DADA2 などを用いて、ASV により種判別では説明力は低く、今回解析に用いた空間要因や湖を行い、DNA メタバーコーディング解析を行った。

内要因では説明できない構造がみられた。菌類につメタバーコーディングで得られた菌類・魚類の群集

いては、空気を介した移動分散が多いため、メタ群

について、空間・環境要因の相対的重要性を Variation

集からの移動分散が群集集合に大きく貢献していpartitioning（分散分割）解析により検討した。空間る可能性が考えられた。魚類においては、影響しう

要因として各ダム湖の緯度経度を，湖内要因としてる適切な環境要因を検討するなど、今後さらに検証

水質および植物プランクトン組成を用いた。

が必要である。

94Anaerobic microbial redox processes in aniron-rich and meromictic dam lake

O-C11

*Jackson M. Tsuji1, Tomohiro Watanabe1, Hisaya Kojima 1, Tomoya Iwata2, Manabu Fukui 1
1

Hokkaido University ; 2University of Yamanashi

Introduction
Lake Mizugaki (Yamanashi Prefecture) is a multipurpose dam lake used for flood control, hydroelectricity,and drinking water supply. Strong stratification has beenreported across multiple seasons , and the cold, deep, andanoxic water of the lake dissolves high concentrations offerrous iron . Hydrogen sulfide and methane are also
detectable in the anoxic water column, along with arsenicthat is likely sourced from a nearby geothermal spring. By
sequencing selected marker genes , we have previously
identified microbial populations potentially involved insulfide and methane oxidation in the lake . One of the
predominant sulfur oxidizers in the genus Sulfuritalea
was isolated and found to respire arsenate, suggesting thatmicrobial arsenic cycling could be important in the lake’s
anoxic zone. However, thediversity andfunctional

potential of micro organisms in this meromictic lake

Fig. 1. Genomic potential of microbial communities inremain largely un

Lake Mizugaki. The bubble plot shows thecharacterized.

Here, weapply

relative

metagenome sequencing to water samples from Lakeabundances (%) of MAGs that contain genetic markers ofMizugaki to explore the genomic potential for microbialinterest; a black triangle

redox processes using methane, sulfur, iron and arsenic.

boundary. The heatmap shows the presence/absence ofshows the oxic/anoxic zone

selected genetic markers in each MAG.
Materials and Methods
We sampled the water column of Lake Mizugaki in

Results and Discussion

September 2021 to collect physicochemical parameters

We detected diverse microbial populations

with theand obtain microbial biomass. The total depth of the lake

genomic potential to oxidize sulfur compounds across thewas 45 m.

water column of Lake Mizugaki (Fig. 1) . Along with

Water from seven depthsof the lakewaspumped through Sterivex filters . Extracted DNA from

Sulfuritalea sp., we detected two other highSterivex filters was used for s

hort read shotgun

abundance populations in the anoxic zone with potential

metagenome sequencing, and short reads were assembled

for arsenate reduction. These populations appear flexible

andmetabolically and could also participate in iron or sulfur

binned into

metagenome-assembled genomes(MAGs) using the ATLAS pipeline.

Marker genes for

relativecycling. Populations with potential for methane oxidation

biogeochemical processes of interest were identified

were detected even in the deep anoxic zone, implying thatusing sequence homology search es followed by manual

they might use a novel metabolism. Multiple populations

curation. Specifically, the soxB, arrA, and pmoA genes

with potential for iron cycling were also identified in thewere used as marker s for the oxidation of reduced sulfur

anoxic water column, which had up to

species, arsenate reduction , and methane oxidation

iron. These results support that microorganisms could be

respectively. Multiple,

genes were used to identify~50 μM ferrous

important drivers of biogeochemical cycles relevant topotential iron-oxidizing and iron-reducing populations.

water quality in this meromictic dam lake.

95ダム湖における全循環の有無と水温の植物プランクトン

O-C12群集構造に対する異なる影響：現存量と多様性の変動に着目して片寄涼介 1, 角谷拓 2, 高津文人 2,松崎慎一郎 2,赤坂宗光 1,2

１．はじめに

国立環境研究所浮遊性)の出現有無と細胞サイズを用

気候変動による湖の表層水温の上昇は成層強度を強い Functional richness Dendrogram をもとに算出した。

め、冬季全循環の発生を停止させる可能性が指摘さ

全循環の有無は 9 月から 12 月の底層における溶存れている。しかし高水温とそれに伴って生じやすい

酸素濃度が上昇する際の表層と底層の水温差であっ全循環の不全や停止の湖沼生態系への影響を分けてた 3.7℃を閾値とし判断した。現存量、分類学的多様

議論することは難しかった。一次生産を担う植物プ

度、機能的多様度、それぞれに対する表層の水質観測

ランクトンは、多様な表現形質を持ち世代間が短値と全循環の有無の直接的な効果、および栄養塩濃度

く、水中に浮遊するため成層の発達状態や水質等にを介した間接的な効果は構造方程式モデルを R 上で応じて出現種が置き換わりやすい。このことから植JAGS を用いて構築し、ベイズ推定により行った。

物プランクトンの群集構造は全循環の有無によって

３．結果変化すると考えられ、全循環の有無が植物プランク

全循環の発生月は未発生月と比べ表層の全リン、全トン群集にもたらす影響の解明は、気候変動が湖沼

チッソ濃度は増加する傾向がみられた(図 1)。また生態系にもたらす影響の理解に不可欠といえる。本

水温の上昇は植物プランクトン群集を評価する 3

研究では長期データが蓄積されているダム湖を対象

指標全てを増加させた。全循環の有無の直接効果はに、全循環の有無が植物プランクトン群集を規定す

現存量のみに対して負の効果を示した。一方、栄養る要因となりうるのか、また水温とは異なる関係が塩濃度を介した全循環の発生の効果は現存量に対しあるのか検証した。

ては表層全リン,全チッソ濃度どちらも正の効果が２．材料と方法
水資源機構が管理する全国 22 のダム湖を対象とした。1982 年から 2017 年までの 9 月から 12 月における各月の表層の水質観測値(水温、全リン、全チッ
ソ濃度)は環境条件を示す変数として利用した。
各月の植物プランクトンの総現存量を示す変数として表層のクロロフィル a 濃度を用いた。多様度の変化は各月に表層で確認された植物プランクトンの属数を示す分類学的多様度と、出現した属の表現形質を定量化することで群集構造の変化を把握できる機能的多様度を指標とした。機能的多様度は環境条件に応じて出認められたのに対し、機能的多様度と分類学的多様度に対しては全リン濃度の増加に伴い低下する傾向
を示した。
４．考察
全循環の有無は植物プランクトン群集に影響することが明らかとなった。特に栄養塩濃度の増加は現存量を増加させることから水温とは逆の効果を持つと考えられる。また全循環の発生は全リン濃度の増加を介して機能的多様度と分類学的多様度を減少させることから現存量だけでなく群集構造にも影響を与えうる。これらから水温変化だけでなく、気候変動

現頻度が変化すると考えられる 6 表現形質(群体性、に伴う全循環の停止も植物プランクトン群集の構造

遊泳性、糸状性、単細胞性、付着性、 1 東京農工大, 2に影響を与えうると考えられる。

図 1、植物プランクトン現存量と多様度指標に対する全循環の発生と各変数の効果96

O-C13

ダム湖におけるリン負荷と植物プランクトンの関係：
湖内水質対策の効果予測に向けた解析とモデル化
Zhang Xiaoxuan, *吉村千洋 (東京工業大・環境・社会理工)

1.はじめにを行うことが可能である。

ダム湖でのアオコ発生に対しては、曝気などの現地対策が取られる。しかし、栄養塩流入とアオコ発生の関係に与える各対策の効果はまだ十分に解明されていない。そこで、本研究では、ダム湖の水質管理に資するために、ダム湖におけるリン負荷と一次生産の関係を整理し、その関係に対する水質対策の影響を検討することを目的とした。
2. 方法
関西・中部の9か所のダム貯水池を対象として、1991年から2017年の水文・水質データを収集した。
まず、各貯水池における全窒素と全リンのモル比を計算し、制限因子を推定した。その結果、リンが制限因子であったことから、Vollenweiderモデルを年単図 1. ダム貯水池におけるリン酸の年平均濃度と限界濃度（Cpc = 10 μg/L）の比とクロロフィル a 濃度の関係

位で適用し、リン酸態リンの実際の面積負荷に対する限界面積負荷の割合を富栄養化レベルの指標として算出した。そして、その指標とクロロフィルa濃度の関係を回帰直線により経験的にモデル化し、その濃度の実測値とモデル値の比を貯水池ごとに時系列データとして整理し、統計的に有意な変化点を検出した。また、検出された変化点と各ダム貯水池の水質対策の実績の対応を確認した。
3.結果
全てのダム貯水池中の窒素とリンのモル比はレッドフィールド比よりも高かったためリン制限と図 2. ダム貯水池における富栄養化レベルの指標（リン酸態リンの面積負荷に対する限界面積負荷の割合）とクロロ
フィル a 濃度の関係推定された。リン酸の限界濃度や限界負荷量に関する比はクロロフィル a 濃度と有意な正の相関関係を示し、限界負荷量を用いた富栄養化レベルの指標の方が高い相関係数を示した（図 1、図 2）。そして、対象期間において真名川ダム及び宮ヶ瀬ダム以外の全てのダム貯水池において、少なくとも一つ以上の変化点が検出された。
4.考察
各ダム湖のリン負荷とアオコ発生の関係は変化
点のタイミングで変化したと考えられる。たとえば、青蓮寺ダムでは、2005 年及び 2011 年において変化点が検出され、リンの面積負荷が同じでもアオコが発生しにくい状況になった (図 3) 。また、このダムでは 2002 年および 2005 年に分画フェンスが設置さ

図 3．青蓮寺ダムにおけるクロロフィル a 濃度の実測値とモデル値の比およびレジームシフト指標（RSI: Regime
Shift Index）の年平均値（l: 検定対象期間（年））れており、その効果が示されたと考えられる。
今後、全国のダムを対象とした解析、また、ダム

謝辞．本研究は水源地生態研究会の一環として実施しました。水源地環境センターのご支援に感謝いたします。

特性と水質対策の効果について統計的に対応付け

97

O-C14

ダム湖の水温動態と曝気式循環装置の性能評価*梅田信（日本大学）

水温(℃)，D1 は表層水温の測定水深(m)，D2 は T2 の１．はじめにダム貯水池は，治水や利水といった様々な役割

測定水深(3m)である．I が 0.5℃/m を超過すると，を果たしており，社会基盤施設として非常に重要

アオコが発生する可能性が高くなるという知見がなものである。しかしながら，ダムを建設するこある。

とにより，流れていた河川がせき止められ，本来検討対象には，曝気式循環施設の設置されるダの河川環境は変化することがある。特に閉鎖性水ムを地域別に 7 ヶ所を選定した。東から（概ね東域となるダム貯水池では，河川から流入する栄養

北から九州に向かって）順に，浅瀬石川ダム，三物質などが蓄積し，水質障害が発生する場合もあ

春ダム，草木ダム，阿木川ダム，高山ダム，鹿野る。その例として，アオコのように植物プランク

川ダム，寺内ダムであり，これらを対象にそれぞトンが過剰に増殖する現象が挙げられる。アオコ

れ 1 年間の条件を用いて計算を行い，曝気の適切による水面の着色現象や上水の異臭味障害などが規模に関する解析，評価を行った。

発生した場合には，景観や水利用に障害を及ぼしてしまう。そこで，アオコ抑制のための湖内水質３．結果

対策として，曝気式循環施設が多くの貯水池で導水温に関して，解析モデルの再現性を各ダムに入されている。

ついて確認をした。いずれのダムでも，表層水温

本研究では，数値解析モデルを用いて曝気式循

については良好な再現性であった。水温勾配につ環施設の適切な施設規模を求める手法に関する検いてはある程度の再現性が得られた。

討を行った。そして，国内の複数のダム貯水池を

適切な曝気式循環施設の施設規模の評価として対象とした計算結果に基づき，施設規模指標に対は，稼働曝気台数を 0，2，4，6，8 台と複数の条

する外力条件の影響について解析し評価した。

件で計算し，それぞれの表層水温勾配の時系列か
ら，0.5℃/m を超過する日数から評価を行った。これを k 値に換算し，７ダムでの比較評価をした。概２．材料と方法
曝気式循環施設の施設規模についての指標とし

ね実績の設置条件に近い条件で，適切規模と評価ては，土木研究所により提案された，次式で定義することができた。

される k 値を考慮することが多い。

この k 値を指標とする結果から，外力条件との相関分析を行った。気温，風速，雲量および流量(1)
ここで，Q は曝気循環装置１基あたりの吐出空気と適切な施設規模に相関があると見られ，特に風速の影響が強いことが分かった．

量 (L/min)，A は貯水池の湛水面積(km2)である。国
土交通省が取りまとめた曝気設計マニュアルで

４．考察

は，概ね 250 から 300 の k 値であれば十分な施設規

湖面風は，自然湖沼も含め湖水の流動に対する模であるとしている。

最大の外力であると言え，特に本研究対象に関わアオコ発生の原因種である藍藻類の増殖は，貯るような，表水層の流動と混合に対する影響は大水池表層の水温成層と関連することが指摘されてきい。すなわち，湖面風が強いほど表層の混合がいる．貯水池表層の成層安定性を表す表層水温勾

進みやすいため，アオコの抑制に対して曝気循環

配 I は，アオコ発生指標として用いられている。

の効果を増幅しうる。k 値では，湖面風が考慮され(2)ていない指標であるが，このような整合的な結果が得られたことは興味深いと言えそうである。

ここで，T1 は表層水温(℃)，T2 は水深 3m における98

O-C15

熱帯火山湖と亜熱帯ダム湖の溶存メタン濃度の季節変動と支配要因*伊藤雅之（兵庫県大），小林由紀（山口大），Mendoza MU（Ateneo deManila Univ.），藤林恵（九州大），福井学（北大），
奥田昇（神戸大），Shiah FK (Academia Sinica)(0.34 ± 0.23, 943 ± 119 μmol L–1)であり、いずれも明１．はじめに湖沼は重要な大気へのメタン放出源の一つと考瞭な季節変動は見られなかった。一方、台湾 FTR のえられ、全球の湖沼からの放出量の推定値(159 Tg

溶存メタン濃度は表層 0.036 ± 0.026、深底層 135.6 ±CH4 yr-1)はその時空間的変動の大きさから非常に不120 μmol L–1 と、フィリピンの同様の深度の湖に比確実なものとなっている(Saunois et al., 2020)。推定

べて共に 1 桁以上低い濃度だった。FTR では冬期混に利用されているデータの多くは温帯や寒帯のも合の直前に底層の溶存メタン濃度が高い季節性がのであり、高温条件でメタン生成が活発と予測され見られたが、その時期の底層濃度(90m)は 2012 年(深る熱帯の観測例がほとんど含まれていない。本発表

底層 0.11 ± 0.23)、2013 年(同 84.0 ± 25.4 μmol L–1)とでは、特にデータの少ない東南アジア域の熱帯火山

有意に異なった。

湖(フィリピン; Mendoza et al., 2020, JGR)と亜熱帯ダム湖(台湾:; Itoh et al., 2015, JGR)で行った詳細なメ

４．考察

タンと環境要因の観測結果から、気候帯や湖の深フィリピンでは、深底層の水温が深度 135m のさ・気象条件が湖の酸化還元環境やメタン生成・大Calibato でも 25℃とメタン生成菌にとって好ましい

気への放出機構に及ぼす影響について発表する。

環境かつ、深部では常に成層が持続することで高濃度のメタン蓄積が観測されたと考えられた。3 つの湖で表層から 15ｍ-25ｍ程度までは溶存酸素が 2 mg

２．材料と方法
フィリピンの 3 つの火山湖 Yambo (最深深度 38 m),

L–1 より高く、特に表層メタン濃度(0-5m)は概ね 1

Pandin (同 62 m)、Calibato (同 135 m; 2018 年 4 月～

μmol L–1 以下であった。最も浅い Yambo ではそれ以2019 年 2 月; 14.1° N, 121.4 °E)、台湾のダム湖

深で段階的に溶存メタン濃度が増加する一方、さら（Fei-Tsui Reservour: FTR; 同 114 m; 2012 年 10 月～に深い 2 つの湖では、それ以深の深度で急激にメタ2014 年 3 月; 24.5° N, 121.3°E）で観測を行った。年

ン濃度が高く維持され、高濃度メタンの蓄積層が存

平均気温・年降水量は各 27.7°C, 1639 mm (2015-18)、

在するとみられた。浅い湖や深い湖の表層では気象

21.5°C, 4052 mm (2004-13)である。深度別の湖水試料(降水・気圧・気温)の変動とメタン濃度に関係がみを Go-Flo ボトル (General Oceanics, USA)を用いて採られ、表層の部分的な湖水鉛直混合の影響が示唆さ水した. 水試料はガラスバイアル(20-30ml：溶存メ

れた。台湾 FTR では、深底層(100m)の水温は年間をタン濃度)とポリボトル(水質分析等)に分けて採取

通じて 16℃程度と熱帯より低いことに加え、低温期した。バイアルはゴム栓とアルミシールで密閉し、に生じる鉛直混合により表層の DO が深部に供給さFID 検出器付 GC を用いてメタン濃度を測定した(ヘれることで底層のメタン生成が抑制されるためにッドスペース法)。主要な溶存イオン濃度はイオンク

熱帯より低い底層メタン濃度となっていると考え

ロマトグラフィーを用いて分析し、水温・溶存酸素られた。また前年の鉛直混合の強度が翌年の底層の濃度(DO)等の深度別濃度を各サイトで観測した。

還元環境を規定し、その結果メタン生成や蓄積にも影響することが示された。これらの結果は、暖冬（温３．結果

暖化）により鉛直混合が弱まることで亜熱帯湖の深フィリピンの火山湖の平均溶存メタン濃度は表層

底部のメタン生成や蓄積が増加し、熱帯の湖のよう–1及び深底層で Yambo (0.27±0.07, 421±189 μmol L )、–1

Pandin (0.48 ± 0.37, 1121 ± 125 μmol L )、Calibatoに高濃度のメタンを蓄積する機会が増加する可能性があることを示した。

99

O-C16

土砂還元がダム下流環境とベントス群集に及ぼす影響：
支川流入との比較*片野 泉（奈良女子大研究院・自然科学系）・原 直子（奈良女子大院・人間文化総合科学）・
土居秀幸（兵庫県立大院・情報科学）・根岸淳二郎（北大院・環境科学）・皆川朋子（熊大・工）・萱場祐一（名工大・工）１．はじめにし，有意な差がみられる分類群を明らかにした。

河川生態系にとって土砂は不可欠な要素であり、支川流入前後のデータが揃う 7 ダム河川，土砂その輸送と堆積のバランスは、水生生物相に大き

還元前後のデータが揃う 5 ダム河川を対象に多変な影響を与えている。ダムは土砂輸送の連続性を量解析(PCA, RDA)を行った。河床に存在する土砂断つため，ダム下流域では砂や小礫が消失する河量を表す環境因子として，D50，砂被度，河床粗度

床粗粒化が引き起こされ，底生動物や魚類など生を用いて，土砂量を表すと判断される軸に沿った物群集の改変が問題となっている。しかしこのよ

支川流入・土砂還元前後の変化を比較した。

うな問題はダム下流で支川が流入し，土砂が再供給されることで緩和される(Katano et al. 2009)。

３．結果と考察

現在，いくつかのダム下流で試行されている土阿木川ダム流程での調査では，土砂還元前後で底砂還元は，元々はダム湖の堆砂処理として行われ生動物群集が大きく変化し，土砂還元後には底生ていたものであり，ダム湖上流や湖内に堆積した動物密度・分類群数・多様性指数が還元前よりも土砂を掘削してダム下流河道へと輸送し置土する

リファレンス地点（支川・ダム上流）に有意に近ものを指す(Sumi 2017)。土砂還元は支川流入と同づくことが確認された。多変量解析の結果，土砂様に，粗粒化の改善など劣化した環境を緩和する

還元後の底生動物群集はリファレンス地点に近づ効果が認められるものの，その生態学的効果につくが，ダム上流よりも支川の方により近づくこと

いてはこれまでほとんど評価されてきていない。

が示された。この群集変化を特徴付ける分類群とそこで本研究では，土砂還元が下流生態系に及して，ヤマトビケラ科 Glossosomatidae など，還ぼす効果を検証し，その効果量を支川流入と比較

元土砂を用いて携巣を作る携巣型トビケラが挙げすることを目的とした。第一に，土砂還元実施前

られた。これら分類群の密度はダム上流・支川の後で野外調査を行い，河床環境および底生動物群

両地点共に高かったが，より高いのは支川であっ集の変化を比較した。第二に，これまでの調査でた。また土砂還元後の調査時期が 8 月であり，ヤ得た支川流入前後および土砂還元前後の河床環

マトビケラ科の生活史からは，支川から遡上飛行

境・底生動物群集データを解析し，両者の効果量した雌成虫がダム下流で産卵し，孵化した幼虫がを比較した。

土砂還元地点で再供給された細流河床材料を使用して生息可能になったことが考えられた。

２．方法

複数のダム河川において支川流入と土砂還元の調査地として阿木川ダム（木曽川水系阿木川）周効果を比較した結果，支川流入前後では土砂環境辺を設定した。阿木川はダム下流 2.3km においと底生動物群集の両方に緩和効果がみられた。一て，ダム下流で最初の支川が流入している。阿木方，土砂還元前後では土砂環境の緩和は，支川流

川ダム下流で初めて土砂還元が実施された 2005 年

入よりも有意に大きく認められるものの，底生動の 3 月（実施前）と８月（実施後）に野外調査を

物群集はほとんど変化が認められなかった。

行った。河床環境因子を網羅して測定し，底生動

これらの結果から，土砂還元は河床環境を改善

物は 50x50cm サーバネットを用いた定量採集を行させる効果が高いものの単独では生物群集への顕い，密度・分類群数・多様性指数などを計算し著な効果は見込めず，支川による生物の供給を考た。多変量解析により 3 月と８月のデータを比較慮した土砂還元が重要であることが示唆された。

100

O-C17

河川自浄作用として発揮される濾過食者の生態機能*原 直子（奈良女子大院），坂本 菜々子（奈良女子大・理）田代 喬（名大・減災連携研究センター）
土居 秀幸（兵庫県立大院・情報科学）
竹門 康弘（京都大学防災研究所），片野 泉（奈良女子大研究院自然科学系）

１．はじめにへの減衰傾向を濾過効率として比較した．河道地

ダム直下では，ダム湖内で増殖したプランクト

形間の調査は流量の安定した時期に行い，生活史

ンが流下することでプランクトン密度が高くなっ段階間の調査は河川内に水生昆虫が豊富に生息すている．しかしその流下プランクトン密度は河川

る冬季と羽化して陸上に移出した春季で同一の調の自浄作用が働くことで，数 km 以内に減衰する査を行って結果を比較した．

ことが多い (Chang et al. 2004, Doi et al. 2008)．河川の自浄作用は大きく 2 つに分けられる (Lair

３．結果2006)．1 つ目は物理学的作用であり，支川や地下

河道地形間調査で eDNA 量を測定した結果，狭水などの流入による希釈や淵での沈降，瀬での濾窄部では特定外来種のカワヒバリガイ，拡幅部で過によって物理的に粒状有機物が減少する作用ではシマトビケラ科の濃度が高く，各地形で優占すある．2 つ目は生物学的作用で，河川に生息する濾る濾過食者は大きく異なることが明らかとなっ過食者が濾過，摂食することで河川水中の粒状有た．濾過食者の餌として，流下粒状有機物量は減

機物を減少させる作用である．生物学的作用の担

衰傾向に地形間で差はないものの，植物プランク

い手である濾過食者が，ダム下流域において密度トンの減衰傾向は拡幅部に比べ，狭窄部で高くな増加することはよく知られているが (Katano etっていた．また，生活史段階間の調査では，水生al.2009)，濾過という生態機能がいつ，どこで，ど昆虫の数量ともに多い冬季の方が植物プランクトの程度，発揮されているかについての知見は少な

ンの減衰傾向が高いことが分かった．

い．そこで本研究では，自浄作用としての生物学的作用，すなわち濾過食者の生態機能がどのよう

４．考察

な地形，どのような生活史段階で最も強く働くか

カワヒバリガイ・シマトビケラ科による生物学的を明らかにすることとした．

作用は，主に植物プランクトンの減衰に大きく寄与
していることが明らかとなった．また，本来日本に２．方法生息していないカワヒバリガイの濾過機能は非常

濾過食者が豊富に生息する宇治川（淀川水系，に高く，カワヒバリガイのみによる濾過（生物学的京都府宇治市）にて調査を行った．河道地形によ作用）がシマトビケラ科と瀬淵構造による濾過効率

る差を評価するため，川幅，水深がともに異なる（生物学的作用＋物理学的作用）を上回ること，水地形の場所（狭窄部と拡幅部，図 1）にそれぞれ上生昆虫が河川内に多い冬には濾過食者による生態

流地点と下流地点の 2 地点を，生活史段階による機能がより強く発揮されることが示唆された．本研

差を評価するために一つの瀬内に上流地点と下流究により，濾過機能の現れ方は河川地形，生活史段

地点の 2 地点を調査地点として設定した．河道地階によって大きく異なることが明らかになった．今形間の比較（狭窄部と拡幅部の調査）では濾過食

後は複数のダム河川でも比較，検証を行いたい．

者 eDNA 量の測定，生活史段階間の比較ではコド
ラート付サーバネットで底生動物の定量調査を行い，濾過食者の分類群と数量を測定した．濾過対象物として流下粒状有機物量，流下クロロフィル（植物プランクトン）量を測定し，上流から下流
図 1 宇治川の調査地点 (a)狭窄部 (b)拡幅部

101

O-C18

ダムが淡水魚類に及ぼす影響
福島路生 （国立環境研究所）

１．はじめにきく、仮に河口にダムが建設されると回遊魚を中心

これまで筆者が取り組んだ３つの研究を通じて、に 9 種の淡水魚が絶滅することが分かった。

ダム建設が魚類に与える影響が多様かつ複雑であ３－２ （ダムのない）猿払川のイトウ稚魚はすべることをお伝えする。はじめに、北海道全域で過去て海から遡上した母親から生まれ、一方で北辰ダム

半世紀に実施された魚類調査データの解析によっ

流入河川の稚魚はすべてダム湖から遡上した親かて示された、ダム上流で生じた魚類群集の変化につら生まれたことが示された。そして海で捕獲された

いてお話しする。続いて、稚内市北辰ダム貯水池にイトウ成魚のうち 1 尾は北辰ダム流入河川で生まれ、陸封された絶滅危惧淡水魚イトウの回遊生態と陸ダム湖から海に下り成長したことが示された。

封個体群の行く末について分かったことを紹介す

３－３ 計測した筋肉組織のδ15N は、ダム貯水池のる。最後に、ダム開発が盛んなインドシナ半島の国

魚では 1 年を通じて各魚種の栄養段階と有意な正の際河川メコン川流域にすでにある複数のダム貯水相関を示した。しかし自然湖沼の魚では乾季のサン池において、魚類群集の食物網構造を自然湖沼のそ

プルは正の相関を示したものの、雨季のサンプルでれと比較して示唆されたことをお話しする。

はその関係が失われた。

２．材料と方法

４．考察

２－１ 北海道での約 7 千件の魚類調査について、

北海道には 70 種ほどの淡水魚が生息するが、そ調査時にその下流にダムが存在したか否かを説明の約半数は海と川を行き来する通し回遊魚である。

変数に含め、調査地点の魚種数と各魚種の在不在をダム建設により回遊経路の連続性が失われ、生活史

応答変数とした一般化線形モデルを構築した。そしを全う出来なくなった個体群が地域的に絶滅しててダム変数の有意性を検証するとともに、モデルかいることが示された。またダム建設以来、陸封されら推定される全道の魚種数と生息確率を GIS により貯水池に閉じ込められていると考えられていたイマッピングした。

トウ個体群において、その一部が降海していること

２－２ 稚内市沿岸で漁獲されたイトウ成魚を 3 個が示された。この河川では、成熟したイトウが強い

体、地元漁師から入手した。また稚内市の声問川と母川回帰性が故に産卵期にダム下に集結すること、隣接する猿払川の流域からイトウ稚魚（1＋）を合

魚道がないため子孫を残せず貯水池の個体群から計 25 尾採捕した。これらすべての個体から耳石を降海性をつかさどる遺伝子が失われている可能性

摘出し、切断研磨の後、レーザーアブレーションのあることも指摘されている（Fukushima et al. 2019,

87

86

MC-ICP-MS により Sr 安定同位体比（ Sr/ Sr）の成

2021）。メコン流域の自然湖において、雨季に魚類長に伴う変化を記録した。

のδ15N が栄養段階を反映しなくなるのは、水位の２－３ メコン川流域の６つのダム貯水池、また 3上昇に伴い水界内の有機物に加え、沿岸帯の有機物

つの自然湖沼から合計 85 種の淡水魚を地元市場よを魚類が餌として利用するからではないか。言い換り入手し（肉食魚 29 種、雑食魚 23 種、草食魚 33

えると、ダム湖の魚類は水界内の一次生産（植物プ15種）、筋肉組織の窒素安定同位体比（δ N）を計測

ランクトン・付着藻類）のみを餌の炭素源にしていした。またすべての魚種について栄養段階を文献る。単純な食物網が支えるダム湖の魚類群集、また（FishBase）より求めた。

それに支えられた漁業や地域経済がはたして持続可能であるかが問題である。

３．結果
３－１ ダム上流では生息する淡水魚の種数が有意に減少し、低い場所に造られたダムほど減少量が大102

O-C19

ダム河川における生態系代謝量*中野大助・鈴木準平・野田晃平（電力中央研究所）

その後、流量 300～600 m3 s-1 程度の出水が発生する

１．はじめに生態系代謝量（生産量および呼吸量）は、生態系

時期（6～9 月）に入ると呼吸量は時々、生産量より

内の全生物による炭素の固定と無機化を通じた炭

小さい値を示すようになった。さらに 10 月上旬に

素循環サイクルの基本プロセスである。観測機器の

流量 1,300 m3 s-1 の大規模出水が発生すると呼吸量発達により河川水の溶存酸素濃度の連続測定が簡は減少して常に生産量を下回るようになった。

単に行えるようになったため、近年、溶存酸素の日
変化パターンから河川生態系代謝量を推定するマ
スバランス法を用いた研究が世界各地で行われている。しかし、ダム河川における生態系代謝量の報
告は限られている。
□本研究では、集水域に多数のダムを持つ河川において溶存酸素濃度および関連水質データや気象データの長期観測を実施し、河川生態系代謝量の時系
列変化を明らかにするとともに、ダムからの放流量
データを用いて出水攪乱に対する河川生態系代謝量の抵抗力（レジスタンス）と回復力（レジリエン

図１

2014 年の河川生態系代謝量と流量ス）について解析することを目的としている。
４．考察
２．材料と方法□本研究では、生産量と呼吸量の出水攪乱に対する調査対象である耳川（宮崎県）は、7 つのダムを応答の違いが認められた。先行研究では、呼吸量は、有しており、これらのダム群の最下流に位置する大生産量に比べて出水攪乱への抵抗力が高いと報告

内原ダムから約 8.4km 下流にある東郷橋付近に観測されているが、本研究では、大規模な出水攪乱の後、機器を設置し、河川生態系代謝量の推定に必要なデ生産量は速やかに回復するのに対して、呼吸量の回ータ（溶存酸素濃度、水温、水位、気圧、光合成有復は遅れることが示された。これらは、生産量と呼効放射等）を取得した（観測間隔は 10 分）。本観測

吸量の出水攪乱に対する抵抗力と回復力の違いには 2013 年末から開始し、現在も継続中であるが、よるものと考えられる。

解析期間は 2014 年の 1 年間とした。得られたデー□本研究は、公益財団法人国土緑化推進機構より助タからマスバランス法を用いて日毎の生産量と呼成を受けた。また、九州電力株式会社より流量デー

吸量を算出した。なお、日毎の再曝気係数の推定にタの提供を受けた。厚く御礼申し上げます。

は、回帰式法を採用した。
参考文献
岩田智也 (2012) 河川の炭素循環．淡水生態学のフ３．結果
2014 年の調査地の生産量と呼吸量の値はそれぞ
-2

-1

-2

-1

ロンティア．日本生態学会編

れ、0.1～1.4 gC m d と 0.01～3.0 gC m d の範囲

Nakano et al. (2022) The effects of temperature and lightであった。年始から大きな出水のない 5 月半ばまで

on ecosystem metabolism in a Japanese stream.

は、ほぼ常に呼吸量が生産量を上回っていた（図１）。

Freshwater Science 41: 113-124.

103

O-C20湖沼深水層生態学（Hypolimnion ecology）の幕開け*中野伸一 （京都大・生態セ）

１．本課題講演の趣旨など

湖沼の植物プランクトンは、光合成の中間代
謝物や自己の分解物として溶存態有機物（DOM）を排出する。また、DOM は細菌や原生生物から も 放 出 され る 。 この よ うに し て 生成 し た
DOM は細菌の餌資源となり、DOM により生産された細菌バイオマスは原生生物の餌資源となる。このように、DOM から細菌を経て原生生物へとつながる食物連鎖は、微生物ループと呼ばれている。従来、微生物ループは光合成による有機物生産を起点としていることから、その研究のほとんどは太陽光が透過する光合成が活発な表水層において行われてきた。一方、湖沼の最下層で底泥を含まない深水層は、太陽
光が届かず、水温も低く、生物の現存量・生産が低いために、多くの研究者の注目を受けることが無かった。深水層の生態系は、これらの特性を持つため大型生物は少なく、細菌や原生生物などの微生物が優占するシステムであると考えられる。本課題講演は、主に科研費基盤 B「湖沼深水層に卓越する微生物の世界」（令和
元年度から 3 年度）の成果に基づき、琵琶湖の深水層における有機物動態や微生物生態を解明するため、地球化学と微生物生態学が 3 年間にわたって共同研究を行った成果を報告する。
我々は、本共同研究を通じて、湖沼深水層の微生物ループを基軸とした「Hypolimnion ecology（湖沼深水層生態学）」を提唱し、これまで未解明な秘境生態系とも言える湖沼深水層における生態学の学術基盤を構築したい。

104

２．講演者（順不同）ll

早川一秀（滋賀県琵琶湖環境科学研究セン
ター）
山口保彦（滋賀県琵琶湖環境科学研究セン
ター）
三木健（龍谷大学先端理工学部）
岡崎友輔（京都大学化学研究所）
沈尚（日本学術振興会・特別研究員）

l

中野伸一（京都大学生態学研究センター）lll

O-C21

膜ろ過法による湖沼における溶存有機物の分画の新たな展開*早川和秀，山口保彦（琵環研セ），中野伸一（京大生態研），
霜鳥孝一，今井章雄（国環研琵琶湖分室），武井直子（東レテクノ（株）），
Renhui Li （中国温州大），Fuhong Sun, Fengchang Wu（中国環境科学院 SKLECRA）

１．はじめに過水、650Da 膜ろ過水）に分画した。そのスペクトル形

紫外線および可視光を吸収する有色の溶存有機物

状は、低分子量画分ほど短波長側で勾配が大きくなっ（CDOM）は、湖沼では、微生物や藻類からの溶出・分た（図）。275－290nm （S275-295）の勾配は、0.2µm ろ解生成物、植物や土壌に由来するフミン物質など複数

過水と低分子量画分では大きく異なったが、350nm 以の供給源がある。また CDOM の性質は、水環境の物理、上（S350-370）では、0.2µm ろ過水と低分子量画分の差

化学および生物学的プロセスに大きく影響を受ける。

は統計的に有意ではなかった。275－290nm 付近には、このような CDOM の濃度とスペクトル特性を把握する

アミノ酸やヌクレオチドなど生体に由来する有機物にことは、湖沼における溶存有機物（DOM）の起源やそ関連する吸収があり、350 nm 以上の紫外吸収には土壌の生物地球化学的ダイナミクスの理解に役立つ。

性のフミン物質の関与などが考えられることから、上国内湖沼には DOC 濃度と特定の紫外吸収波長の強度

記の違いは、国内湖沼の紫外吸収が湖内自生性の有機に相関があることが知られる（Fukushima et al. 1997）が、物の影響を強く受けたものと解釈できる。さらに、S275-

これまでの国内の水環境分野では、特定の波長におけ295 は、流域/湖面積比および水の滞留時間と強い相関る強度から腐植様物質の含有比を求めることが多かっがあった。

た。しかし近年、海外では、起源により波長領域を分け

DOC あたりの吸収係数は、0.2 µm ろ過水に比して、るなどのスペクトル解析方法が進展している（Helms et

低分子量画分で有意に低く、高分子量画分に CDOM が

al 2008）。また、分子量分画による各画分の CDOM 評価

多いことを示している。詳細にみると、DOC あたりのも特性を把握する有効手段の１つとなっている。

吸収係数は、富栄養、中栄養など似た特徴をもつ湖グル

CDOM の新たな解析法を導入することで、湖沼におープの間で類似していた。特に、富栄養湖の 650 Da 画

ける DOM の起源や変化プロセスの理解が深化するこ

分における DOC あたりの紫外吸収は、他の湖群よりもとを期待できる。本研究では、CDOM の解析方法とし高く特徴的であった。

て、吸収スペクトルの様々な波長を用い、分子量分画に以上により、紫外吸収の新たな解析法により、湖水のよる低分子量画分の CDOM 解析を導入して、日本およ

有機物起源の推定、特に自生性の有機物への適用が示び中国湖沼での適用について検討した。

唆された。

２．材料と方法
湖沼水のサンプルは、2011 年 11 月に日本全国の湖沼(n = 22) 、2014 年 8-9 月に琵琶湖、霞ヶ浦、中国の太湖の中央 0.5 m 深 で採取したものを用いた。採取した試水は Whatman GF/F フィルターろ過し、分析まで－
20°C で保存した。DOC 濃度は、島津 TOC-VSH にて、
紫外吸収（230－500 nm）は、日立 U-2001 ダブルビーム
分光光度計にて測定した。分子量分画は、0.2µm メンブ
レン膜ろ過と、ポール製 Minimate TFF ポリエーテルス
ルホン膜（5kDa, 650 Da）により 2 段階の限外ろ過を実施した。

図 琵琶湖水の 0.2µm ろ過（実線）および 5kDa, 650 Da 限外ろ過（点線）の紫外吸収スペクトル

文献:
Fukushima et al (1997) J Jpn Soc Water Environ 20,297-.
Helms et al (2008) Limnol Oceanog r 53,955-.

３．結果と考察
湖水を３つの分子量画分（0.2µm ろ過水、5kDa 膜ろ105

O-C22

湖深水層における高分子溶存有機物の隠れた循環の可能性＊

山口保彦（琵環研）・岡﨑友輔（京大）・

霜鳥孝一（国環研）・今井章雄（国環研）・早川和秀（琵環研）１．はじめに採取した湖水を元試料として実施した。9℃（条件

深い湖の水体の大部分を占める深水層は、酸素

A：2020 年の深水層現場水温）および 20℃（条件

消費や栄養塩再生など重要な生態系機能を持つ場

B）の暗所で振盪し、水温の影響を評価した。試料であり、深水層における物質循環のメカニズム解の採取・濾過は、1, 5, 9, 15, 29, 65, 133, 191, 251 日明が重要である。琵琶湖の深水層では、沈降粒子目に実施し、29～251 日目は、それぞれ 4, 5, 7, 9,等も含めたトータルの無機化の中で、準易分解性

11 月（成層期）の湖水採水とほぼ同時期とした。

の溶存有機物（DOM）の分解が大きな寄与割合を9℃実験とフィールド調査の結果を比較し、沈降粒占める（成層期の濃度減少から計算した分解フラ子等の有機物供給の有無の影響を評価した。

ックス推定：Kim et al. 2006, L&O）。しかし、この推定は、見かけ上の分解フラックス（総分解フラ

濾過試料は SEC-TOC で分析し、分子サイズ別に溶存有機炭素（DOC）濃度を定量した。

ックス－生産フラックス）であり、成層期深水層で生産された DOM が分解される分は考慮されてお３．結果
高分子 DOC の見かけの分解速度は、20℃実験＞

らず、まだ過小評価の可能性がある。
近年、サイズ排除クロマトグラフ－全有機炭素

9℃実験＞深水層天然湖水の順で速かった（図 1）。

計（SEC-TOC：Shimotori et al. 2016, L&O Meth.）の開発と応用により、湖水中の DOM は、高分子
DOM（重量平均分子量が 150kDa 程度）と低分子DOM（同 2kDa 程度）という二画分の混合物であると分かってきた。我々のグループは過去数年間
で、琵琶湖表水層湖水等を用いた有機物生分解実
験（20℃・暗所）を進めており、高分子 DOM の分
解速度は比較的速く、濃度が数十日程度で検出限界以下になる結果を得てきた。一方で、琵琶湖湖

図 1: 琵琶湖深水層の各月採取天然湖水（緑三角）

水の月別採水・分析からは、成層期（春～秋）のと、有機物分解実験（9℃実験＝黒丸、20℃実験＝

深水層の高分子 DOM 濃度は概ね一定だった。

赤四角）における高分子 DOC 濃度の変遷

これらの観測結果を説明できる仮説として、①
深水層が低温（7～9℃）で有機物分解速度が遅４．考察

い、②深水層で高分子 DOM の生産と分解が釣り合

琵琶湖深水層で一定濃度の高分子 DOM が存続すって濃度が見かけ上で保たれている、が考えられるメカニズムとして、仮説①の低温環境だけではる。本研究は、上記の仮説の妥当性を評価して、説明できず、仮説②の生産と分解の釣り合いも重湖深水層における高分子 DOM の動態を解明するこ

要であることを、上記の結果は示す。湖水中の高とを目的とし、琵琶湖湖水のフィールド調査と有分子 DOM の生分解速度の推定式を作成し、高分子

機物生分解実験を組合せた研究を実施した。

DOM の総分解フラックス（＝生産フラックス＋見かけ上の分解フラックス）を見積もったところ、見かけ上の分解フラックスの 7 倍近い値となっ２．材料と方法
フィールド調査では、琵琶湖北湖沖合（今津沖た。つまり、深水層に供給された有機物（沈降粒

中央 17B 地点）の水深 60m において、2020 年 3 月子等）から高分子 DOM が新たに生産され、数十日～12 月にかけて湖水を毎月採水・濾過した。

スケールで分解されるプロセス（＝高分子 DOM の

有機物生分解実験は、2020 年 3 月（循環期）に106

隠れた循環）が重要である可能性が見出された。

O-C23

性質の異なる有機炭素に対する微生物群集による分解応答
ダイナミクス：バイオログ培養実験と微生物群集モデル*三木 健，徳島 生大（龍谷大）
毛虫 (HNF)を変数とした。

１．はじめに
従来、微生物ループの研究は光合成産物が供給さ３．結果れる有光層で行われることがほとんどであった。一有機炭素基質利用性については、水深間で統計的方、湖沼の深水層は生物生産が低いために微生物がに 有 意 な 差 が あ っ た （ Bray-Curtis dissimilarity,

卓越するシステムであり、より一層の微生物ループ

PERMANOVA, P < 0.05）。同時に、有機炭素基質利研究が深水層における食物網の維持機構の理解の用性・多機能性共に月間の違いは明快で、とくに多ためだけではなく、様々なプロセスを経て性質を変

機能性については 10 月が他の月よりも有意に高かえた有機炭素の循環を理解するためにも必要であった（t 検定, P < 0.05）。湖水内の DOC 分解能に対る。そこで本研究では、表層と深層における細菌群

しては、単純に表層由来の有機物、深層由来の有機集の有機炭素に対する分解応答に注目し、バイオロ物に対してそれぞれ、表層、深層の細菌群集の方がグ培養実験による定量的評価と微生物群集モデル

利用度が高いという「細菌群集の局所適応仮説」をの解析による時空間動態の機構理解を目的とした。

立てていたが、結果はそのように単純なものではな

２．材料と方法

かった。たとえば 9 月の試料では、表層由来の有機

バイオログ実験：夏季から秋季の琵琶湖の表層水物に対してはたしかに深層の細菌群集よりも表層と深層水の細菌群集の持つ有機炭素基質利用パタの細菌群集の方の利用度（吸光度）が大きく局所適ーンを比較するため、琵琶湖の表層水(0m)・深層水応が示唆されたが、深層有機物に対しては、表層細(50m)を定期的に採水した。有機炭素基質利用パター

菌群集の方の利用度が高く、局所適応はしていないンの分析には、合計 31 種類の炭素基質の利用可能ことを示唆していた。

性を調べることができる EcoPlate を、琵琶湖内の溶数理モデルの解析からは、POC の沈降による表層

存有機炭素（DOC）の利用可能性については、MT2から深層への輸送される速度・タイミング、鉛直混

プレートを、それぞれ用いて培養評価した。

合によって DOC が表層と深層間で拡散する速度・

微生物群集モデル：培養実験の結果からは、成層タイミングと、Labile DOC が細菌による消費過程を期から循環期への移行時のような非平衡状態での経て Semi-Labile DOC に転換される速度のバランス

ダイナミックな細菌群集－DOC 相互作用について

によって、Labile DOC から Semi-Labile DOC への転の理解が必要なことが示唆された。そこで、この非換・蓄積が生じる深度が季節的に変動することが分平衡状態について特に注目した数理モデリングをかった。さらに成層期の後半では、表層においても実行した。具体的には、鉛直一次元の反応-拡散-移Semi-Labile DOC の消費が進む一方、混合期におい流モデルの枠組みを用いて琵琶湖を対象として作ては、水深 50～60m 付近に Semi-Labile DOC の消費成した。モデルでは、一次生産の季節変動パターン、の相対的ピークがあることが分かった。

鉛直混合パターンについては内的なシミュレーシ

４．考察

ョンは行わず外力として与え、空間解像度は 2m と研究開始時に立てた単純明快な仮説「琵琶湖のして深度 0~100m についてモデル化した。反応項（細深層には比較的古く分解が困難な有機炭素

菌‐DOC 相互作用）については、POC、易分解性(Semi-Lable DOC)が蓄積しており、細菌群集につい

DOC (Labile DOC) 、Semi-Labile DOC、付着性細菌ては深層群集の方が複雑な有機炭素源の利用特性

グループ、Labile DOC を主に利用する浮遊性細菌グが高い」は支持されず、非平衡状態におけるダイナ

ループ、Semi-Labile DOC を主に利用する浮遊性細ミックな変動をとらえた評価が必要であることが菌グループ、および細菌の捕食者である従属栄養鞭示唆された。

107

O-C24

湖沼深水層の細菌の生態学*岡﨑友輔（京大・化研）
・中野伸一（京大・生態研）

１．はじめに

３．結果

深水層は多くの大水深淡水湖で容積の過半を占

ショートリードとロングリードのメタゲノムア

め、有機物の分解や貯蔵、栄養塩再生産の場として、センブリにより、琵琶湖沖に生息する 575 の細菌系

質・量の両側面で生態系や物質循環の基盤を担って統のゲノム情報を構築した。これらのゲノムは 21いる。その中で細菌は微生物生態系の中核として、の分類門にまたがり、元の DNA リードの過半がこ特に重要な役割を果たしている。一方で、ハイスル

れらのゲノムに由来していた。さらに得られたゲノープット DNA シーケンサーの急速な進歩と普及をムのうち 29 個が完全長（環状）にアセンブルされ背景に、微生物生態学は知見と技術の両側面で飛躍ていた。すなわち、琵琶湖沖の多様な細菌・古細菌を迎えている。こうした状況を背景に演者は、琵琶叢を網羅した高品質なゲノムカタログが得られた。

湖をはじめとする国内外の大水深湖の微生物生態

DNA ショートリードおよびロングリードのマッピ系を対象に、最新の環境ゲノム解析技術を駆使したングからは、塩基多型・構造多型とも、多型をほと研究を展開している。本発表では、湖沼深水層の細んど示さない多様性の低いゲノムから、10 塩基に 1菌の多様性や生態研究の最前線を概説しながら、現塩基が多型を示したり、400 個以上の構造多型が見在構築を進めている「琵琶湖細菌ゲノム・遺伝子発られたりする、極めて多型に富んだゲノムまで、そ現カタログ」を紹介し、これまでに得られた成果との多様化の程度の幅広さが明らかとなった。さらに

今後の展望について議論する。

相対存在量の時系列変動パターンや、遺伝子間の多型の比較から、ゲノム多様化の促進要因の一つがウ

２．材料と方法

イルス感染に対する抵抗であり、制約要因の一つが琵琶湖沖の定点にて、12 か月×2 水深（表水層・細菌の集団サイズであることが明らかとなった。

深水層）の計 24 サンプルを採集し、濾過にて原核

RNA のマッピングからは、DNA の相対存在量が低生物画分(0.22-5 μm) を濃縮したのち、DNA およびいにも関わらず極めて高い発現量を示すゲノムやRNA を抽出した。得られた DNA は、従来法である遺伝子が見つかり、例えば深水層においては、硝化

ショートリードシーケンサーに加え、ロングリード

関連遺伝子が大量に転写発現していた。

(Nanopore)シーケンサーを用いたメタゲノム解析に供した。得られた DNA リードをアセンブルし、塩４．考察

基頻度と相対存在頻度の情報を用いて、ゲノム情報

ゲノムの多様性が集団サイズの制限を受けるとを構築する工程（ビニング）を行った。得られたゲいう観点において、表水層よりもはるかに容積の大ノムに、元のショートリード及びロングリードをア

きな深水層が「遺伝的多様性のプール」として重要

ライメント（マッピング）することで、環境中に共な機能を担っている可能性が示された。RNA シーケ

存する細菌ゲノムが示す塩基・構造多型の情報を得

ンスの結果からは、存在量が多いことが、必ずしもた。一方、抽出した RNA については、RiboPOOL

活性が高いことに直結しないことが明らかとなり、

pan-prokaryotes キットで rRNA 除去したのち、逆転生態系内の細菌の機能を評価には慎重な解釈が求写ライブラリを作成し、各サンプル約 1 億リードのめられることが示された。今後の研究では本研究でショートリードシーケンスを行った。得られたリー

得られた「琵琶湖細菌ゲノム・遺伝子発現カタログ」

ドを構築したゲノムに貼り付けることで、各サンプ

を多角的に解析し、さらに他の大水深淡水湖との比

ルにおける各遺伝子の転写発現の相対存在量を得

較解析を交えることで、深水層の微生物系統の多様た。

性と機能の全容の解明を進める。

108

O-C25

湖深水層の細菌・ウイルス群集構造における鉛直混合の影響*沈尚（国環研），富永賢人（東京大），土屋健司（国環研）
松田知成（京都大），吉田天士（京都大），清水芳久（京都大）

１．はじめに

水圏炭素循環において細菌は様々な炭素流の結節点として、ウイルスは細菌を介する炭素流を阻害
あるいは加速する制御因子として重要な役割を担っている。表水層と深水層では環境が大きく異なる
ことから、海洋では細菌・ウイルスの群集構造やその変化速度も水深間で異なることが報告されている。しかし、琵琶湖のような完全循環湖では、海洋と違い、年に一度の鉛直混合によって表水層と深水層の環境が均一化される。これが両水深間の群集構
造やその変化速度にどのような影響を及ぼすのかについて明らかにした研究例はない。本研究ではこれらを明らかにすべく、琵琶湖表水層と深水層での１年以上にわたる調査を実施した。

図1

表水層と深水層における群集構造変化

集とウイルス群集ともに表水層における群集変化

２．材料と方法

は深水層よりも速かったが、12 ヶ月後には同程度に

琵琶湖北湖沖帯定点の表水層（0.5 m）と深水層（60m）において採水を行った（2018 年 9 月〜2019 年なった。深水層では調査期間を通してひと月以上優12 月）。湖水を孔径 0.2 μm のフィルターでろ過し、種（FPKM-based rank が 100 位以内）のうち、4 割程ろ液をウイルス画分とした。孔径 0.2 μm のフィルタ

度は 1 ヶ月のみ優占した。

ー上に捕捉された細菌の群集解析には、16S rRNA

４．考察

遺伝子解析（V3-4 領域）と ASV 解析を用いた。ウ
イルスは鉄共沈法と塩化セシウムを用いた超遠心密度勾配法で濃縮・精製した。その後、DNA を抽出し、virome 解析へ供した。得られたウイルスコンテ
ィグの相対存在量は FPKM として求め、季節変動を追跡した。細菌およびウイルス群集の水深間・月間

占した細菌種（相対存在量 > 1%）およびウイルス

深水層の細菌およびウイルス群集の変化が表水層と比べてゆるやかであるのは、深水層の環境（水温、基質濃度）が低く安定しているからであると考えられる。しかし 1 年単位での群集変化は表水層と深水層で同程度であった。これは年に一度の湖水の比較には、Bray-Curtis の非類似度を用いた。

鉛直混合が両水深の異なる群集変化速度をも均一化することを示唆している。また、深水層で優占す

３．結果る細菌・ウイルス種のうち 4 割程度が 1 ヶ月間しか細菌を 1,608 種、ウイルスを 13,761 種得ることができた。Bray-Curtis の非類似度解析によれば、細菌、優占しないという結果は、深水層でも一部の種が速ウイルスともに成層期中盤（7〜9 月）では表水層と環境変化が乏しく安定している深水層でも、群集

深水層の群集が最も異なり（細菌：0.90、ウイルス：0.86）、循環期では群集が均一化された（細菌：0.084、

変化の速さは鉛直混合によって表水層と同程度になり、一部の細菌・ウイルス種は速く消長している

ウイルス：0.085）。細菌およびウイルス群集の変化可能性があることが明らかとなった。今後は深水層は半年後に極大、12 ヶ月後に極小となった（図 1）。

でこのような速い種の消長が何によって引き起こ

ただし深水層のウイルス群集は、これらのような季節性は認められず、単調に変化した。また、細菌群

されているのかを明らかにしていく予定である。

109

く消長していることを示唆している。

P-01

夜間の光は魚の生態に影響を及ぼすのか？
ー環境 DNA 技術を用いた種組成調査よりー*大藪愛紗 （神戸大・国際人間科学部），源利文（神戸大・人間発達環境学研究科）

１．はじめに

３．結果

世界の沿岸域の 22％以上は、夜間に人工的な光

環境 DNA メタバーコーディングの結果、全部で（Artificial Light at Night: ALAN）を受けている。

19 種の魚の DNA が検出された。ALAN 環境サンプ

ALAN は、特定の魚の生殖成功率や活動量、選択

ルとコントロール環境サンプルから検出された魚する行動経路などに影響を及ぼしうるという報告

類相を Jaccard 係数と Bray-Curtis 係数を用いてがある。しかし、野外においてそこに生息する魚

PERMANOVA で検定したところ、どちらの検定結を網羅的に対象にして ALAN の影響を調べた研究

果においても種組成に有意な違いはなかった。

事例はまだ少ない。そのため、「自由に移動できる

しかし、環境 DNA メタバーコーディングのデー

野生の」魚類に関しては ALAN の影響が明らかに

タで、ALAN 環境サンプルとコントロール環境サ

なっていない。

ンプルの間に、その種が占めるリード数の割合にそこで、本研究では、野外の水路で光照射実験

差がありそうな種が複数あった。これらの種を対によって、人為的に ALAN 環境を作り、コントロ

象に行ったリアルタイム PCR の定量的データからール環境における魚類分布と比較することで、は、コイとフナ属とカムルチーの 3 種において、ALAN が野生の魚の生態に影響を及ぼしているか

ALAN 環境サンプルとコントロール環境サンプル

否かを明らかにすることを目的とした。魚類分布

で、DNA 量に有意な違いがあった。DNA 量と個体の解析には、低コストかつ非侵襲的な手法として

数には正の相関があるという報告があるため、こ

生物モニタリングで実用化が進められている環境

れらの種においては、ALAN 環境とコントロール

DNA 分析手法を用いた。

環境で、そこに存在していた魚の個体数に違いが

２．材料と方法あった可能性が示唆される。

2021 年 9 月の 2 週間において、石川県河北潟干４．考察

拓地中央幹線路の全長 600ｍ区間で光照射実験を行

本研究のレベルの ALAN は、野生の魚類に対しった。調査地の 600ｍ区間は上流 300ｍと下流 300て、種組成を変えるほど大きな影響は与えていな

ｍに分けられ、一方の 300m 区間の中央地点に光源

いが、種によっては ALAN の有無が魚の分布に影設置環境区間を設けた。光源設置区間には投光器

響を及ぼしている可能性が示唆される。

を設置し、夜中光を水面に照射することで ALAN環境とした。光照射実験 1 週間目と光照射 2 週間
目では光源設置区間の場所を入れ替えた。
光照射実験が行われた各週にそれぞれ 4 回、両300ｍ区間の中央地点で採水を行った。水サンプル
は、環境 DNA メタバーコーディング手法とリアル
タイム PCR 法を用いて、魚類相をそれぞれ定性
的、定量的に解析した。
得られた魚類相の定性的データを用い、非類似度検定(PERMANOVA)によって ALAN 環境サンプ
ルとコントロール環境サンプルの種組成を比較した。また、得られた定量的データは、ALAN 処理の有無で DNA 量に違いがあるか否かを GLMM で図：本研究の概要

検定した。

110

P-02

環境 DNA を用いた放流によるニホンウナギの生物量の増加の推定*山下尚希，畑啓生 （愛媛大院・理工）

１．はじめに

３．結果と考察

ニホンウナギ（Anguilla japonica）は、日本ではニホンウナギの放流が行われた地点では、ニホ

食用として需要が高い水産重要種である。しかンウナギの eDNA フラックスが放流後に 5 地点増し、漁獲量は大きく減少しており、日本各地でニ加していた。この増加は、放流によるニホンウナ

ホンウナギの放流が行われている。また、環境省

ギの生物量の増加を反映していると考えられる。

は 2013 年に、国際自然保護連合（IUCN）と愛媛県

その為、環境 DNA はニホンウナギの生物量をモニ

レッドリストは 2014 年にニホンウナギを絶滅危惧

タリングすることに有効であると考えられる。

種に指定している。

また、放流地点より上流の地点においてニホン

近年、魚類の分布調査に環境 DNA（eDNA）がウナギの eDNA フラックスの増加が見られた。環用いられており、種特異的なプライマーを設計す境 DNA はニホンウナギの移動を反映する可能性がることにより対象種を検出することが可能であある。

る。また、一部の魚種では生物量の変化をモニタリングするために有効であることが示唆されてい

４．謝辞

る。

本研究は水産庁環境収容力推定手法開発事業ウ

本研究では、愛媛県重信川水系でニホンウナギ

ナギ課題の支援により行われた。

の放流前後で採水を行い、環境 DNA を用いて放流によるニホンウナギの生物量の増加を推定することを目的とした。
２．材料と方法
調査河川は愛媛県を流れる重信川水系で、調査地点は放流地点とその上流、各支流の合流点を中心に放流前は計 26 地点を設定し、放流後は新規放流地点を追加した計 30 地点を設定した。採水期間
は 2021 年 6 月~7 月で、ニホンウナギの放流の前後で採水を行った。各地点で得られた水は GF フィル
ターを用いて濾過した。GF フィルターから DNA抽出を行い、ニホンウナギに特異的なプライマーを用いて定量 PCR を行った。
採水調査と同時に流量の計測を行った。得られ
た流量と定量 PCR の結果から、1 秒間に河川の横断面を通過する DNA 量である eDNA フラックスを算出し、放流前後で比較を行った。

111

P-03

陸水および海水中における環境 DNA 動態のシミュレーションとモデリング*齊藤 達也 （兵庫県立大・情報科学），土居 秀幸 （兵庫県立大・情報科学）

１．はじめに

３．結果【メタ解析】各実験に使われた水源と PCR 領域

水中、土壌中、空気中には、そこに生息している生物由来の DNA のことを総称して環境 DNAのどちらも有意差はなかった。一方、水温が高い（eDNA）と呼ぶ。eDNA は環境中で分解が生じて時、分解が促進され、アンプリコンの長さも、長おり、分解の原因を明らかにするために、さまざ

いほど分解が促進されるという結果になった。

まな条件下で分解実験が行われている。eDNA 分解

eDNA 分解速度に対する水温とアンプリコンの長さについての最初のメタ解析では、水温、pH、PCRの複合効果から分解速度を予測した結果、高温

アンプリコンの長さなどが、eDNA 分解速度に影響

下、または低温下では温度の効果が強く、アンプを及ぼすことを明らかにした。eDNA は、断片的なリコンの長さはそれほど影響を受けていなかっDNA や、水中の遊離細胞内の DNA あなど、多くた。しかし、中水温域では、アンプリコンの長さの由来から構成されているとされているが、これも分解に影響した(Saito and Doi 2021a)。

までこれらの分解速度を由来ごとに区別をしていない。自然界における eDNA 分解の詳細を理解す【実験】ため池と海のサンプルでは、細胞と IPC

るには、これらの eDNA の由来を区別する実験がの添加後から DNA コピー数は指数関数的に減少し不可欠である。そこで、本研究では eDNA 分解実

たが、精製水中ではどちらも減少しなかった。細験と、メタ解析を行った。

胞と IPC のどちらもため池の方がコピー数の減少

２．材料と方法

速度が速くなった。また、ため池と海水のどちら【メタ解析】 eDNA の分解に関連する論文をも IPC よりも細胞の方がコピー数の減少速度が速

Google Scholar にて検索しそれらの論文のタイトくなった(Saito and Doi 2021b)。

ル、アブストラクトをチェックし、42 本に絞っ４．考察た。42 本の論文内容をチェックし、分解率(k)を算本研究では、eDNA の劣化をメタ解析的アプロー出している計 28 本の論文を採用した。次に、これチで調査し、その結果を基にシミュレーションとら 28 本の論文から、データを抽出し、解析、シミモデリングを行い、eDNA の劣化を予測することがュレーションを行った。

できた。eDNA の状態と分解を理解することは、【実験】神戸市の海水、ため池、およびコントロ

eDNA の効果的なサンプリングと保存に不可欠であールとしての精製水を各 12 本の 500mL ポリビンにり、種の分布、存在量、バイオマス推定結果をよ分注をし、実験室内で静置した。単離処理を行っ

り良く解釈することに重要である。特に希少種やたギンザケ（Oncorhynchus kisutch）の細胞と DNA

絶滅危惧種のような低密度の種については、種の断片として IPC を分注したボトルに添加した後、分布や存在量・生物量が過小評価される可能性が時間を計測した。添加後、0 から 168 時間後にある。また、複数の eDNA の特徴や動態を理解す

Sterivex フィルターで全量を濾過し、1.5mL の RNAることは、eDNA 解析に関する基礎情報のさらなるlater を加え DNA 抽出まで-20℃で保存した。DNA

充実に貢献する。multiple eDNA の解析の新たな応抽出には DNeasy Blood & Tissue Kit を使用し、リア用可能性は、今後の個体群生態学や群集生態学のルタイム PCR によってギンザケ、IPC、マアジ

ための eDNA 解析の発展にとって重要であると期（Trachurus japonicus）、コイ（Cyprinus carpio）の待している。

DNA コピー数を定量した。

112

P-04

堆積物 DNA に基づくカイアシ類の長期変動に関する研究*

中根快（愛媛大・理工），刘鑫（滋賀県立大・環境科学），

土居秀幸（兵庫県立大・情報科学），伴修平（滋賀県立大・環境科学），Gaël Dur（静岡大・理），加三千宣（愛媛大・沿環科研セ），槻木玲美（松山大・法）１．はじめにで分析を行った。年代測定は 2017LB7 コアを対象に動物プランクトンのカイアシ類は、水圏生態系に

放射性同位体を測定し、得られた過剰 210Pb に基づく

おいて魚類の主要な餌として、一次生産者と高次栄

CRS モデルに従って算出した。他のコアは年代測定

養段階をつなぐ極めて重要な役割を担っているを実施したコアとクロロフィル・帯磁率を用いて比(Mauchline, 1998) 。温暖化や環境汚染が深刻化する中較し、年代推定を行った。

で魚類資源を安定的に維持していくためには、餌で３．結果あるカイアシ類の動態把握が不可欠である。特に温分析を実施した 2017LB2 と 2017LB5 の両コアで、暖化や周期的な気候変動がカイアシ類の動態に影響

欠損試料 (2017LB5 の 5-6、6-7、7-8cm 層準) を除いを与えることから (Garzke et al., 2015, Liu et al. 2021)

た全ての層準でヤマトヒゲナガケンミジンコの堆積

将来予測の観点からも長期動態を明らかにすること

物 DNA が検出された。また、堆積物 DNA と 1970

が急務となっている。しかしながら、多くの場合、年から 2010 年の期間における本種の生態情報 (生物定期的な観測は 1980 年代以降に限られ、長期の観測

量・成長速度・生産量・急発卵・休眠卵) を比較しデータは得られない。一方、過去の生物情報を得る

た結果、生産量 (R2 = 0.60, p = 0.001)、生物量 (R2 =ための堆積物を用いた古生物学的解析は、これまで

0.51, p = 0.004)、急発卵 (R2 = 0.52, p = 0.005) と有意遺骸が保存されないカイアシ類は情報が得られなかな相関関係が得られた。

った。しかし、近年、遺骸が残らない生物種の長期４．考察復元を可能にする手法として堆積物に残る環境 DNA

これまでカイアシ類の堆積物 DNA に関する研究(堆積物 DNA) が注目されている。
そこで、本研究は琵琶湖を対象に湖底堆積物に残は断続的に検出された報告例が僅かにあるが、本研
究は過去 100 年以上にわたる堆積物から、連続的かるヤマトヒゲナガケンミジンコ (Eodiaptomus

つ定量的にヤマトヒゲナガケンミジンコの DNA を

japonicus) の環境 DNA をリアルタイム PCR 法によ検出することができた。さらに堆積物 DNA の濃度り分析し、本種の過去 100 年にわたる復元を試みは本種の生産量や生物量、急発卵の変動を反映してた。さらに得られた堆積物 DNA の濃度変化と本種いることが示唆された。

の生態情報 (現場観測による生物量・成長速度・生本研究では、ヤマトヒゲナガケンミジンコの堆積

産量・急発卵と堆積物記録による休眠卵量) を比較

物 DNA は休眠卵量ではなく、急発卵量と有意な関することで、堆積物 DNA に基づく復元の妥当性を係が得られた。本種の産卵量は、休眠卵より急発卵検証した。

量の寄与が大きいことから (Liu et al., 2020)、堆積物

２．材料と方法

DNA が産卵活動に関連した生産量と生物量の変動を本研究でヤマトヒゲナガケンミジンコを復元する

捉えている可能性を示し、堆積物 DNA によるカイために用いた堆積物は、2017 年に琵琶湖北湖中央部

アシ類の長期復元の妥当性を裏付ける結果が得られ(安曇川沖) の水深約 70m 地点で採取されたもので、た。

2017LB2 と 2017LB5 の 2 本のコア試料を DNA 用に
2017LB7 を年代測定用に供した。採取した堆積物

Mauchline, J. (1998). Advances in marine biology. 33.

DNA 用のコア試料は 1cm 間隔に切り分け、DNeasy

Garzke, J. et al. (2015). Oecologia, 177, 849–860.

PowerSoil Kit を用いて DNA を抽出した。今回、新Liu, X. et al. (2021). Limnology and Oceanography, 66,

たに E. japonicus の種特異的プライマー・プローブを開発し、これを用いてリアルタイム PCR (qPCR) 法

3783–3795.
Liu, X. et al. (2020). Inland Waters, 10, 89–100.

113

P-05

ハリガネムシの寄生が宿主形態に与える影響*谷聖太郎，河合幸一郎（広島大院・統合生命）

１．はじめに

寄生区・非寄生区を問わず同様であった。

類線形動物門ハリガネムシ綱に属するハリガネ

ハラビロカマキリの形態

ムシ目(Gordioida)は、カマキリやカマドウマ・ゴミ

前胸背板と翅・肢の長さの比の値と回帰直線、おムシなどの昆虫、さらにはムカデなどを含めた陸上

よび縦横比で表した前翅の形状について、雌雄とも節足動物の内部寄生者として知られる水生生物群に寄生区・非寄生区の間で有意差が見られなかった。

である。そのうち、国内に生息する 2 種:Chordodes
formosanus; C. japonensis は、それぞれハラビロカマ
キリ Hierodula patellifera およびオオカマキリ

オオカマキリの形態
雌雄ともに、寄生区では非寄生区に対し、前胸背Tenodera sinensis に寄生する事例が多く見られる。

板と比較して有意に前翅が短くなり、また回帰直線

本研究は、本 2 種のハリガネムシの寄生が宿主のの傾きにも有意差が見られた。一方、前翅の形状、外部形態に与える影響について明らかにすること

および前胸背板と後翅、または各肢の長さとの比、を目的としたものである。

および回帰直線には有意な差が見られなかった。

２．材料と方法４．考察2018 年から 2021 年までの期間で、広島県東広島

ハラビロカマキリと C. formosanus

市鏡山の広島大学東広島キャンパスとその周辺地

Chiu et al., 2015 では、台湾に生息し、ハラビロカマ

域にて、ハラビロカマキリ成虫計 49 個体（寄生区

キリに近縁で形態が類似する Titanodula formosana

28 個体）、およびオオカマキリ成虫計 32 個体（うちに対し、C. formosanus の寄生が宿主の幼若化を引き

寄生区 11 個体）を採集し、70%エタノール中で液浸起こし、翅の形状や肢の長さを有意に変異させるこ保存した。このカマキリ試料の外部形質の 7 項目（前とが示唆されたが、本研究における解析によると、

胸背板長、前翅長・幅、後翅長、および各肢長）に

ハラビロカマキリでは同様の有意な変異は見られついて測定し、統計ソフト R version 4.0.3 を用い、なかった。東広島で採集された C. formosanus は、こ

有意水準を 5%以下とした統計解析を行った。測定の台湾の個体群との間に遺伝的差異がほとんどな形質のうち、体長を表す形質として前胸背板長を用く、形態変異の相違が宿主の個体群の遺伝的相違にい、翅・肢の長さとの比、および回帰直線の傾きと起因するとは考えにくいため、従って本種の寄生に切片の差についての検定により寄生によるアロメ

よる形態的変異の程度または有無が宿主種間で異トリーの変異について検証した。なお、ミトコンドなることが示唆された。

リア DNA の一部領域を増幅する PCR とシーケンスによる寄生虫の同定を行い、ハラビロカマキリから

オオカマキリと C. japonensis

は全て C. formosanus のみが得られ、オオカマキリか解析により、雌雄ともに C. japonensis の寄生によるらは全て C. japonensis のみが得られたことを確認し

前胸背板長・前翅長間のアロメトリー変異と相対的た。

な前翅のサイズ縮小が支持された。前者と比較して寄生区の個体数が少ないことは留意すべきである

３．結果が、宿主の羽化前後におけるエネルギーの一部を C.

カマキリの雌雄差について

japonensis が搾取したことにより、羽化による翅の統計解析によって、ハラビロカマキリおよびオオ

伸長が阻害されたと考えられる。一方、移動に関わカマキリの前胸背板と翅・肢の長さとの比の値と回る各肢の長さは相対的な変化がなく、捕食者に対す

帰直線、および縦横比で表した前翅の形状について、る逃避能力など、宿主の生存に関わる構造変異を抑顕著な雌雄差があることが明らかになった。これはえ、自らの生存確率を向上させている可能性がある。

114

劇的に変化する河川流程ごとに適応する
水生昆虫間の遺伝構造の比較

P-06*竹中將起・岡本聖矢・上木岳・鈴木啓久・吉田匠・東城幸治（信州大）

１．はじめにIsonychia japonica ， シ ロ ハ ラ コ カ ゲ ロ ウ Baetis

河川流程のそれぞれの環境は上流から下流にかthermicus を対象とした．また，上流域，源流域，飛けて劇的に変化していくが，各環境の空間的な配置

沫帯と比較的河川の上流に適応する分類群であるも大きく異なる．生物の適応する環境の空間的な配ノギカワゲラ属 Cryptoperla と，タニガワトビケラ

置と，その生物の遺伝構造は大きく関連している．

属 Dolophilodes を加えた．これらの対象種に関して，河川上流域の環境は，下流域の環境と比べて孤立・異なる環境に適応する同属別種間や種内系統間の散在的なパッチ状の分布傾向にあり，上流域の集団

遺伝構造を比較した．

サイズは比較的小さい．下流域の環境は連続的に存在しているため，集団間の接続性が強くなり遺伝子

３．結果・考察流動が頻繁に生じて遺伝的な均質化が生じやすい．

広域な分布域や，広域の環境に適応する種を対象

また，上流域に適応した種の集団サイズは小さくなに，分子系統解析を実施した結果，地域ごとや環境

りがちであり，比較的に遺伝的浮動の影響を受けやごとに未記載種や隠蔽種の発見が報告されている．

すく，限定的なパッチ状の集団構造をとる傾向が強本研究において，シロハラコカゲロウから複数の隠いと考えられる．そのため，比較的近隣の集団間に蔽種が検出された．また，シロハラコカゲロウ種内

おいても遺伝子流動は生じ難く，遺伝的固定化がおから検出された各系統の採集された地点の環境をこりやすい．これらのことから上流域に適応した種評価した結果，飛沫帯，上流，下流の 3 つの異なるは地理的に近い場合であっても遺伝的に分化しや環境ごとに流程分布していることが示唆された．

すく，遺伝的な地域性を検出しやすい．これらのこ生物の適応するハビタットの空間的な配置と，そとから，適応する環境の空間的配置は，その種の遺の生物の遺伝構造は大きく関連しているが報告さ

伝構造に影響している．また，本研究では上流，中れているが，近縁種間を比較した研究事例は多くな

流，下流域という主観的な概念ではなく，環境デー

い．生物の遺伝構造は，様々な要因が影響しているタを基に客観的に河川の流程を評価することで，各ため，近縁種との間で比較することで，適応する環

環境とそこに適応する生物集団との関連をより詳

境の影響を調べることができる．その結果，上流域

細に理解することを目的とする．

種は，下流域に適応している種と比べてより遺伝的多様性が高く，多くのハプロタイプが検出される遺２．材料と方法

伝構造を示した．しかし，最も河川上流部である飛室戸半島の 6 河川（東の川，奈半利川，安芸川，沫帯に関しては，均質的な遺伝構造を示した．この物部川，海部川，那賀川）の飛沫帯，源流域，上流傾向に関して，飛沫帯の環境は点で存在し，ハビタ

域，中流域，下流域において，30cm × 30cm のコド

ット間は散在的であるために，高い分散力がなけれラートを用いた水生昆虫の定量調査と，定性的な調ば飛沫帯に適応することはできない．ハビタットが査を実施した．また，調査地点の環境に関して，標点として存在している池や沼などの止水域に適応

高や河川規模に影響せずに（相関しない），河川のした種の分散力が高く，均質的な遺伝構造を示す傾

「上流らしさ」や「下流らしさ」を表す指標として

向と同様の要因が考えられる．

用いられている底質粗度と河床勾配を用いて評価した．

日本広域を対象に遺伝構造を示した知見はあるが，特定地域の河川に焦点を絞った研究例は少なく遺伝構造を比較する分類群は，河川流程に沿って興味深い結果が得られた．各種の詳細な遺伝構造の流程分布することが知られているモンカゲロウ属

比較や分類群間の比較を含めて，ポスターにて紹介

Ephemera，ヒラタカゲロウ属 Epeorus と，広い河川

したい．

流程において単一種が生息するチラカゲロウ

115

P-07

琵琶湖における Micrasterias および Staurastrum の鉛直分布とツボカビとの関係*橋爪 達郎(横浜国立大学), 伴 修平(滋賀県立大学), 大塚 泰介(滋賀県立琵琶湖博物館),
瀬戸 健介(横浜国立大学), 三木 健(龍谷大学), 鏡味 麻衣子(横浜国立大学)

１．はじめに鏡観察し、宿主に付着するツボカビが確認できた
場合には宿主ごと拾い上げ、1 胞子ずつ Single

琵琶湖の浮遊性接合藻では、1960 年ごろから
Staurastrum dorsidentiferum が優占種であったが、spore PCR 法により分子系統解析を行った。検出で2015 年以降、Micrasterias hardyi に置き換わった。

きたツボカビと宿主のペアを計数し、ペア数から

両種ともに大型で動物プランクトンに濾過捕食さ

ネットワーク図を作成した（図）。

れにくいことが、優占の一因であると考えられる。また、両種ともツボカビと呼ばれる原始的な３．結果および考察

真菌類による寄生が確認されている。しかし、ツM. hardyi と S. dorsidentiferum の出現時期は一致

ボカビが両種の優占に及ぼす影響は明らかでなした。2018 年度は夏と秋にピークを迎え、2020 年い。そこで、本研究では、M. hardyi および S.

度は夏にピークを迎えた。水温躍層形成時には M.

dorsidentiferum とツボカビとの関係を明らかにする

hardyi は 10～20 m に多く分布する一方、S.

ことを目的とした。

dorsidentiferum はほとんどが 0～10 m に分布した。
GLMM の結果、2018 年度と 2020 年度に共通して S. dorsidentiferum に対してツボカビの胞子嚢密２．材料と方法
M. hardyi および S. dorsidentiferum の細胞密度の度、Daphnia galeata 密度、D. pulicaria 密度の有意変化と生物学的要因及び環境要因との関係を明らな影響が認められた。一方、M. hardyi に対してかにするために、滋賀県水産試験場の採集した試は、2018 年度と 2020 年度に共通して有意な影響が料を計数した。試料は北湖 St.4（35.18342˚N,認められる説明変数は存在しなかった。

136.07191˚E, 77 m）にて、2018 年 4 月～2019 年 3Single spore PCR 法により M. hardyi からは幅広い

月、2020 年 4 月～2021 年 3 月に月 1 回試料は 0～

宿主に付着する腐生性と考えられるツボカビが検10 m、10～20 m、20～40 m の層別に、プランクト出された。一方、S. dorsidentiferum からは宿主特異

ンネット（ネット地は NXX14）を用いて採取され性が高い寄生性のツボカビが検出された（図）。

たものを用いた。M. hardyi および S. dorsidentiferum

以上の結果から，S. dorsidentiferum の個体群密度の細胞密度、両種に対するツボカビの付着率を計の変動にはツボカビが影響を与えていると考えら数した。両種の細胞密度をそれぞれを応答変数とれる。一方、M. hardyi は深い層でも生存が可能

し、「水温」、「DIN」、「PO₄」、「ツボカビ付着率またで、かつツボカビによる影響を受けないため、優はツボカビ胞子密度」、「動物プランクトン

占につながった可能性がある。

（Daphnia galeata, D. pulicaria）の密度」を説明変数とし、深さを変量効果として、一般化線形混合モデル（GLMM）による解析を行った。
ツボカビとの宿主寄生者関係を明らかにするために、Single spore PCR 法により M. hardyi および S.

図.

dorsidentiferum に付着するツボカビの同定、検出頻

ネットワーク（緑の□：宿主、黄の△：寄生性と度に基づくネットワーク解析を行った。試料は滋考えられるツボカビ、茶の〇：腐生性と考えられ

賀県立琵琶湖博物館の沿岸域において 2021 年 4 月

るツボカビ。線の太さは検出されたペアの数を示

2022 年 3 月の月 1 回試料を採取した。試料を顕微す。解析数は M. hardyi=6、S. dorsidentiferum=20）

116

Single spore PCR 法の結果に基づく宿主寄生者

P-08

ため池表層水における二酸化炭素濃度の日変動特性*宮下直也（兵庫県立大・環境人間，姫路科学館）
伊藤雅之（兵庫県立大・環境人間），坂部綾香（京都大・白眉センター）

１．はじめに

３．結果と考察

陸水は自然起源 CO2 のソース（IPCC, 2021）とし

表層水中の溶存 CO2 濃度（mg CO2 L-1）の日変化て知られている. 一方で, 水深の浅い湖ではシンク（インターバルの全観測データを 30 分毎に平均）となる例も存在し（e.g. Gu et al., 2011）, 陸水の存在を Fig. 2 に示す. CO2 濃度は 8:30-9:00 頃に最大値（平形態や環境の違いにより, CO2 の動態が異なること

均 0.68; 範囲 0.12-2.69 mg CO2 L-1）, 19:30-20:00 頃にが予想される. 兵庫県をはじめとする瀬戸内少雨地

最小値（平均 0.28; 範囲 0.10–0.86 mg CO2 L-1）を示域にはため池が高密度に分布するが, 炭素循環におし, 1 日を通しての平均値は 0.45 CO2 mg L-1 であっける役割はほとんど明らかになっていない. ため池

た（Fig. 2）. この日変動傾向は Sellers（1995）のカ

は平野の皿池から山間の谷池まで環境が多様であナダの浅い湖（表層水）の結果と同様であった. 日ることから, 藻類の光合成や呼吸, 雨水や沢水由来

変動の要因として, 夜間の CO2 蓄積や日射のピークの炭素流入プロセスの違い等が炭素動態に影響すに遅れて光合成が活発になること, 水温変化に伴うると考えられる. 本研究ではため池の炭素循環機構

光合成や呼吸活性への影響等が考えられた.

を明らかにすることを目的とし, 溶存 CO2 濃度の変動要因について調査を行った.
２．材料と方法
上池（姫路市青山: 34.85 °N, 134.63 °E）は, 谷池に分類されるため池で, 沢水や周辺の道路排水が流入している. 2022 年 4 月 27 日から 8 月 20 日にかけて, 上池の沢水流入側に設置された桟橋付近（水深Fig. 2 溶存 CO2 濃度の日変動. 箱ひげ図の箱は 75%-25%, ひげは90%-10%, ×は平均値, -は中央値を表す.

約 1.5 m）において, 溶存二酸化炭素（CO2）, 溶存

随時測定やインターバル測定において, 降雨の数

酸素（DO）, pH, 電気伝導度（EC）, 水温, 水位, 光

時間～数日後に CO2 が高濃度となる現象が確認され合成有効放射量（PAR）の定点観測を行った. CO2

た. これは降雨によって沢水の流入量が増加するた濃度測定には、CGP-31（TOA-DKK）を用いた. 観

めであると考えられた. 沢水は池表層水と比べ 4.1 –測地点の表層及び底層の 2 深度の水試料については,

17 倍程度, 底層水と比べ 3.5 – 15 倍程度, 溶存 CO2

週 4 回程度随時測定を行った. 加えて表層水につい濃度が高かった（Table 1）. これは森林土壌由来のては 30 分ごとの測定を 1～3 日間継続するインター

CO2 を多く含むためと考えられ, 沢水は山間のため

バル測定を断続的

池への炭素供給源にもなり, CO2 の日変動要因の一に計 25 日間行っつとなっていると考えられた.

た. また一部の観

Table 1 上池と流入する沢水の CO2 濃度の比較

測項目については,

CO2[mg L-1]

7/8

7/10

7/21

7/30

8/14

8/19

表層

0.63

0.49

0.41

0.36

0.21

0.63

底層

0.74

0.76

0.55

0.41

0.46

0.74

沢水

2.74

4.48

2.66

6.17

2.56

2.60

調査期間を通じて
表層水と底層水の連続測定を行った（Fig. 1）.

Fig. 1 インターバル測定及び連続測定の様子. ビート板に各測器のセンサーを取り付けた.

117

P-09

猪苗代湖における水質予測モデルの構築*篠崎真希・林暁嵐・佐藤貴之（福島県環創セ）
畑恭子・荒居博之・石川泰助・竹内一浩（いであ）１．はじめに

３．結果と考察

猪苗代湖は、日本で第４番目の面積を有する大型モデルの再現性を検証するため、2017 年 1 月～

湖沼であり、福島県内の飲料水、農業用水、観光資2020 年 9 月の期間で計算を行い、各地点の表層にお源等として利用される重要な水資源である。しかしける COD の観測値と計算値の相関係数を算出した。

近年、湖水 pH の中性化に伴って湖水中の有機物濃

その結果、北岸部浅水域(BOX11)での相関係数が度が上昇しており、富栄養化の進行による水質の悪0.20 と低いが、それ以外の地点では、0.42～0.73 で化が危惧されている。これまで、行政等が水質汚濁あった。また、湖心部(BOX5)では季節変動を再現で対策を実施してきたが、水質改善には至っていない。

きたのに対し、北岸部浅水域では 9～10 月の観測値

そのため、水質汚濁対策の効果を検証するために水に比べ計算値は低かった(Fig. 2 下段)。これは、北岸

質予測に取組む必要がある。本研究は、水質予測モ

部浅水域では、繁茂する植物帯は秋期に枯死し、他デルを構築し、そのモデルの再現性を検証した。

の水域に比べ COD は局所的に高くなる５）ため、モ

２．方法

デルにおける再現性は低かったことがわかった。

現在までの猪苗代湖における水質変動の要因は、

今後は、北岸部浅水域の水質などの調査を行い、イオンバランスの変化が密接に関わっており、予本地域における物質収支およびその移動が猪苗代

測・解析では、生態系モデルと pH モデルを組み合湖全水域に与える影響をまとめ、水質予測モデルのわせたモデル化が有効であると考えられる

１ ,２）

。生

精緻化を行う予定である。

態系モデルは、ネクトン未満の生態系に考慮した低次生態系モデルとした。その過程で植物プランクトンの光合成速度・動物プランクトンの摂餌速度が pH
値により変化すると設定した。なお、富栄養化に関わるリン酸は、河川流下過程では主に水酸化鉄（Ⅲ）と共沈するが、湖内では主に水酸化アルミニウムと共沈する３）ことから、リン酸の沈降を考慮した。
湖内の流動場・水温場については、過年度に構築した湖水流動モデル４）の計算結果を利用した。モデルにおける格子分割は、水深または既知の水域特性を考慮し、湖内を水平方向に 11 ボックス、鉛直方向に最大 23 層とした(Fig. 1)。

Fig. 2モデル計算結果と観測値の比較

参考文献
１）猪苗代湖調査研究事業等報告書(福島県)
２）Sutani et al. , 2013, Japanese Journal of Water
Treatment Biology Vol.49 No.4 109－122
３）岡田ら（2007）水工学論文集、51 巻、p1367－1372．
４）篠崎ら（2022）日本水環境学会第 56 回年会要旨集、p235
５）中村ら（2005）水利科学、342 号、p82-99

Fig. 1 モデルにおける水平格子分割及び鉛直格子分割

118

P-10

複雑な水系における物理的障壁を考慮した水質の時空間平滑化モデリング*西本誠（東京大学）、宮下直（東京大学）、深澤圭太（国立環境研究所）

１．はじめにグデータ、30%をテストデータとし、テストデータ

淡水生態系は様々な生態系サービスを提供しての予測値と観測値から BIAS と RMSE を算出した。

おり、その環境、生物多様性、機能を理解する上で、統計解析は R と R パッケージ INLA を用いて行った。

水質は必要不可欠な情報である。サンプリングデー
タから水質の時間的・空間的パターンを得るために、

３．結果
解析の結果、予測精度の指標である RMSE につい

平滑化法による補間は極めて一般的なアプローチである。平滑化では、一般に空間自己相関が点間のては空間平滑化と時空間平滑化のいずれの場合も距離のみに依存すると仮定されるが（定常仮定）、

非バリアモデルと同等程度であったが、空間的平滑物理障壁がある場合、正しい空間相関を反映できず化の場合には物理障壁を考慮することにより、すべ予測に偏りが生じる可能性がある。陸域や分岐構造ての水質指標の予測において BIAS が小さくなるこなどを有する複雑な淡水系に平滑化を適用する場とが示された。検証用データとの残差で特に大きな合、その問題が顕著になる可能性があるが、これま改善が見られたのは、陸域を間に挟む河川構造であで物理障壁としての陸域は考慮されていない。そこった。一方、時空間平滑化の場合には、バリアモデ

で、本研究では水質（化学的酸素要求量：COD、リルでも非バリアモデルでも BIAS は同程度であった。

ン酸態リン：PO4-P、硝酸態窒素：NO3-N）の空間
平滑化および時空間平滑化において、陸域を物理障

４．考察

壁として考慮する確率偏微分方程式（SPDE）を用い

河川では、流域を挟んで隣接する 2 つの河川の物た平滑化法を淡水系に適用し、各ケースで二乗平均

理化学的特性が異なる場合がある。特に蛇行する河平方根誤差（RMSE）と予測バイアス（BIAS）につ

川では、上流と下流が水平距離で近い場合があり、いて比較することでその有用性について検討した。

この違いが顕著になることがある。空間平滑化の場
合に非バリアモデルで検証用データとの残差が大２．材料と方法きくなったのは複数の河川が近くを流れるような

千葉県北西部に位置し、河川と沼を含む印旛沼水場所であり、近接する他の河川からの空間相関の影系を研究対象地域とした。本研究では野外調査で得響を受けて生じたものであると考えられる。時空間た測定データ（100 地点）と行政水質データ（11 地

平滑化の場合では、RMSE と BIAS の双方において点、2002-2020 年）を使用した。野外調査では、COD

非バリアモデルはバリアモデルと同等の性能を示と NO3-N は簡易の水質調査法であるパックテスト、

したが、これは補間に際して時間方向の情報も利用

PO4-P はパックテストまたはモリブデンブルー法を可能であったことによると考えられる。

用いて各水質の濃度を測定した。行政データについ

空間的・時空間的平滑化の結果から、淡水系の複ては、自治体が毎月測定した値の年平均値を用いた。

雑な空間構造において障壁を考慮するメリットは、

本研究では非定常な空間相関をモデルに考慮しスナップショットデータのように情報が限られてた。非定常仮定では、バリア内部における空間相関いる場合に特に顕著であることが示された。ただし、の範囲を極めて小さくすることで、バリアを挟んで

時空間平滑化においても、非バリアモデルと同程度

近隣の関係がない状況を作り出すことが可能となの推定精度であり、計算コストは同じである点から、る。バリアモデルを表現する微分方程式系は、有限まずバリアモデルを検討することが推奨される。本要素法により解くことができる。本研究では、研究研究で紹介したバリアモデルによる平滑化は、淡水

対象領域をドロネー三角網で分割し、有限要素法をにおける水質だけでなく流速や生物個体数などの適用した。本研究では、データの 70%をトレーニン推定にも広く適用できる応用性の高い手法である。

119

P-11

汽水湖の湖底堆積物における間隙水中の溶存ケイ酸の分布様相*朴 紫暎，管原 庄吾，早川 隼也，古川 京介（島根大院・自然），杉山 雅人（京大院・国際），清家 泰（島根大・EsRec）

１．はじめに

３．結果と考察

環境水中での溶存ケイ酸は，0.02~0.25 mM の濃各湖での測定結果から，すべての汽水湖の湖底間度分布を示す（Ning 2005）。そのため，溶存ケイ酸

隙水中での溶存ケイ酸とリンの鉛直分布様相がほは単量体としての溶解度（1.42 mM at 15℃，Zuhl andAmajad 2013）に満たない不飽和状態であるため，環とんど一致していることが確認された（Fig. 1）。また，どの湖でも硫化水素が高濃度で溶存しているこ

境水中の溶存ケイ酸の化学形態は主に単量体ケイとから，湖底環境は無酸素の還元的な環境であるこ酸（MSi; H4SiO4）として存在する（Philippini et al.

とが分かった。このような，無酸素の湖底間隙水中2006）。

の溶存ケイ酸とリンの急激な濃度増加は，湖底堆積

一方，汽水湖の湖底堆積物の間隙水中では，溶存物中の鉄酸化物が硫化水素により還元され硫化鉄

ケイ酸の濃度が溶解度付近または，超過しているこになる過程で，鉄酸化物に吸着していたケイ酸とリとが持続的に観測された。特に，島根県と鳥取県にまたがる中海の湖底間隙水中からケイ酸の溶解度

ンが間隙水中に溶出されるのが原因である。
また，溶存ケイ酸の分布濃度について，宍道湖とを 2 倍以上超過する高濃度の溶存ケイ酸が持続的に

中海の湖底間隙水中には溶存ケイ酸が溶解度を超検出された。湖底環境での溶存ケイ酸の供給源は，えて存在していた。特に，中海の場合，全ての堆積

主に金属酸化物に吸着しているケイ酸であり（Park

物深度からケイ酸の溶解度を 2 倍以上超過する高濃et al. 2020），夏季水温上昇による微生物の活性化と度の溶存ケイ酸が検出された。

共に湖底間隙水中の溶存ケイ酸の濃度が増加する。
本研究では，湖底間隙水中の硫化水素と溶存ケイ

溶存ケイ酸は，その溶解度を超えると重合反応が起き，重合体ケイ酸（PSi）を形成するため，各汽水

酸などの分布様相を観測し，それらの関係性を調べ

湖での間隙水中の溶存ケイ酸の化学種の分布を測ることで，中海の湖底堆積物からの還元的な溶出に定した。その結果，汽水湖の湖底間隙水中では，TSi

よる溶存ケイ酸の濃縮原因について調べた。

と MSi の間の濃度差は見られなかった。そのため，汽水湖には MSi が溶解度を超えて溶存していても，

２．測定方法

重合反応は起こらず，TSi が MSi として安定的に溶採集した堆積物試料は深度別に切り取り，窒素置
換水で希釈した後（Sugahara et al. 2010），孔径 0.45

存可能な環境であることが示唆された。
L. Nakaumiµm のシリンジ用フィルターを用いて間隙水を抽出した。抽出した間隙水のうち 5 mL はメチレンブル

0分光法）による溶存ケイ酸の測定を行った。
本研究では，溶存ケイ酸の化学種を次の 3 つに分類した。ICP-AES 法で測定したケイ酸を全溶存ケイ素（TSi），吸光光度法で測定したケイ酸を低分子量ケイ酸（MSi）とした。そして，TSi と MSi の濃度差で分別されるケイ酸を高分子量ケイ酸（PSi；六量体以上のオリゴマー）とした。

120

H2S +HS- (mmol/L)

H2S +HS- (mmol/L)

Si (mmol/L)
0.5
1
1.5

0

2

Si (mmol/L)
0.5
1
1.5

H2S +HS- (mmol/L)
0
4
8
12 16

2

0

0

0

0

3

3

3

6
9
12
15

Sedimen depth (cm)

光光度法と ICP-AES 法（誘導結合プラズマ原子発光

L. Hiruga

Sedimen depth (cm)

水には HNO3 を加え最終濃度を 0.02 M に調整し，吸Sedimen depth (cm)ー法による硫化水素の測定に使用した。残りの間隙

L. Shinji

6
9

12
15

0

0.1 0.2 0.3
P (mmol/L)

Si

0.4

P

Si (mmol/L)
1.5
3
4.5

6

6
9
12
15

0

0.4 0.8 1.2
P (mmol/L)

H2S + HS-

1.6

0

0.4 0.8 1.2
P (mmol/L)

1.6

1.42 mmol/L(Solubility of silicate at 15℃)

Fig. 1 各汽水湖での湖底堆積物の間隙水中の溶存ケ
イ酸とリン，硫化水素の鉛直分布

渦相関法を用いたため池からのメタン放出の測定*森口大世(京都大)，坂部綾香(京都大),伊藤雅之(兵庫県立大), 小杉緑子(京都大)CH4 が特に多く放出されている 6/8-6/23 (期間 1)、

１．はじめに温室効果 ガスであるメタン(CH4) は温暖化の7/3-7/18 (期間 2)、8/2-8/17 (期間 3)をそれぞれ抜き出

23％に寄与すると推定されている。CH4 は嫌気条件

し、降雨、風速、気圧との関係を調べた。CH4 の主下で CH4 生成菌によって生成され、水田や湿地だけな輸送過程にはバブル輸送と拡散があり、バブル輸

でなく、ため池のような浅い水域からも多くの CH4

送は気圧が、拡散は風速や降雨、それに伴う池内部が放出されていると考えられる(Itoh et al., 2017;の混合が影響すると考えられる。期間 1 では風速がEcol Res.)。日本には約 17 万個のため池が存在し、大きく、鉛直方向の水温勾配が小さくなり、池水の特に兵庫県には 24,000 個以上のため池がある。しか混合が生じたと考えられるタイミングで CH4 が放出

し、小規模なため池は CH4 の全球収支に含まれておされていた。期間 2 では CH4 放出の増大の前に断続らず、国内のため池からの CH4 放出量を測定した例

的な降雨があり、池内部で弱い混合が継続していたは少ない。そこで本研究では、ため池からの CH4 放と考えられる。期間 3 では風が強くなる際に池内水出量を測定し、その量や影響する環境要因を考察す

温勾配が小さくなったタイミングで多くの CH4 が放る。

出されていた。また、観測期間を通して気圧が高い
ときは CH4 の放出が抑制される傾向にあった。
また、CH4 放出量について他のサイトと比較した。

２．材料と方法
本研究では兵庫県加古川市に位置するため池

長野県にある諏訪湖では、恒常的にバブルによるの 1 つ(布池)で CH4 放出量を測定した。布池は水深CH4 放出が起きている箇所以外の場所では、8 月の0.8 m - 2.0m、面積約 0.7 ha である。観測手法は微気放出量の中央値は 0.25-0.39 µ mol m-2 s-1 であった

象学的手法である渦相関法を用いた。渦相関法は鉛(Iwata

直風速と気体濃度の共分散からフラックス(輸送量)

Meteorology.)。日本の水田からの CH4 フラックスのを直接測定する方法で、池全体からの CH4 放出量を8 月の値は 0.18 µ mol m-2 s-1 であり(Iwata et al., 2018;

30 分毎に連続で測定することができる。風速と CH4

Atmospheric Environment.)、 中国東部の養殖池では、濃度の測定には、それぞれ超音波風速計(CSAT3B,

夏の CH4 フラックスの平均値は 0.49 µ mol m-2 s-1

Campbell scientific Inc) とオ ー プ ン パ ス 型 CH4 計(Zhao et al., 2021; Agricultural and Forest Meteorology.)(LI-7700, LI-COR Inc)を使用した。2021/3/21 からだった。布池の夏の CH4 フラックスの 3 日平均値は2022/3/31 において測定し、フラックスのフットプリ

0.2-0.6 µ mol m-2 s-1 であり(図 1)、布池は他の池と同ント(ソースエリア)を考慮して、布池からのフラッ程度、水田以上の量の CH4 を放出しており、重要なクスを主成分とするデータのみを選択した。また、

CH4 放出源である可能性が示された。

et

al.,

2020;

Agricultural

andForest

気温、風速、気圧、降雨、水温も併せて測定した。
３．結果と考察
観測期間において、夏に CH4 フラックスの増大が見られた(図 1)。水温と CH4 フラックスには相関があり、水温の上昇に伴って CH4 放出量は指数関数的に増加した。これは CH4 生成菌の活動が水温の上昇によって活発になったためだと考えられる。また、
図 1 2021/3/22-2022/3/31 の布池からの CH4 フラッ
クス

121

P-13

利根運河における有機物汚濁の現状*坂本洸也 （東京理科大院・理），関陽児 （東京理科大院・理）１．はじめに
千葉県北西部、野田市・柏市・流山市を流れる利根運河 (以下「運河」)は、利根川と江戸川を連絡す
る延長約 8 km の人工河川である。運河は「水質汚濁に係る環境基準の水域類型 B」に指定されているが、有機物汚濁の指標である生物化学的酸素要求量(BOD)が基準値である 3 mg/L を超過した状態が続いている。有機物汚濁の主因として、運河本流に流入する支流・樋管からの生活排水や工業排水の影響

図 1. 本流 2 地点の現地写真 (数字(m)は VP13 の目的深度)が考えられている。また、運河の河床全域には有機物に富む底質が広がっており、汚濁の一因である可３．結果と考察

能性が示唆されている。先行研究にて 2 地点(境田樋本流 2 地点の水質・水頭測定結果を図 2 に示す。

管前、宮本樋管前)における底質中の間隙水の水質調査が行われており(八鍬・関、2021)、表流水より高い溶存有機物濃度を持つことが確認されている。一方で、底質中の間隙水の鉛直方向の移動の向きについての調査は行われていない。そこで本研究では調査地点を増加し、かつ複数深度の間隙水の水質調査
及び水頭測定を行うことで底質中の間隙水の上下方向での移動の向きを解明し、汚濁プロセスの理解を深めることを目的とする。
２．材料と方法

図 2. 本流 2 地点における水質・水頭比較

調査地点は千葉県北西部に位置する利根運河で(数字は TOC(mg/L)、六角形はヘキサダイアグラム)

あり、本流 7 地点と谷津・池 2 地点を含め計 9 地点で実施した。現地調査は 2021 年 10 月から 12 月の

立山樋管東の間隙水の TOC は全深度で表流水の間に行った。

TOC 同等以上の値を示すことが確認された。しかし、各地点の河床下 0.5 m、1 m、2 m、4 m を目的深度

深度方向への水頭差がみられなかったため底質中とした有孔管を挿入した(図 1)。有孔管は VP13 塩ビを鉛直方向に移流する可能性がなく、底質との接触

管の底部約 20 cm を有孔部に加工した。現地調査で時間が長いことから有機物が溶出して高い TOC をは各管から間隙水を採水し、水温、電気伝導度(EC)、示すと考えられる。一方で、1 号館前の間隙水 TOC

pH を携帯水質計により測定するとともに、水頭をは深部で清澄であるにもかかわらず浅部で表流水測定した。採水した試料はポリ容器で運搬し、当日の TOC と同等の値を示すことが確認された。深部-

中に 1/50 N H2SO4 滴定法により HCO3 イオン濃度をに向けての水頭が増加し、かつ河床直下の水頭が表定量した。また、主要溶存イオン濃度をイオンクロ

流水面より高いことから間隙水が表流水に湧出す

マトグラフにより測定し、全有機体炭素計により全ると考えられる。また、間隙水の TOC は表流水の有機体炭素(TOC)を測定した。

TOC と同程度とはいえ、表流水と合流することで有機物負荷量の増加に寄与していると考えられる。

122

農業用水路の和無田まんぼにおける低 pH とその考察

P-14＊大八木麻希，佐藤瞭磨(四日市大・環境情報)，劉文博（三重大院）

１

はじめに

３ 結果及び考察

まんぼ（間歩，間風）は，竪穴と横穴をもつ暗3-1 予備調査

渠式の農業用手掘り地下水灌漑である。手掘り作

和無田マンボの長さを測定したところ 485ｍ

業は通常 1 人で行われるため，幅は約 0.5～1m，であった。地上からはまんぼの竪穴は 1 本（竪高さは 1～2m 程度である。長さは 1 km を越えるも

穴５）しか確認出来なかったが、まんぼの中かのもある。水源は地下水が多く，起源は江戸時代末

らは竪穴が 11 本確認できた。

期と考えられており，三重県北勢域に多く現存し，

マンボ内部を流下する水質変化について明ら

岐阜県，奈良県，福井県にも点在している。地域のかにするため，マンボ流出口，内部 8 地点で採水不足の問題を解決した歴史がある。しかし近水を行った結果，マンボ内部では流下とともに年，上水道の整備で生活用水への利用が少なく

DO と水温共に変化はなく一定であり、DO はすべ

なり、まんぼの必要性は減少しているため，管理て過飽和であった。TP・TN についても変動は確されず崩壊したり，危険である理由から埋めら認されなかったため，まんぼ流出口の値を代表れたりする事例もある。

値として扱うこととした。

本研究では、採水しにくい地下水を簡易的に

3-2 まんぼの水質特性

採水できるまんぼの特性を生かして，水質特性

マンボの水温は最低値 14.8℃（5 月）、最高値を明らかにするとともに低ｐH である理由につ19.7℃（9 月）であり，流下先の和無田池の水温いて考察を行った。

は最低値 9.1℃（12 月）、最高値 22.4℃（7 月）

２ 材料と方法であった。まんぼと池を比較した結果、季節に調査地は，四日市市和無田町にある和無田マ

よって変化が少ない地下水路の特性が明らかとンボ（図 1）と流出先にある和無田池とした。

なった。また，ｐH については，まんぼは最低値

調査は 2019 年 5 月から 2021 年 3 月に計 13 回

4.61，流入先の池で 4.86 とともに低い値を示し実施した。水質調査項目は水温、ｐH，EC（電気た。しかし，渇水期においては，池では 7.84 ま伝導率）、DO（溶存酸素量）、リン系（TP,TDP,PO4-で回復していた。このことから，まんぼの地下

P）窒素系（TN,TDN,NO3-N,NO2-N,NH4-N）合計 10

水の低ｐH の影響により，流下先の池も大きく項目とした。
マンボの長さの測量は 2019 年 5 月

影響を受けていることが明らかとなった。この2 日に 30m メジャーを用いて行った。

理由については，集水域に茶畑や畜産が行わていることに起因すると推測された。
池から流出した後は内部川に流入するが，ｐ
H について，他の河川と大きな違いは認められなかったため，周辺に大きな影響は与えていな
い。また，TN についてまんぼでは平均 6.7mg/L，
内部川では 4.1mg/L であり，大きな変化は認められないが，内訳は、和無田マンボでは硝酸態
窒素約 10％に対して、内部川のほうが約 85％と図１

和無田まんぼ流出口

高い割合を占めた。

123

P-15

三方湖におけるヒシ大繁茂前後の水質の変化*保月勇志 （福井県衛生環境研究センター）

１．はじめにクロロフィル量が低かった。

福井県の三方五湖の最上流に位置する三方湖は、ヒシの繁茂が拡大しはじめた第Ⅱ期と広範囲に富栄養化した淡水の湖である。かつては、アオコの拡大した後の第Ⅲ期では、pH、透明度、SS、COD、発生が例年続いていたが、現在ではアオコに代わっ

TN、Cl-、クロロフィル b およびカロチノイドで有てヒシが広範囲で繁茂している。このヒシは、2000

意差が確認された。一方、全クロロフィル量や全窒年頃から次第に範囲を拡大し、2008 年以降は湖全体素で有意差がなかった。結果の一部を図１に示す。

を覆いつくすほどとなっている。本報告では、福井

また、植物プランクトンに関しては、第Ⅱ期には、県が実施してきた長期間にわたる調査データを用

藍藻が優占し細胞数のほとんどを占めていたが、第い、10 年間隔ごとに、アオコが発生していた時期（第Ⅲ期以降に、藍藻の細胞数が減少し、緑藻や珪藻がⅠ期）、アオコの発生頻度が減少してヒシの繁茂が増加していた。

拡大しはじめた時期（第Ⅱ期）、ヒシの繁茂が広範

４．考察囲となった時期（第Ⅲ期）に区分し、水質について

第Ⅰ期から第Ⅱ期における全クロロフィル量の整理・解析した。また、植物プランクトン種の組成減少は、アオコの発生が次第に減少したことと整合

および細胞数についても解析を行い、水質との関係する。なお、アオコは 2002~2017 年は観測されてい性を評価した。

ない。

２．材料と方法

過去の報告によると、アオコが発生すると、炭素

三方湖東部における各水質結果を、10 年間隔で区固定・窒素固定や藻体の増加により pH、SS、COD、分し、各期間について t 検定による有意差を評価しTN が増加し、透明度が低下するといわれている。

た。また、植物プランクトンの優占上位 3 種につい本研究でも、これらの項目については第Ⅱ期と第Ⅲて、時系列の解析を行った。

期の間で有意差が確認され、藍藻の減少が影響して評価対象としたデータは以下のとおりである。水いると考えられた。また、第Ⅲ期においてクロロフ

質分析方法は、環告第 59 号法を、クロロフィルおィル b およびカロチノイドの濃度増加がみられた原

よびカロチノイドは SCOR-Unesco 法を用いた。

因としては、藍藻に代わり、緑藻や珪藻が増加した[水質]ことが影響していると推察された。

期間：1988～2017 年の 6 月、8 月、10 月

区分：第Ⅰ期：1988～1997 年
第Ⅱ期：1998～2007 年
第Ⅲ期：2008～2017 年

地点：三方湖東部

項目：水温、pH、透明度、SS、COD、DO、
TN、TP、Cl-、ｸﾛﾛﾌｨﾙ(total,a,b,c)、ｶﾛﾁ
ﾉｲﾄﾞ[植物プランクトン]
期間：1999 年～2017 年の 8 月および 10 月

地点

：三方湖東部

３．結果
アオコが継続的に発生していた第Ⅰ期と、アオコ

図

各期間における各水質の箱ひげ図および有意差※本研究は、文部科学省「特別電源所在県科学技術振興事業費補助金」により実施した。

が次第に減少した第Ⅱ期を比較すると、第Ⅱ期で全

124

P-16

貧栄養湖への栄養塩投入に伴う湖沼生態系の変化について（文献レビュー）*大久保卓也（滋賀県大・環境）464km2）では、1999 年から栄養塩の投入が始まり、

１．はじめに琵琶湖では下水道整備、排水規制など様々な富栄

現在も継続中と思われる。この湖でもアロー湖と同養化防止対策が実施されてきた結果、湖水の窒素・じ程度にリン濃度と窒素濃度を増加させる量の栄

リン濃度の低下、透明度の上昇、赤潮発生件数の減養塩が投入されている。T-P、T-N、D-N 濃度のモニ

少などの水質改善現象がみられてきた。しかし、一タリングでは、栄養塩投入による変化は明確でなか方で、魚類の漁獲量は 1980 年代をピークにその後った。植物プランクトンのバイオボリュームは、栄減少しており、リン濃度の減少に追従した変化とな

養塩投入による変化は明確ではなかった。動物プラっている。瀬戸内海ではノリの色落ち等の生育不良

ンクトンのバイオマスについても栄養塩投入の効対策として下水処理場の窒素・リン除去率を下げる

果は明確でなかった。一方、ベニザケの現存量は栄試みが一部で実施されている（例えば、兵庫県での養塩投入によって増加した(Bassett ら, 2018)。

取組事例など）。海外ではサケ等の水産資源の増加

米国の Dworshak 湖（ダム湖、面積 69km2、平均を目的に湖沼に栄養塩を投入する事業（実験）が行

水深 62ｍ、滞留時間 10 ヶ月程度）では、栄養塩投

われている事例がある。本研究では、日本における入が 2007 年から 2010 年の 4 年間実施された。リン・沿岸海域や湖沼での貧栄養化進行過程での対策の窒素濃度は、栄養塩投入の影響はみられなかった。

方向性を検討するための情報収集として、湖沼でのクロロフィルａ濃度も栄養塩投入の効果はみられ

栄養塩投入が生態系や漁業資源に及ぼす影響につなかった。従属栄養細菌細胞密度は、栄養塩投入にいて文献レビューした。

よって高くなった。栄養塩投入によって、植物プラ

２．方法

ンクトン全体のバイオマスに変化はみられなかっ

Google Scholar および Elsevier Science Direct の文

たが、食べられやすい植物プランクトンの割合は増

献検索を利用し海外湖沼における栄養投入実験に加し、藍藻類の割合は低下した。動物プランクトン

関する文献を収集し、レビューした。

については、動物プランクトン全体およびミジンコ

３．結果の個体数密度は、栄養塩投入によって増加した。ベ2

カナダの Kootenay 湖（ダム湖、面積 389km 、平ニザケの推定現存量は、栄養塩投入によって増加し均水深 94ｍ、滞留時間 1.8 年）では、漁獲量を増やた(Wilson ら, 2018)。

すために窒素・リンを投入する大規模実験が行われ４．まとめた(Bassett ら,2016; Schindler ら,2020)。栄養塩投入は、

北米の貧栄養ダム湖での栄養塩投入実験の結果

1992 年から開始され、今も継続中と思われる。投入をまとめると、①窒素・リン濃度の変化は不明確、

量はリンが毎年 20～50ｔ、窒素が毎年 90～250ｔ程②クロロフィル a 濃度の変化は不明確、③従属栄養度である。全層混合として流れがないと仮定すると、細菌の細胞数密度は増加、④植物プランクトン体積

栄養塩投入によって平均してリン濃度はおよそ 2.6

密度の変化は不明確、⑤食べられやすい小型植物プ

μg/L の増加、窒素濃度はおよそ 11μg/L の増加に

ランクトンの割合は増加、⑥動物プランクトンの個なる。実際は流れがあり、また成層するので、異な体数密度は増加、⑦ベニザケの推定現存量は増加、る値になる。栄養塩投入による湖の T-P、T-N 濃度となる。

の変化はデータが不十分で評価できなかった。一方、

参考文献

動物プランクトンの個体数密度は、栄養塩投入によ兵庫県立農林水産技術総合センター「下水処理施設の栄養って増加していた。ベニザケ(kokanee)の現存量は魚塩管理運転によるノリ漁場への栄養塩供給効果の実証」

探で調査した結果、増加していた。

https://hyogo-nourinsuisangc.jp/seisan_gizyutu/suisan/setonaik

カナダのアロー湖（ダム湖、平均水深 83ｍ、面積

ai/02/23/1298/

125

P-17

陸水中メチルホスホン酸の極微量定量法開発と動態
山本知季、辻一真、山中裕貴（滋賀県大院・環境）、小畑元（東大・大気海洋研）
岩田智也(山梨大・生命環境)、*丸尾雅啓（滋賀県大・環境）

１．はじめに溶離液濃度をメーカー推奨濃度の半分にする事でメチルホスホン酸（以下 MPn）は有機態リン化合

MPn ピークの分離を最適化した。

物の一種で、リン酸の水酸基（-OH）が一か所メチ
ル基（-CH3）に置換されている。C-P 結合は化学的３．結果と考察に安定であり、生分解をうけにくいと考えられてい共沈濃縮法による MPn 回収率向上のため、捕集た。しかし、近年 MPn が P 制限環境においてリン剤添加量を変えながら回収率の変動を検証した。そ酸の代替 P 供給源として機能する証拠が示されてきの結果、捕集剤添加量を変えても回収率は向上せず、た。また、MPn 分解時に副産物として生成するメタ

逆に 20 mg-Fe 以上で回収率が低下した。回収率が低

ンもメタンパラドックス解明の鍵として注目され下した要因として、濃縮回収液中に残存する捕集剤ている。培養実験等によって環境中に MPn 合成生物

由来の Fe が IC による MPn 検出を妨害した可能性、や利用生物が存在する事は明らかだが、実際に MPn

または、コロイド態の水酸化鉄（Ⅲ）に吸着したを定量した例は存在しない。理由としては、環境中

MPn が濃縮過程で回収されずに流出した可能性がの MPn が極低濃度であるため従来の測定手法では考えられた。

定量が困難な為である。

捕集剤回収時の濾過に用いるフィルターの孔径本研究室では MPn 定量のため、イオンクロマトグを変更して濃縮回収液中の Fe 濃度を測定した。そラフィー（IC）と水酸化鉄（Ⅲ）を利用した共沈濃の結果、これまで使用していた孔径 0.4 μm では捕集縮法を組み合わせた定量法を開発した。しかし、濃剤の回収率が十分でなかったこと、孔径 0.2 μm 以下

縮法による回収率が 50%になる原因については不明

で捕集剤を十分に回収可能である事がわかった。このままであった。そこで本研究は共沈濃縮法によるの結果を基づき Fe による IC の MPn 検出への影響を

MPn 回収率の向上を目指すとともに回収率が低下

検証したが、影響はみられなかった。

する要因について検証した。

コロイド態の水酸化鉄（Ⅲ）の影響を検証する
ため、添加前の水酸化鉄（Ⅲ）の沈殿を孔径 0.4μm

２．共沈濃縮法と IC による MPn 定量法

フィルターで濾過を行い、コロイド画分の水酸化鉄

共沈濃縮法の原理は、水酸化鉄（Ⅲ）が分子内に（Ⅲ）の除去を試みた。しかしながら、コロイド画

P-O 結合を 2 つ以上保有する P 化合物を定量的に吸分を除去した捕集剤で濃縮を実施した結果、回収率

着捕集する事を利用している。まず、試料水 500 ml

は 35%程度まで低下してしまい、本実験ではコロイに対し 10 mg-Fe の水酸化鉄（Ⅲ）を捕集剤として添

ド画分の影響は確認できなかった。

加し、pH 6 程度に調整する事で MPn を捕集剤に吸先行研究との濃縮条件の比較を行った結果、回着捕集した。次に、捕集剤のみを吸引濾過（孔径 0.4

収実験に使用した試料水中の P 化合物濃度に大きなμm）によって回収し、0.01M アンモニア水溶液（25差が見られた。先行研究では試料水中の P 化合物濃ml）を添加して pH 10 以上に調整する事で捕集剤か度が 0.6 μM と比較的高濃度であった。そこで、先行ら MPn を遊離させて回収した。再度、吸引濾過（孔研究と同程度の濃度（MPn：1 μM）で回収実験を実

径 0.4μm）を行って捕集剤を取り除いた溶液を濃縮施した結果、MPn 回収率は 80%程度になった。以上

回収液として IC による定量を行った。

より、共沈濃縮法による MPn 回収率には濃度依存性

本研究では極微量正リン酸定量用にカスタマイがある事が判明したが、これまでの回収実験で想定ズされた IC を使用している。通常の IC の試料注入される環境水中の MPn 濃度に対しては再現性の高量が数十 μL 程度であるのに対し、本研究の IC は 5

い一定の回収率が得られたため、現条件で測定法とml に拡充する事で高感度検出を可能とした。また、して十分に利用可能である。

126

P-18

環境 DNA 分析結果からみえてきたアフリカツメガエルの分布
拡散の特徴*日野 淳郎・横田 雅弘・世良 篤弘・阿部 由克・飯塚 徹谷・金谷 智・牧野 健一（公益財団法人ひょうご環境創造協会）

１．はじめにアフリカツメガエル(Xenopus laevis)（以下「本種」という。）はアフリカ中南部が原産の両生類で，我が境 DNA 調査・実験マニュアル ver2.2（環境 DNA 学会(2020)）」に準拠した。
採水は 2020 年 7 月 22 日，9 月 29 日，11 月 25 日

国では実験動物やペットの餌として輸入・流通しての計 3 日間で実施した。

いる。本種は広い温度適応性を持っているため，国

３．結果

内で定着・繁殖が可能で，野生化した場合に在来の①分布状況：環境 DNA 分析を行った 70 池中，38

水生動物に対する捕食圧・競合圧が生じる可能性が池で陽性となり，上那木池から直線距離 1km に位置高く，生態系被害防止外来種に指定されている。現する池でも陽性になった。当該地域における本種の在，兵庫県，和歌山県，静岡県，神奈川県，千葉県

分布拡大が明らかになった。また，拡散経路についで定着が確認されており，鹿児島県でも捕獲事例がて GIS を用いて解析した結果，標高が高い所にあるある。

池から低い池へ拡散している状況を確認できた。

本種は一生を水中で過ごし，大きな声で鳴かない②メタバーコーディング分析：本種の環境 DNA がことから発見が難しい生物である。従来の生息確認

陰性であった池にはオオクチバスやブルーギル，カは，本種が活動する夜間に罠を設置し捕獲する方法

ムルチーが生息している割合が高かった。

が主流である。しかし，夜間調査や罠を使った捕獲

４．考察

調査は人的・時間的に困難を伴うものである。そこ①分布状況：池間を常時水が流れている水路はなで本調査では，池の水を 1L 程度採水し持ち帰っていが，側溝の集水桝から本種が捕獲されたことから，分析することで対象種の在不在を判定できる環境

雨天時のみ水が流れる側溝などの水の流れに乗っ

DNA 手法を用いて，分布状況調査を実施した。

て移動している可能性が考えられる。また，雨上が

２．材料と方法

りに牧草地の刈草の下から本種が確認されたとの調査地は，兵庫県で初めて本種が発見された（川情報を得たことから，雨天時には圃場や牧草地等の

上ら：爬虫類両棲類学会報 2017(1)，13-17，2017）上

平地を歩行して自ら分布拡大させている可能性を

那木池（兵庫県淡路市江井）を中心に半径 1km 圏内

示唆している。

に存在するため池のうち，池に水がありアプローチ
可能な 70 の池を対象とした。
採水はロープ付きバケツを用いて池ごとに複数箇所で行い，1 つに混合して 1L ポリ瓶に入れ，10%
塩化ベンザルコニウムを 1ml 添加し持ち帰った。

②メタバーコーディング分析：肉食性の魚類が生息している池では，本種が捕食されるなどして生息しにくい可能性が示唆された。
５．まとめ
本種の防除にあたっては，標高が高い位置にある

環境 DNA 分析は，本種を対象としたプライマー

池から優先的に対策することが重要であると考えおよびプローブを Jean ら（Amphibia Reptilia37 ，131-

られる。また，雨天時に本種が水と共に流出しない

136，2016）の配列を基に作成のうえリアルタイム

よう対策を講じる必要がある。さらに，本種が地上PCR を用いて増幅し，陽性・陰性により本種の確認を移動することも念頭に置く必要がある。

を行った。

本調査は環境 DNA 分析手法を用いたことによりまた，魚類相を把握するため，任意に選択した 28

広域的な調査が可能となり，面的な分布拡大の状況

池において MiFish プライマーを用いたメタバーコを把握することができた。環境 DNA 分析手法が非ーディング分析を行った。なお，採水や分析は「環常に有効な手法であることが分かった。

127

尾鰭試料に基づく底生淡水魚類８種のP-19

炭素・窒素安定同位体比の有効性の検証*

棗田 孝晴（茨城大），中川 惠（国環研），松崎 慎一郎（国環研）（尾鰭＜筋肉）が，δ13C の平均値はシマドジョウと

１．はじめに
炭素・窒素安定同位体分析は水圏生態系におけるスミウキゴリを除く 6 種で有意差（尾鰭＞筋肉）が魚類の食性、栄養段階や生息環境を推定する重要な認められた（paired t-test）。最小二乗法に基づく回帰手法であるが、筋肉部位などの破壊的な検査試料が分析の結果から、δ15N では全 8 種で尾鰭と筋肉との汎用されている実情がある。絶滅の恐れのある希少間に有意な回帰式が得られ（0.36 < R2 < 0.98）、うち種の保全を進めるうえで、再生可能な尾鰭などの非シマヨシノボリ、カジカ小卵型、カジカ大卵型、ホ破壊的な検査試料に基づく安定同位体分析手法のトケドジョウ、カマツカの 5 種では 0.86 以上の決定確立は極めて重要な命題である。しかし先行研究の係数を示した。δ13C についても全 8 種で尾鰭と筋肉

多くは、サケ科魚類などの水産資源上重要な魚種にとの間に有意な回帰式が得られ（0.36 < R2 < 0.96）、焦点が当てられ、底生の淡水魚類に関する知見は少シマドジョウとスミウキゴリを除く 6 種では 0.82 以

ない。そこで本研究は希少種を含めた底生淡水魚類

上の決定係数を示した。最小二乗法に基づく各魚種8 種から採取した尾鰭試料及び筋肉試料に基づく炭の標準体長と offset Δδ15N の回帰分析の結果から、カ素・窒素安定同位体比の回帰分析を通じて、尾鰭試ジカ小卵型（R2 = 0.16, P = 0.03）とカマツカ（R2 = 0.29,

料の安定同位体比分析対象の有効性を検証するこP = 0.03）以外の 6 種では回帰式は有意ではなかったとを目的とした。

（0.005 < R2 < 0.11）。各魚種の標準体長と offset

２．材料と方法

Δδ13C の回帰分析では、カジカ小卵型（R2 = 0.54, P <2015 年から 2018 年の夏期（5～9 月）に茨城県内

0.0001）とシマドジョウ（R2 = 0.27, P = 0.02）以外のの那珂川水系の 3 河川（藤井川、塩子川、西田川）

6 種では回帰式は有意ではなかった（0.0004 < R2 <および東連津川を対象として底生魚類 8 種（オオヨ0.09）。

シノボリ、シマヨシノボリ、スミウキゴリ、カジカ

４．考察

小卵型（ウツセミカジカ）、カジカ大卵型、シマド

本研究対象とした底生淡水魚類 8 種のうち、シマ

ジョウ、ホトケドジョウ、カマツカ）を魚種あたり

ヨシノボリ、カジカ小卵型、カジカ大卵型、ホトケ

20 個体前後採取し、－28℃で冷凍保存した。各魚体

ドジョウ、カマツカの 5 種については、尾鰭と筋肉から尾鰭試料および筋肉（第 1 背鰭前部位）試料をの δ15N および δ13C において、それぞれ高い決定係

採取し、乾燥機（60℃）で 2 日間乾燥させた後、粉数（δ15N：0.86 < R2 < 0.98、δ13C：0.82 < R2 < 0.96）

末化、脱脂処理のうえ安定同位体分析（ConFlo IV おを伴う有意な回帰式が得られたことから、尾鰭試料

よび Delta V Advantage, Thermo Fisher Scientific,

からでも筋肉試料同様の食性・栄養段階等の情報をGermany）に供した。本研究では導入量 1000mV 以

示せる可能性が示唆された。また供試魚の標準体長

上の尾鰭試料を安定同位体比分析の対象とした。標の増加に伴って、offset Δδ15N（カジカ小卵型、カマ準体長の違いによる試料部位間の同位体比の影響ツカ）および offset Δδ13C（カジカ小卵型）が有意にを検証するため、Willis et al. (2013) にならい、各個増加する傾向が認められたことから、一部の魚種で15体の尾鰭と筋肉の同位体比（‰）の差（offset Δδ N
13および offset Δδ C）をそれぞれ算出した。

は尾鰭試料に基づく安定同位体分析に際して、体サイズの影響を考慮する必要があると考えられた。

３．結果

引用文献

15

δ N の平均値は全 8 種で尾鰭と筋肉間で有意差

Willis et al. (2013) Mar. Biol. 160: 1633-1644.

128

P-20

Response of fish community to weir gate operation in large
regulated river: changes in local and regional scale community
diversity and heterogeneity after weir gate opening*Hyun-joon Kim, Kwang-Hyeon Chang(Kyung Hee University),
Jeong-Hui Kim(EcoResearch Incorporated),
Min-ho Jang, Kyu-jin Kim, Jun-Wan Kim(Kongju National University),
Hye-Ji Oh(Kyung Hee University)

1. Introduction
Weir construction may have species-specific impact on
the fish community. 16 weirs were built in 4 major riversof South Korea by Restoration of 4 Major Rivers Project.
After the weirs were built, the problems of water quality
such as algal blooms occurred due to the hydrologicalmodification of the river. In 2018, the gates of weirs inGeum River were fully opened to solve the problems.
Meanwhile, the gates of weirs at Yeong-san River werepartially opened and remained its disconnected condition.
This gate operation of large weir which had blocked thewater flow and migration of organisms might haveaffected the fish community and caused its species
diversity (Fig. 1).
Recently, β-diversity which quantify the species
dissimilarity between communities is widely used toestimate the regional diversity that is geographicallylarger than local diversity expressed as α-diversity.
Therefore, in this study, by analyzing α and β-diversityof fish community in Geum River and Yeong-san River
which has weir gate operated in different ways (fully
open and partially open), we estimated the change of
species dissimilarity between fish community caused by
opening weir gate.

α-diversity (Shannon’s Hʹ) of fish community at each 3
sites of 3 weirs in Geum river and 2 weirs in Yeong-sanRiver was calculated by the ‘vegan’ package in R.
β-diversity (Sørensen index) of each River by year was
calculated by ‘betapart’ package in R.
Also, we monitored impact of opening weir gate to fish
community by analyzing the cause of difference indissimilarity of fish communities at each river andimpact of each site to dissimilarity. It was evaluated bycomponents of β-diversity (turnover, nestedness) andlocal contribution to beta diversity (LCBD) which were
calculated by ‘adespatial’, ‘ade4’ packages in R.

Fig 1. A weir constructed at Geum river, one of the 4
major rivers in Korea; (Gongju-bo)

Fig 2. Trends of changes in (A) α-diversity(Shannon’sHʹ) and (B) β-diversity(Sørensen dissimilarity) of Geumand Yeong-san River during 2018~2021; — SJ,
In the present study we anlayzed the components of
Sejong-bo; GJ , Gongju-bo; BJ, Baekjae-bo; SC,
Seongchon-bo; JS, Juksanbo

2. Materials and Method
We analyzed fish diversity change by using the fish
community data during 2018~2021 collected at Geum
River and Yeong-san River as the monitoring program of“Survey of Aquatic Ecosystem Changes by Discharge ofthe Weirs in 4 Major Rivers(2018~2021)”.

129

3. Results and Discussion
In fish communities in Geum River and Yeong-sanRiver, there was no apparent change of α-diversity ineach site during the gate open period. Only α-diversity offish in Geum River has a increasing tendency, but such
pattern was not apparent in Yeong-san river.
Sørensen dissimilarity of fish community in Geum
River and Young-san River has decreased duringopening weir, so after opening weir gates, it seems tohave restored their connectivity in aquatic ecosystem(Fig. 2).

β-diversity (turnover, nestedness) and local contribution
to beta diversity(LCBD) and apply to estimate therestopre pattern of fish community to the change of
connectivity of river ecosystem.

P-21

日本に出現するマルミジンコ（Chydorus

sphaericus）の分類学的再検討*牧野渡（東北大）・鈴木碩通（東北大）・大竹裕里恵（東北大）
・伴修平（滋賀県大）・占部城太郎（東北大）

従い決定した。合計 80 地点から 153 個体の「C.

１．はじめにいつ、どこに、どのような種が出現したのかを記

sphaericus」をシーケンスした。Folmer 領域は、録することは「できてあたりまえ」と思われがちでBelyaeva & Taylor（2009）を含む先行研究で解析さあるが、実は本邦の淡水動物プランクトンでは、現れた領域である。日本集団の塩基配列と、先行研究

状それすら「できてあたりまえ」ではない。その理の塩基配列との相同性を解析し、種判別の一助とし由のひとつとして、よく使用される図鑑図説類に、た。なお DNA 抽出前には、解析個体の顕微鏡写真

厳密には日本に分布しない種が数多く掲載されても撮影した。

いる点を指摘できよう。例えば、本邦でも様々なタ

いくつかの採集地では、得られた「C. sphaericus」

イプの淡水環境から発見される Chydorus sphaericusを生かしたまま実験室に持ち帰り、抱卵した単為生（マルミジンコ）では、従来よりも踏み込んだ形態

殖メスを単離・継代培養することで「単メス系」を観察と分子系統解析とを併用した Belyaeva & Taylor

作成した。単メス系の個体については遺伝子解析だ（2009, Mol Phylogenet Evol 50:534-546）は、狭義のけでなく解剖して形態を調べた。

C. sphaericus は欧州にのみ分布し、他の地域の「C.
sphaericus」は、狭義の当該種に酷似する未記載種で３．結果あると報告している。これは本邦の「C. sphaericus」

本邦からは、狭義の C. sphaericus に該当する遺伝にもあてはまり、少なくともミドリガ池と大鳥三角

子型は全く出現しなかった。また本邦の「C.

池の集団は狭義の C. sphaericus ではないことが確か

sphaericus」は単一の種ではなく、2 種類から成るこ

められている。仮に本邦のマルミジンコ集団が未記とがわかった。そのうち一方は、Belyaeva & Taylor

載種の「C. sphaericus」であるならば、それを狭義（2009）の名称に従えば Chydorus undescribed (A3)の C. sphaericus 扱いし続けることは、そうとは知らであり、もう一方は Chydorus brevilabris であった。

ずに資料試料を取り扱う将来世代に対して無用の単メス系の形態を比較したところ、遺伝子型が混乱のタネを与え続けることと同義であり、無論、

Chydorus undescribed (A3) であった個体の口唇は、そのような状況は避けるべきである。

末端が細く尖る C. sphaericus 型であった。一方、遺演者らは日本各地の淡水域にて、動物プランクトンの網羅的採集を行っている。本ポスターでは、本伝子型が C. brevilabris であった個体の口唇は、末端が細く尖らない C. brevilabris 型であった。

邦の広い範囲から採集された「C. sphaericus」について、分類学的位置づけを Belyaeva & Taylor（2009）

４．考察の基準に従い再検討したので報告する。

本邦の「C. sphaericus」には、口唇の形状を確認しないと区別できない 2 種が混在していることが初めてわかった。今後「C. sphaericus」に遭遇したら

２．材料と方法
今回は「C. sphaericus」が含まれていたエタノー

面倒でも解剖に供すべきである。また口唇が C.

ル固定サンプルについて、湖沼（あるいはため池、

sphaericus 型の個体についても、狭義の C.

水田）あたり 2 個体の「C. sphaericus」を単離し、sphaericus ではないことを記述すべきである。本邦

その mtCOI 領域・Folmer 領域の塩基配列を既報からの C. brevilabris の出現は初記録であると思わ（Prosser et al., 2013, Mol Ecol Res, 13: 1151-1155）にれるが、その由来についても考察したい。

130

P-22

ミジンコ個体群を形成する 2 系統の移入順と集団遺伝動態：湖沼堆積物を用いた湖沼間比較（予報）*⼤⽵裕⾥恵 1,2,⼤槻朝 1, 占部城太郎 1, 吉⽥丈⼈ 2,3（1. 東北⼤・⽣命科学, 2. 東⼤・総合⽂化, 3. 地球研）

１．はじめに⽣物の集団遺伝構造はその種の⽣態系機能に影響する。しかし、集団遺伝構造の⽣息地間での差異やその決定機構は良くわかっていない。集団遺伝構造の決定には、⼤別すれば分散能⼒と競争能⼒が関与していると考えられる。例えば、分散能⼒が⼤きい遺伝⼦型は早く到達して分布を広げるが、競争能⼒が⾼い遺伝⼦型が後に集団で卓越するようになるかも知れない。⼀⽅、先に侵⼊した遺伝系統は環境適応時間（変異が選択される時間）が⻑いため、より卓越出来るという monopolization１）が集団遺伝構造に関与している可能性もある。しかし、⽣物の移⼊初期から集団とその遺伝構造変化を追跡することは通常は困難である。幸いなことに、ミジンコ類では休眠卵が湖沼堆積物に保存されており、その遺伝情報を⽤いれば集団遺伝構造の歴史的変化を追跡することが出来る。そこで、本研究ではミジン
コ類のうち Daphnia cf. pulex sensu Hebert (以下 D.
pulex)に着⽬し、堆積物に保存されている休眠卵を対象に時間軸に沿った遺伝⼦型組成の解析を⾏った。⽇本に⽣息している D. pulex は、いずれも絶対単為⽣殖系であり、遺伝⼦型間での交雑が⽣じない
ため、到達順やこれによる遺伝的構造の影響を評価しやすいという利点がある。
２．材料と⽅法
2 系統のミジンコ（JPN1, JPN2）の同所的⽣息がが報告されている 6 湖沼において、堆積物コアサン
プルを採集した。採集した円柱状堆積物は、厚さ 1
cm 間隔で切断し、各層に含まれる卵鞘とその中の休眠卵を計数した。次いで、休眠卵を卵鞘から取り出し、mtDNA 塩基配列（ND5 領域 755bp と control
領域 873bp）でジェノタイピングを⾏い、集団遺伝構造を記録した。各層の年代（クロノロジー）は、
深⾒池では年代既知の鍵層と堆積速度・年縞に基づき推定した 2)。他の 5 湖沼は、鉛の放射性同位体の測定に基づき推定した。本発表では、このうちの 2
湖沼、深⾒池（⻑野県）と畑⾕⼤沼（⼭形県）の結果にについて報告する。深⾒池は⾯積 2.2 ha・最⼤
⽔深 7.8 m の富栄養湖、畑⾕⼤沼は⾯積 19 ha・最⼤⽔深 4.7 m の中栄養湖沼である。
３．結果
堆積物コアから取得した D. pulex の休眠卵の内、131

深⾒池では 602 卵、畑⾕⼤沼では現時点で 40 卵を⽤い分析を⾏った。
堆積物に保存されている休眠卵のクロノロジー
から、深⾒池で D. pulex が最初に出現したのは 2003年頃と推定され、JPN2 系統遺伝⼦型が近年まで通して出現した。この中で Jpn2C 遺伝⼦型の休眠卵が常に多くみられた。その indel 変異と推定される遺伝⼦型も量的には少ないが、散⾒的に出現した。
2010 年に、JPN1 系統の遺伝⼦型（JpnA1-C2T2）が出現したが、置き換わりは⾒られなかった。
畑⾕⼤沼では D. pulex の堆積物遺骸は 1982 年から、休眠卵は 1989 年から記録されている 3）。今回の研究では 1983 年の堆積物から 2009 年の層までは空の卵鞘のみがごく低頻度で観察された。休眠卵からの DNA の抽出に成功した最下層は 2009-2010 年と推定され、この層では Jpn1 に属する Jpn1A-C2T1が⾒られた。しかし、その後間もなく JPN2 に属する Jpn2A が出現した。以後は両系統の遺伝⼦型の休眠卵がみられ、量的な優劣傾向はみられなかったが、2018 年以降の近年では Jpn1A-C2T1 の休眠卵が量的に多くみられるようになった。また、深⾒池と異なり畑⾕⼤沼では indel 変異型はあまり⾒られなかった。ただし、畑⾕⼤沼は分析した休眠卵数が限られるため、追加分析で上記遺伝⼦型の変異体が検出される可能性がある。
４．考察
休眠卵解析から、深⾒池では JPN２系統の遺伝⼦型が、畑⾕⼤沼では JPN1 系統の遺伝⼦型が量的に多くみられるなど、優占系統は 2 湖沼間で異なることが分かった。しかし、いずれの湖沼も休眠卵が多かったのは先に侵⼊したと考えられる系統であった。この結果は、系統ごとに競争能⼒や分散能⼒に違いがあるというより、先に侵⼊した遺伝系統にmonopolization が働いている可能性を⽰唆している。今後は、畑⾕⼤沼での休眠卵検体数を増やすと共に、他 4 湖沼での分析を進める。これにより、遺伝系統間での分散・競争能⼒の違いや
monopolization の寄与可能性について詳細な検討を⾏う予定である。
1)DeMeester et al. (2016) TREE 36:136-; 2)Otake(2022) Freshwat Biol 67: 1428-; 3)Ohtsuki et al.
(2015) Plos One 10: e0119767

Application of zooplankton index to environmental assessment;
verification of community index for lake assessment using multi metric

P-23→*Yerim Choi, Kwang-Hyeon Chang (Kyung Hee University),
Min-Ho Jang, Kyu-Jin Kim, Jun-Wan Kim (Kongju National University),
Hye-Ji Oh (Kyung Hee University)
1. Introduction
Since zooplankton has a short life cycle and is

3. Results and Discussion

sensitive to environmental changes, the community can

We classified 236 candidate metrics used in thechange rapidly as the physicochemical properties of thezooplankton MMI development process at EPA, into threelake change. In the lake food web, zooplankton play as acategories: 1) indices applicable to Korea, 2) indices notlink between phytoplankton, a food source, and fish as aapplicable to Korea, and 3) indices that can be applied

predator. Therefore, using the zooplankton index in theafter modified.

monitoringcanprovidemore

comprehensive

First, a total of 136 indices were sorted out by deleting

information regarding lake environment, and represent

indices associated with zooplankton species that do nothealth status of the ecosystem in the series of continuous

inhabit in Korea. Since there are not many studies on the

responses. Although useful zooplankton indices haveexotic zooplankton species in Korea, the indicators using

been developed by EPA to estimate USA aquatic

native species were not applicable, and since most of theecosystems, their applicability in Northeast Asia is verylakes in Korea are artificially created reservoirs, thelimited due to the differences in zooplankton species

littoral vegetation environment is not developed, so thecomposition as well as different characteristics of lakes.

indices for zooplankton species living in the littoral was

In the present study, we tried to modify the EPA

also difficult to apply in Korea.

zooplankton indices and develop comprehensive indices

Second, 136 indices were classified into 6 categories

focusing on the multi-metric assessment applicable to(Abundance, Richness, Trophic, Copepod, Cladoceran,Northeast Asia, having similar climate, lake environment

Rotifer). A total of 44 indices were extracted byand biota.

modifying and deleting duplicate indices, there is adiscrepancy in the zooplankton sampling methods

2. Material and Methods

between the U.S. and Korea (e.g., differences in the size

Recently, Korean government has introduced theMultiMetricIndex(MMI) assessment method for various
taxonomic groups for aquatic ecosystems monitoring andof zooplankton collection net mesh, 300-count subsample,etc.).
Finally, through sensitivity, redundancy, andevaluating ecosystem health at the national level, and is in

distribution tests for 44 indicators, 6 metrics were finallythe process of standardizing sampling methods, analysis,

selected for representing 6 categories. The optimal MMI

and interpretation of results.

combination applicable to the Northeast Asia region was

MMI is a key tool in national ecosystem healthassessment programs. The MMI consists of indices that

estimated using available zooplankton data set andenvironmental parameters.

respond to different target environment factors, including
environmental

disturbance(e.g.

nutrients,

toxic

substances, climate change, etc.).
For the modification of zooplankton indices and theirverification, we collected zooplankton samples from 9
reservoirs in Korea having different water quality,
zooplankton species composition, and surrounding
environment.

132

P-24

Cladoceran biomass based on length-weight relationships;
applicability, species-specific variances, and gap between
laboratory and lakes*Dae-Hee Lee ⋅ Hye-Ji Oh ⋅ Kwang-Hyeon Chang (Kyung Hee Univ.)

1. Introduction
Biomass is a biologicalquantity that reflects thedifference in species size, and is important in estimating
the amount of materials and energy transferred throughbiological interactions between the species that make up
the food web. Biomass based on the size of the individual
differs depending on the regional
scale ( e.g. latitude,
longitude) as well as the local scale( e.g. trophic status ofwater body). In the case of zooplankton located in theintermediate position in the aquatic ecosystem food web,biomass calculation is essential tounderstand theirfunction more accurately in the food web such as thedegree of energ y transfer from lower to higher trophic
level organisms through them.
Studies for the estimation of zooplankton biomass havebeen conducted by several researchers in the past and it is
now common to use the length -weight equation derived
from previous stud ies. However, the constants of thebiomass estimation equation for the same species differ
depending on the literatures, and the geographicallocation of the water body may affect the size of
zooplankton individuals and the biomass accordingly.
Therefore, it is necessary to review the biomass estimateswhen applying the preceding equation to the zooplankton
biomass calculation.
In the present study, we reviewed the applicability of
preceding biomass estimation equations by measuring thedry weight of three major cladoceran species appearing in
Korea using a microbalance and comparing them with theestimated value. Furthermore, we tried to present a moreaccurate biomass estimation equation for each species
through regression analysis between the bodyspecification(length/width/area) and dry weight.
2. Material and Methods
We collected each cladoceran(Daphnia galeata,
Diaphanosoma orientalis, Ceriodaphnia reticulata) fromvarious water bodies. Field individuals were identified
under a microscope in the laboratory and bodyspecifications were measured at the time. The individuals
whose body specifications were measured were pla ced ina tin capsule for each species to measure the wet weight(a),and then dried in an oven at 60°C for 24 hours to measure
the dry weight(b). The difference between actually
measured values and those obtained from the estimation
equation was used to estimate the accuracy of the equation.
To derive the biomass estimation equation for eachspecies of cladoceran, regression analysis was performed
using the body specifications ( body length, body width,and body area) and measured value, fitting inlinear/logarithmic/exponential function formula. Suitability was
2compared based on multiple R
values. Statisticalanalyses were performed by R software.

Figure 1. length/width/area of Daphnia galeata measurement
using the image measurement analysis tool

3. Results and Discussion
As a result of the comparison between the measured
value and the estimated value using the previous biomass
estimation equation, Daphnia galeata and Diaphanosoma
showed statistically significant differences, but
Ceriodaphnia did not show a difference. In the case ofDaphnia galeata, the analysis results differ depending on
the presence or absence of eggs, and there was no
significant difference for no -egg individuals.
As a result of regression analysis between
length/width/area and measured value of three species ofcladoceran, it was analyzed that Daphnia galeata showed
the highest multiple R2 value in width -weight linear
regression, Diaphanosoma showed the highest multiple
R2 value in the length -weight exponentia l regression. On
the other hand, Ceriodaphnia showed the highest multiple
R2 value in area -weight linear regression.

Figure 2. Regression analysis and fitting results showing thehighest degree of fit between body specifications and biomass
measuremen ts of major Korean cladoceran species.
(A) Daphnia galeata , (B) Diaphanosoma orientalis, (C)Ceriodaphnia reticulata

133

P-25

Multivariate analysis of zooplankton community andenvironmental factors using time series analysis; separating seasonality and trend from seasonal data
* Geun-Hyeok Hong, Hye-Ji Oh, Kwang-Hyeon Chang (Kyung Hee Univ.),
Han Sa Rang(Geum-River Environmental research Cental) ,Hyun-Gi Jeong(Environmental Researcher)

1. Introduction
Seasonal changes in physicochemicaland biologicalenvironmental factors cause succession in zooplankton
community. In addition, non-seasonal variability inenvironmental factors can also affect changes in thezooplankton community structure, which can be
distinguished by changes in intra -annual forms that occur
rapidly over a short period and inter -annual forms thatappear slowly over a long period of more than a year.
Identifying the zooplankton community response
according to seasonal and non -seasonal fluctuations ofenvironmental factors
helps understanding theinterspecies relationship within community as well as theeffect of abiotic and biotic interactions of habitat
environment on the zooplankton community. Therefore,
in the present study, in order to better understand the
response of changes in the habitat environment for rotifers,
which is generally dominated at the lotic systems, we
performed multivariate analysis by extracting threecomponents through the time series analysis of thezooplankton abundance and environmental factors–
repetitive variability (Seasonal), inter -annual variability(Trend), and irregular non-repetitive variability (Random).
Analysis results conducted on each independent times
series components are expected to contribute forunderstanding the appearance tenden
cy of rotifers
according to habitat environment by specifying
environmental factors influencing the appearance of
rotifers and grouping species which similarly respond toenvironmental changes.
2. Material and Methods
Zooplankton including rotifers were collected from the
Korean artificial lake, Daecheong -ho by the verticaltowing method during the period from March 2017 toNovember 2019 (twice a month) excluding the winterseason. Simultaneously, we measured water qual
ityvariables and collected phytoplankton from the surface
water. As environmental factors affecting the rotifer
community of the lake, we categorized parameters to fourgroups–water quality (total nitrogen; TN, total
phosphorus; TP, and Chl -a concentratio n), food sources(phytoplankton and protozoa), competitors (cladocerans,
nauplius), and predators (copepods).
Each rotifer abundance and environmental factor data
were decomposed into Seasonal, Trend, and Random

134

components through an additive decompositio n model ofclassical time series analysis (R package "stats").
Redundancy analysis (RDA) was conducted to understandthe correlation between rotifer species and environmental
factors for each component extracted by time series
analysis (R package "vegan"), and the rotifer community
was classified according to the abundance and frequency.
3. Results and Discussion
In the RDA analysis using raw data of rotifer species
composition, although the predator abundance(copepods)
and TP were
determined as important factors, thecorrelation between rotifer composition andenvironmental parameters were not clear. At the sametime, rotifer species showed different response patterns
depending in their abundances and frequencies.
On the other hand, when the data of rotifer abundance
was decomposed to seasonality, trend and random
components, the correlat ion described in RDA analysis
were more apparent (Fig. 1).
The relationship between each decomposed component
and seasonal changes
of factors were analyzed anddiscussed through this study.

Fig 1. Comparisons of RDA analyses using raw data of rotifer
density (A), seasonality (B), trend (C) and random variables (D)decomposed by Time series analysis.

P-26

Validation of zooplankton enumeration method for species diversity
study using rarefaction and extrapolation*Hye-Ji Oh, Yerim Choi (Kyung Hee Univ.)
Yong-Jae Kim (Daejin Univ.), Kwang-Hyeon Chang (Kyung Hee Univ.)

1. Introduction
Species diversity is important for understanding thestructure of aquatic ecosystems, and is recently used as animportant indicator for assessing ecosystem health.
Therefore, standardized sample collection and individual
counting methods are needed to compare the diversity
between different lakes. Unlike fish, for example, which
are counted based on the whole individuals collected fromfixed CPUE, plankton are collected and counted throughfiltering a certain volume of water in the field, extracting
a certain amount of subsample from the concentrated
sample, and calculating diversity indices. The number of
species detected depends on the researcher's effort tocollect zooplankton samples, i.e., the volume of water
filtered and the amount of concentration and subsample
treated in the laboratory. The larger the sample coverage,
the more accurately the number of species and individuals
presenting in the target water body can be estimated, but
degree of concentration of the sample and the amount of
subsample cannot help but vary for each researcher,depending on the sample condition and other factors.
Therefore, in this study, we compared the number of
species detected under the different amounts ofconcentration and subsample and proposed backgroundinformation for reasonable enumeration process inzooplankton diversity study.

eutrophic lakes, with high population density, the numberof species detected reached more than 90% of the total
species number when 4 ml of subsamples were taken from
100 ml of concentrated samples and counted. In
oligotrophic lake, however, only about 70% of the total
species were detected in the same amount of subsample.
As a result of pattern estimation using the rarefaction
curves, the number of species detected from the sample,
the diversity index, and consequent sample coveragetended to differ depending on the zooplankton
composition and individual numbers (Figure 1). Thismeans that the degree of concentration and the amount of
subsamples should be considered for more accurate
species richness and diversity analysis, thereby
suggesting the need for a standardized manual
considering sample coverage, particularly for the site
comparisons.
Because sample collection for zooplankton is carried out
in accordance with water depth, it is difficult to match
filtration rates as same sample coverage at the on-site.
Alternatively, more accurate comparisons of species
richness and diversity between sites can be made byadjusting the method of concentrating samples and taking
subsamples, as shown in this study.

2. Material and Methods
Samples used for comparison were collected from threelakes, each with different water quality and zooplankton
community composition: (A) a deep eutrophic lake (DEL,high species number and abundance), (B) a shallow
eutrophic lake (SEL, intermediate species number andabundance) and (C) a deep oligotrophic lake (DOL, very
low species number and abundance, cladoceransdominant). All sample were concentrated to 100 ml, fromwhich the number of species and individuals detected
were compared by increasing the volume of subsample by
1 ml. However, copepods, which are difficult to identify
in detail, were not included in this study. We also
compared the number of species detected when thenumber of counted individuals increased by 100 inds./L.
The increasing trends of the number of species anddiversity index (Shannon's H) detected when showing
different subsample and individuals' amounts and theirdifferences were analyzed by the rarefaction curves, andsample coverage was estimated using R package (iNEXT).
3. Results and Discussion
Detected number of species, as we expected, showed
increase tendency as the amount of subsamples increase
and more individuals are counted. In the case of the

Figure 1. Results of species rarefaction curve analysis using
species diversity and sample coverage according to counted
zooplankton individual numbers; (A) DEL, (B) SEL, (C) DOL.
Species diversity; 0 = species richness , 1 = Shannon's H

135

P-27

陸生藻類 Nostoc commune の鞘形成機構の解明*冨山 楓 （信州大・総合理工学研究科），伊原 正喜（信州大・農）１．はじめにNostoc commune（イシクラゲ）は、窒素固定能を３．結果有する陸生シアノバクテリアで単細胞原核生物で培養 1 週間後のトリコームを観察したところ、野ある。イシクラゲは、十数細胞からなる糸状体のトリコームが増殖し鞘を形成することで数センチの生株ではバクテリアが増殖したのに対し、継代株で巨大コロニーを形成する。一方、鞘が破裂して糸状

継代株ではバクテリアが確認され始めたが、それぞ体がむき出しになり、多様な生物種を含む不定形のれの株で差はなかった。寒天濃度によるバクテリア

集合体となる現象がしばしば観察される。鞘の破裂数の変化もそれぞれの株では確認できなかった。

は、イシクラゲの産業利用において解決すべき課題

はバクテリアは確認できなかった。培養 2 週間後、培養 3 週間後、野生株ではいずれの寒天濃度にお当研究室では、野外から採取したイシクラゲコロ

いてもコロニーが形成しなかった。継代株においては、寒天濃度 0.6%では、3 株ともにコロニー同士がニーを洗浄し、乾燥と湿潤を繰り返した後、破砕し、融合した不定形集合体が形成された。寒天濃度 2.2%

40 µm フィルターで鞘除去、10 µm フィルターでバでは、V および K 株において、表面が滑らかで強い

クテリア除去し培養すると、鞘を有するコロニーが鞘を持つ球体型コロニーが形成されたが、L 株にお形成されやすくなることを見出した。本実験では、

いては表面に凹凸が見られ、半球型コロニーとなっ得られた数ミリサイズのコロニーに同様の継代操た。V および K 株の球体型コロニー表面は、L 株と作を繰り返すことで純化を試みた。また鞘形成率は、寒天培地の寒天濃度に比例して高くなるとの報告 1)

比較して、有意にバクテリア数が少なかった（図 1）。
４．考察について再現性を確認することともに、その過程を早い時期からバクテリア増殖が観察された野生であるが、その原因は全く知られていない。

詳細に観察した。

株ではコロニーが形成しなかった結果と、バクテリ
ア混入量が少ない継代株ほど強い鞘を持つ球体型

２．材料と方法を形成する傾向から、コロニー形成へのバクテリア実験に用いたイシクラゲコロニーは長野県伊那の関与が示唆された。また、寒天濃度の違いによ

市三峰川から採取した。採取した野生株コロニーを、
1.5 ppm 次亜塩素酸溶液で洗浄し湿潤後、乾燥するるバクテリア数の変化は観察されなかったにも関わらず、鞘の硬さやコロニー形状に違いが生じ、というサイクルを 3 回繰り返した。その後、コロニ

物理的要因もコロニー形成に関与することが示唆

ーを破砕し、孔径 40 µm および 10 µm のフィルターされた。

を用いで鞘とバクテリアをそれぞれ除去し、トリコーム溶液とした。寒天濃度 1.5%の寒天培地で 1 か月間培養して得られたコロニーを破砕し、同様に継代した。このサイクルを５回以上繰り返した株を継代株とした。3 株の継代株（V, K, L 株）と野生株のト
リコーム溶液を、寒天濃度 0.6%、1.5%、2.2%の改
変 BG11o 寒天培地に播種し、25 µmol m-2 s-1 の連続照射下、25℃で培養した。1 か月間の培養における

V株
図1 .

K株

L株

継代株コロニーの内部のバクテリアの様子（アガロース濃度 1.5%）

コロニー形状とコロニー内部のバクテリアを観察

５．参考文献した。

西塚紘明、博士論文（北海道大学）、2018

136

P-28

陸生藻類イシクラゲの鞘形成は多糖分解菌に阻害されている*美齊津 青空（信州大院）、酒井祐介、城山真恵加（熊谷組）
伊原 正喜（信州大、バイオメディカル）

384 ウェルプレートに播種した。そこに、窒素源を

１．はじめに藻類バイオマスは、石油代替資源として注目を集含まない無機塩培地 BG11oo を添加し、約 25℃のイ

めているが、培養施設や運用の高いコストが課題とン キ ュ ベ ー タ ー 内 で 、 白 色 LED （ 50 µmol

なっている。重量単価の安い化成品を藻類バイオマ

photons·m-2·s-1）を照射して培養した。培養開始からスから得るには、最低限の培地成分を休耕田などに

14 日後に、イシクラゲの鞘形成を、マイクロプレー

投入すること以外、なにもしない超低コスト培養がト自動撮影装置 EVOS FL Auto を用いて記録した。

必要である。しかし、休耕田での培養で問題となる

後にマイクロプレートから培養液を回収した。培のが、捕食生物である。そこで、著者が注目した藻養液サンプルから 16S rRNA 断片を増幅し、次世代類は、陸生藻類のイシクラゲである。イシクラゲ細シーケンサー Miseq システムにて解析した。

胞は一列につながった糸状体を形成し、その外側に３．結果

は「鞘」が形成されるため捕食されにくい。しかし、培養したイシクラゲ 14 株の鞘形成は、鞘形成しイシクラゲの人工培養を試みると、鞘が形成されずた”Excellent”が 6 株、明確な鞘は見られないがトリに多様な微生物を巻き込んだ不定形コロニーにな

コームが折りたたまれている”Good”が 4 株、明確なることがしばしば観察され、鞘形成機構の解明が必

鞘もなく折れたたまれていない“Poor”が 4 株であ要となっている。これまでに、イシクラゲ天然株かった。表に示す通り、Excellent”ではイシクラゲがら抽出したトリコームの成長を顕微鏡観察したと主成分であるが、“Good”および“Poor”培養液でころ、鞘形成度合いと、周辺のバクテリアの繁殖度

はイシクラゲのリード数は少なく、mucilaginibacter

合いの間に強い相関が確認されたことから、鞘形成属や Ideonella 属のリード数が多かった。

へのバクテリアの関与が示唆された。そこで、鞘形

４．考察成に関与しているバクテリアを特定することを目

Mucilaginibacter 属にはセルロースやペクチンと的に、イシクラゲ培養液の 16S rRNA 解析を行った。

いった多糖を分解する株が多く報告されている。ま２．材料と方法

た、Ideonella 属の中にはポリエチレンテレフタラー

長野県伊那市三峰川岸から採取したイシクラゲ

トを分解する種が報告されている。これらの菌が、コロニー14 株をガラスホモジナイザーによって破イシクラゲの多糖を資化して増殖したことで存在砕し、数個～数十個の細胞からなるトリコームを取比が大きくなり、かつ、イシクラゲは鞘の原料となり出した。トリコームは、フィルターを用いて洗浄る多糖が不足し、鞘が形成出来なくなったと考えら

後、1 ウェルあたり 30 トリコーム程度となるようにれる。

表
イシクラゲ培養液のメタゲノム解析結果
リード相対量
各バクテリアのリード数／全リード数

137

P-29

メダカの「め」
道下 遥香(京都先端科学大学附属高等学校３年)
熊谷道夫（びわ湖トラスト）

１．はじめに
私にとってメダカは身近な生き物だった。教室
でも家でも飼っているメダカはエサをやろうとして水槽をのぞき込むとすぐに水草に隠れてしまう。
エサはとても細かいので、私がエサがないと思っていたところでもエサを食べる動作をしている。
その時にメダカは世界がどのように見えているのか興味を持った。メダカの目について調べていると、メダカは紫 1 つ、青２つ、緑 3 つ、赤 2 つのオプシンをもっており、これは人間の持っているオプシンの数より多いことを知った。メダカは人間よりも世界が鮮やかに見えていると考え、メダカの色覚について研究を始めた。

仕切りに衝突しているところが確認されたので、仕切りは使用しなかった。色なしの水槽の底にはメダカがどこにいるか分かりやすいように 5 ㎝の方眼紙をしいた。観察するメダカはヒメダカ Oryzias latipes
である。
３．結果
実験Ⅰの水温が 15℃の水槽ではメダカがコップに入っていた時間は赤、青、緑の順に長かった。25℃の水槽では 15℃の水槽と同様に、メダカがコップに入っていた時間は赤、緑、青の順に長かった。実験
Ⅱは平均して赤ゾーンにいるメダカの数が多かった。実験Ⅲの上からの色分けは図 2 のような結果になった。

２．材料と方法
実験は 3 回行った。

図２

図１ 実験Ⅰ～Ⅲの実験風景
図１で示したように、実験Ⅰではメダカが一番集
まるのはどの色か調べるために、赤、青、緑のコップを入れて調べた。また、メダカは季節によって色覚を変化させているかを調べるために 15℃と 25℃の水温に分けて調べた。実験Ⅱでは実験Ⅰの反省を踏まえて、底に赤、青、緑の色に分けた。メダカがどの色のところにいるか分かりやすいように、エアーポンプを中心に色ごとに仕切りを付けた。仕切りは水槽上部のほうにあるので、水槽の下のほうでメダカが移動できるようにしている。実験Ⅲではメダ
カが色の波長によってオプシンの構成を変えているか調べるために上から赤、緑、青の色分けと、実験Ⅱと同様に下からの色分けと、色なしで実験をした。実験Ⅱでは仕切りを使用したが、仕切りが動いたり、メダカが水槽上部で移動しようとしたりして実験Ⅲ:上からの色分けの結果

４．考察
実験Ⅱより平均して赤ゾーンにいるメダカが多かったことから、メダカの目は色の変化に対応しているようである。実験Ⅲよりどの色も同じくらい反応
していたことから、上からの光に反応しており天敵に早く気付くためと考えた。以上のことから、メダカは生活をするために、色・光・水温の環境に柔軟に対応していることがわかった。
文献
自然科学研究機構基礎生物学研究所名古屋大学(2017):メダカの色覚が季節によってダイナミックに変化することを発見．
URL：
https://www.itbm.nagoya-u.ac.jp/ja/research/2
0170905_NatComm_Yoshimura_JP_PressRelease.pdf

138

P-30

びわ湖の全循環とビワマスの増減*高橋朋晃（京田辺市立大住中学校）・桑原雅之（びわ湖トラスト）

１．はじめに

３．結果

いま世界では、温暖化による様々な気候変動が起こ

2008 年～2011 年のグラフに注目すると、1 月平均気っている。びわ湖においても全循環が止まり、底層

温の低下、底層 DO の増加に伴いビワマスの漁獲量の DO が減少する年があり、生物への影響が問題にが増加し、仮説に当てはまっているように見える。

なっている。その中で私は琵琶湖の固有亜種であり、

しかし、2017 年～2020 年のグラフに注目すると、1

準絶滅危惧種とされるビワマスに着目し、温暖化が月平均気温の上昇、底層 DO の低下に伴い漁獲量が進むことによって生息水域の酸素が少なくなり、ビ低下するはずが、増加しており仮説と異なる結果とワマスが住めなくなるという仮説を立て、温暖化のなった。

影響を調べた。

漁獲量（ｔ）

１⽉平均気温（℃）
今津沖底層DO（mg/L）

結果①︓気温・湖底DOとビワマスの漁獲量

*3

*4

関連あり

関連なし

①

①

１⽉平均気温
湖底DO
漁獲量

②
②

*5,6

③

③

︖

●気温・溶存酸素と、ビワマス漁獲量の関連性は説明困難

２．材料と方法

４．考察

温暖化との関連を調べるために、1 月の平均気温、

今回の研究では，底層の DO とビワマス漁獲量に明底層 DO(水深 90m)、ビワマス漁獲量の統計データを確な関係性は見られなかった。また、ビワマスは遊収集した。そして、統計データからグラフを作成し、泳能力が優れており、貧酸素領域から逃げることが関連性を確認した。

できると考えられるため、底層 DO の低下で死ぬことはないのではないかという疑問も出てきた。今後は上記のような事象に加え、フィールドワークを中心に調査を進め、温暖化がビワマスに与えそうな影
響について明らかにして行きたい。

139

P-31

琵琶湖の一部の水鳥だけが顕著に増えたのはなぜか？
*田原瑠衣斗（滋賀県大津市立瀬田北中学校）
熊谷道夫（立命館大学）

１．はじめに

府県別個体数が一桁の都道府県が多く、たくさん

昨年、私は琵琶湖の全循環の有無と水鳥の渡りに渡来している県が少なかったため、正確な結果がは関係があるのではないかと考え、そのテーマで得られたかどうかは分からなかった。ただし、割研究した。その結果、全体としては全循環のあっ合（％）に表すと、3 種類とも増加している県は、た年に飛来数が多かったが、種類別に見ると、多宮城県、滋賀県だった。さらに、石川県、福井県

くない種類もいた。さらに、2020 年の 11 月～2021

では、トモエガモ、オナガガモが増加していた。

年の 2 月にスズガモ、トモエガモ、オナガガモのそして、宮城県、福島県を除く東北地方では、2020

3 種類が極端に増えていたことに気づいた。しか年 1 月と 2021 年 1 月の増減率が-20％～+20％のし、2021 年の 11 月～2022 年の 2 月には、例年とほとんど変わっていないか 20％以上減っている

同じぐらいの飛来数減少していたのだ。このことことが分かった。

から、なぜスズガモ、トモエガモ、オナガガモの3 種類が 2020 年の 11 月～2021 年の 2 月のみ極端

４．考察に増えたのかという疑問が浮かんだ。そして、こ

今回 2020 年 1 月と 2021 年 1 月の平均気温、降の研究をすることでトモエガモなどの絶滅危惧

水量、積雪量では調べた北海道、山形県、福島

種の飛来数の回復に貢献できるのではないかと

県、宮城県、秋田県、茨城県、新潟県、福井県、考えた。さらに、なぜ増えたのか分かれば、琵琶

石川県、滋賀県の全ての都道府県で、2021 年の湖の全循環の有無と水鳥の渡りの関係について

平均気温が低く、積雪量が多かった。この 2 つも解明できる可能性がある。

のことから 3 種類が、より温暖な南へ渡りけっ
かとして東北地方の飛来数が減ったのだと考２．材料と方法

えた。そして、その南に渡った個体が琵琶湖に2020 年 1 月と 2021 年 1 月のスズガモ、トモエガ

来たことが、琵琶湖の飛来数が増えた一因ではモ、オナガガモの 3 種類の琵琶湖より東の都道府ないかと結論づけた。

県の飛来数を調べ、割合（％）にまとめ、比べた。
そして、北海道、山形県、福島県、宮城県、秋田

文献

県、茨城県、福井県、石川県、滋賀県の積雪量、

気象庁｜過去の気象データ検索 (jma.go.jp)

降水量、平均気温を調べ、3 種類の個体数の増減との共通点があるかどうか比べた。

2021_anatidae.pdf (biodic.go.jp)
３．結果
スズガモ、トモエガモ、オナガガモの 3 種類の琵Microsoft Word - 2019-20 ガンカモ調査報告書

琶湖より東の都道府県の 2020 年 1 月と 2021 年 1

20201203.docx (biodic.go.jp)

月の個体数の増減を調べ、割合（％）を日本地図にまとめた。ただし、個体数が一桁の都道府県はMike Uniwin ,David Tipling and 森本元(2021)

計算していない。そして、10 都道府県の積雪量、

世界の渡り鳥大図鑑.緑書房.日本

降水量、平均気温を調べ、増減との共通点がある
かどうか調べた。 スズガモ、トモエガモ、オナ
ガガモのうち、トモエガモは 2020 年 1 月の都道

140

P-32

カワニナの食性について＊岡友葉（大津市立瀬田北中学校）,

１．はじめに

熊谷道夫（びわ湖トラスト）

きに 1 時間計測した。終了したら餌とカワニナをシ

カワニナの成長過程における生存率の向上を目指

ャッフルして、合計 3 回ずつの計測を行った。このす中で、まずカワニナの食生活に焦点を置いた。理方法を、残りの 15 種類でも行った。1 つの容器につ由としては、食は生活と成長の両方にとって大きなき 11 匹のカワニナを使用した。二つ目の方法（b）

要因の 1 つといえることが挙げられる。カワニナがでは、容器の左側にカワニナ、右側に餌をいれ、食好む餌やよく食べる環境を知るために、食性の調査

べにきているカワニナの個体数を 1 時間おきに 6 時を試みた。

間計測した。カワニナの個体数は、餌の数とそろえ

２．材料と方法た。

実験 1。カワニナが明るい場所と暗い場所のどち

３．結果

らの方がよく餌を食べるのかを 2 種類の方法で調べ

実験 1。方法（a）では、明るい時の方が速く食べた。一つ目の方法（a）では、水槽（およそ縦 16.0cmにきたが時間がたてば差はあまり見られなかった。

横 31.5cm 高さ 19.0cm）を使用した。明るい条件で方法（b）では、2 回とも 6 割以上が明るいところには部屋の電気を常につけたままにしておき、暗い条

いた。

件ではアルミニウムを含むシートで囲って光を遮断

実験 2。今回用意した中では、ケイトウ、ひよこした。合計 25 匹のカワニナを使用し、餌の小松菜を草、小松菜、万願寺唐辛子、ツルムラサキ、ピーマ

食べに来ている個体数を 1 時間おきに 43 時間計測

ンが、比較的安定した人気があった。他は、個体差した。二つ目の方法（b）では、蓋のない四角形のプが激しいものや近づいてもすぐに離れていくものがラスチック製容器（およそ縦 44.0cm 横 63.0cm 高さほとんどだった。

10.0cm）を使用した。容器の半分を、アルミニウム

４．考察を含むシートで覆って暗くし、明るいところと暗い

実験 1。明るい方がカワニナにとって餌が見つけところの両方に小松菜を置いた。合計 30 匹のカワニ

やすい、もしくは餌を探すことに視覚を利用していナを使用し、それぞれの場所にいるカワニナの数をる可能性がある。ただし、計測のぬけがあったので100 分後に計測することを 2 回行った。

調査期間と計測方法の調整を行い、精度を上げて行実験 2。30 種類の餌を使用し、その中でカワニナ

う必要がある。

が何をよく食べるのか 2 種類の方法で調べた。今回

実験 2。安定した人気のあった餌は全て柔らかくはスダチ、大葉、レタス、赤しそ、長芋、葛、桑、て棘などのないものだった。実験後の餌を見てみる

桜、ピーマン、万願寺唐辛子、三つ葉、蓬、小松菜、と、柔らかい葉には食べた跡があったが、硬い葉にオシロイバナ、ドクダミ、藤、ひよこ草、ケイトウ、は跡が残っていなかった。カワニナにとって硬い餌

ほうれん草、ナス、ツルムラサキ、ゴーヤ、カボチ

は食事しにくい可能性が高い。今回は葉を餌に使用

ャ、トマト、アップルミント、ミカン、キンカン、したので、果実や花でも調査するとより詳細な結果

ニラ、オクラ、ニオイバンマツリの合計 30 種類の葉が得られるかもしれない。また、餌の種類によってを用意した。また、実験 1 の方法（b）と同じ容器をは予想しているよりも個体差が激しかった。

使用してそれぞれの実験を行った。一つ目の方法（a）

実験 1 と実験 2 のどちらにおいても、調査に使用

では、30 種類中 15 種類の餌を 3 つの容器に 5 つずできるカワニナの個体数や実験数を増やせるよう調ついれ、食べにきているカワニナの個体数を 2 分お整する必要がある。

141

P-33

アフリカにおける農業の総合政策～ジュンサイを利用したオカバンゴデルタ流域の農業モデルの検討～*樽見荘子(土浦日本大学高等学校)

１．はじめに効である(FAO，2010)。土壌中の栄養素不足に際し以前よりジュンサイとタニシの併用による水質ては，家畜の糞尿等の活用などが考えられる。田中

浄化能力について研究を行ってきた。そこで，このら(2012)によれば，畜産排水の処理において，非結研究成果を実践的に応用するためにジュンサイの晶ケイ酸カルシウム水和物を用いることで，高度な生育地域であるオカバンゴデルタの水質改善につ処理が可能になる上，回収したリンの肥料としてのいて考察する。オカバンゴデルタはアフリカ南部の有用性が示された。

ボツワナに位置し，洪水による豊かな水源とそれをまた，洪水の予測に際しては適応型ニューロファ

水場とする野生生物が多く生息している世界最大ジーモデルを用いた予測が効果的である（Bahram etの内陸デルタである。しかし，周辺地域の農地，油al，2014）。多発する洪水に対して，低酸素応答の遺田開発による水質汚染が懸念されている。また，他伝子の発現しているイネが開発されており，これは方では気候変動による不定期な洪水が周辺地域の洪水時に作物が腐るなどの影響を受けないため，こ

農作物の収量減少を引き起こしオカバンゴ川流域の利用は有効であると考えられる(Gibbs et al，2011）。

の農家に大きな影響を与えている。そこで，各種問

水質浄化実験では，ジュンサイありのバケツでは一日目に 20 だった COD 値が 7 日目には 10 まで減題を包括的に解決する農業モデルを検討した。

少した。ジュンサイなしのバケツでは一日目の COD
値が 5 であり、7 日目には 10 まで増加していた。

２．材料と方法
オカバンゴデルタ周辺地域の状況から，土壌と水質に注目して，包括的な農業モデル構築に向けて先行研究を整理する。また，ジュンサイとタニシの水質浄化能力を検討するために，茨城県県南地域に位置する湖である牛久沼の水を用いて，以下の要領で実験を行う。
川の水が入ったバケツにジュンサイのみを入れたもの，及びコントロールを用意し，7 日間に渡って COD，NO2，NO3，NH4 の値、また透視度の変化
を調べる。

４．考察
３．結果
オカバンゴデルタ周辺の土壌は保水力が弱く，酸性で有機物が少ない。保水力に乏しい土壌での作付けに際しては保全農業の一種の planting basins という方式の耕作が適しており，これは不定期な作付けに対応可能である(IIRR and ACT，2005)。また，在来種の樹木の生育によって乾燥地の保水力の向上につながる（Sendzimir et al，2011）。さらに，混合農業や輪作を行うことは土壌構造の維持，回復に有142

様々な先行研究を集約することで，問題解決へ向けた包括的な農業モデルが構築できる可能性を示すことができた。
水質浄化実験ではジュンサイが COD 値の低下に有効だと考えられるが、ジュンサイ有とジュン
サイ無のバケツでは COD の初期値が異なるので、同一条件で行いたい。また、今回はバケツを用いた実験を行ったが、今後流水条件での実験を実施していきたい。

P-34

名古屋市・隼人池における夏季の一次生産量の天候における差異と溶存酸素の長期的変動＊柴田優月，鍋島理緒，向田結愛（南山高校女子部）
す。近 5 年では，最大が 12.1 mg L-1（2020 年 12 月），

１．はじめに名古屋市にはかつて 300 をこえるため池があった。

最小が 4.9 mg L-1（2018 年 5 月）であった。また，

高度経済成長期以降に農地減少に伴い埋め立てが

季節変動が特徴的で，特に春季から夏季にかけて，進み，ため池の数も減少し，現在ではその数は 111

DO が大きく減少する傾向がみられ，毎年 7 月～8となっている。ため池は，生物の住処や市民の憩い

月には平均に低い値となっている（図 1）。また，他の場として機能しているため，ため池の水質が良好の観測資料も組み合わせてみると長期的な変動がであることが望ましいとされる。

安定していることからも，現時点では水質汚濁の進名古屋市で実施されている，ため池の水質調査結

行は比較的緩やかであることが推察される。

果からは，研究対象地域である隼人池は「やや汚濁

夏季の DO の低い値に注目し，2022 年には集中的が進行している」という結果で，「水質汚濁の進行」

な観測を実施し，光合成量などの結果を表 1 に示す。

度合いについては，長期的に変化を見る必要がある。

本結果から，特に日射量と純生産量の関係に注目す

南山高校女子部化学部では，隼人池において 2008

ると，期間中最も日射量が少ない 7 月 27 日は純生

年から水質調査をほぼ毎週実施し，主に溶存酸素量

産量が最も少ない結果となった。純生産量が最も高（DO）などの観測を実施してきた。本研究では，当かったのは，7 月 28 日で 6.77 mg L-1 となり，期間中

団体が蓄積してきた長期的資料に基づいた結果や

最も日射量が高かった値よりも 2 割ほど低い値であ2022 年夏季に集中的な観測を実施した結果から，一ったが，純生産量にして 2.4 倍ほど多い結果となっ次生産量の天候・気候に関する差異についても考察た。表層と底部を比べてみると，呼吸量は差が小さする。

いが，底部の方が光合成量は少ない結果となってい

２．材料と方法る。水中照度による結果からは，表層の光の強さに

南山高等学校・中学校女子部は名古屋市昭和区隼比べ底部では約 1 割程度に減衰しており，光合成量

人町にあり，その近隣に隼人池がある。隼人池の面に影響を与えており，今後，表層部での強光阻害の2

積は 0.0097 km ，最大水深は 0.8 m で，1646 年に新閾値などの条件による DO の生産の減少などを考慮

田灌漑のために造られたため池である。

して考察していく必要があると考えられる。

当団体では，前述の通り，定期的な観測を行い，隼人池の中心部において水温，電気伝導度（EC），
pH，雲量，透視度を現場での機器観測，DO については，現場で固定作業を行った後，実験室にてウィ
ンクラー・アジ化ナトリウム法で分析した。また，
不定期ながらクロロフィル a の観測も実施してきた。
本研究では，これらの資料に加え，2022 年 7 月

表１

日射量と光合成量の関係

日照時間 日射量
観測日
h
MJm-2
表層水 2022/7/25
6
18.19
2022/7/26
5.6
15.03
2022/7/27
1.6
9.92
2022/7/28
4.1
14.85
2022/7/29
3.714.8
水深 2022/7/25
618.19
0.6m 2022/7/26
5.6
15.03
2022/7/27
1.6
9.92
2022/7/28
4.1
14.85
2022/7/29
3.714.8

純光合成量 呼吸量 総光合成量 純生産量
㎎L-1
mgL-1
mgL-1
mgL-1
0.37
0.15
0.52
2.78
0.45
0.32
0.78
-0.23
0.49
0.14
0.63
-2.19
0.82
0.09
0.91
6.77
0.79
0.21
1
5.1
0.3
0.25
0.54
-0.63
0.21
0.14
0.35
-2.7
0.56
0.25
0.8
1.95
0.49
0.19
0.68
2.44

25 日～29 日に観測を実施し，表層と水深 0.6 m（底部）において 9:00・12:00・15:00 に水温や水中照度などの測定と，光合成量の測定を考慮し，明ビン・
暗ビンによる各日 6 時間，表層・底部に設置されたDO の測定も実施した。
３．結果および考察
隼人池の観測データに基づく DO について，2017

図１

年 1 月～2021 年 9 月の長期的変動について図 1 に示

143

DO の長期的変動

P-35

琵琶湖に流れ込む水
愛宕真

大阪市立南大江小学校 6 年
熊谷道夫

1．はじめにびわ湖トラス③流入河川の水温による琵琶湖の水温の変化

近年琵琶湖の水温が上昇していて、全循環が琵琶湖水量 275 億トン・流入河川水 39.3 億トン（年間）出来ない年がありました。そこれで、琵琶湖に割合

年間 3.5 億トン放流される生活・工業用排水を％水温℃利用して琵琶湖の水温を下げることができない

琵琶湖

86

10

か実験しました。

流入河川水

14

4

混合した結果9.1

2.材料と方法

温度変化

-0.9

①

表3

環境による水温変化の実験

河川水と湖水の温度の比較

すだれで被覆、黒布で被覆、何もかぶせないの 3

10℃－4℃＝6℃（琵琶湖と河川の水温差）

個の水槽を室外に置き、水温の変化差を調べた。

6℃÷9(-0.9×10)＝0.66(0.7)（水温差を温度変化で割る）（遮光性の高さを考え黒布にし、すだれは遮光と通気を選んだ。）
日

時間

気温

すだれ

黒布

何も無し

3．結果

12/30

10：12

9.6℃

12℃

12℃

12℃

①

1/1

10:29

9℃

6℃

5℃

1℃

かった。（実験したのが冬だったので保冷効果

1/2

10：17

5℃

6℃

4℃

5℃

があったのかも知れない。）

1/5

10：51

7℃

8℃

7℃

7℃

１/6

9：38

6℃

7℃

5℃

6℃

②

1/14

7：26

4℃

3℃

3℃

2℃

とができれば、川の水温は 0.1℃下がる。

1/19

7：33

3℃

3.9℃

4℃

4℃

1/22

14：06

7℃

8℃

7℃

7℃

③

1/27

13：00

10℃

11℃

10℃

10℃

湖の水温が 0.1℃下がる。

表1

黒布をかぶせた物が平均して水温が一番低河川に流れ込む処理水を約 1.2℃下げるこ流入する河川の水温を 0.7℃下げると、琵琶3 個の異なった水槽の水温変化

4．考察②流入河川水、冷やした処理水を混合した
流入河川水 39.3 億トン・処理水 3.5 億トン（年間）2021 年 1 月

2021 年 2 月

2021 年 3 月

2020 年 4 月

8.9

9.3

10.7

12.9

16.9

17.1

18.1

18.7

琵琶湖の

割合

5月

6月

7月

8月

9月

水温

％

℃

℃

℃

℃

℃

下水処理

河川の水温

91

11.5

21.9

28.7

25.5

20.4

水の温度

処理水

9

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

混合した結果

100

10.7

20.4

26.5

23.5

18.9

上記のように冬季の処理水の温度は琵琶湖の水

温度変化

-0.8

-1.5

-2.2

-2.0

-1.5

温の 2 倍近く高いので処理水を内湖等に放流し、（河川の水温

1.187

1.326

1.226

1.213

1.171

貯水して外気をあて冷やす。黒布で覆う等をす－処理水）÷

566

6

ると水温が下がるのではと思われる。

温度変化×10

今後熱量計算等をして考えていかなければなら(1.1875+1.3266+1.2266+1.2136+1.171)÷5＝1.22506（1.2）

ないと思っています。

表 2 河川水と処理水の温度の比較

河川の水温を下げる為には温排水を減らす、川沿いに木陰をつくる等の方法を色々考え、実験していきたいです。

144

P-36

べん毛モーターの仕組みを参考にしたロボットを作る*浅川透真 （洛南高等学校

1 年）

熊谷道夫（琵琶湖トラスト）
１．はじめに
私の将来の夢はロボット科学者になることだ。特に、ミクロの世界で活躍できるようなロボットを作

洗濯のり中
材質（長さ：24㎝、巻き数：6回） 直径(m m )針金

りたいと考えている。そこで、実際にミクロの世界

ステンレス線

で生きている微生物を模倣しようと考え、べん毛モ

真鍮

タイム（秒）
2.84

0.55

2.54
3.44

ーターについて調べ、同じ仕組みを再現させてみる銅線ことにした。

銅線

0.28

3.74

銅線

1.2

3.09

バクテリアの多くはべん毛を使い水中を自由に動いている。べん毛は、細長いらせん状の繊維である「べん毛繊維」、回転モーターである「基部体」、
回転をべん毛繊維に伝える「フック」の 3 つの部分

3.62

はんだ

0.8

3.66

ワイヤー

0.45

進まなかった

アルミニウム線

0.9

進まなかった釣り糸（ナイロン）
螺旋状にした釣り糸（ナイロン）から構成されている。私は、このべん毛モーターの釣り糸（P E)

仕組みを実際に再現し、観察した。また、べん毛繊

螺旋状にした釣り糸（P E)

0.57
0.45

13.12
7.3
糸が絡まった
糸が絡まったも効率的に水中を進むことができるのか実験を行

表２ 材質の異なったべん毛を用いた洗濯のり中
での移動時間った。

４．考察

維の形状や材質を変え、どのような条件であれば最水中では、太さ 0.55 ㎜の金属が比較的早く進ん

２．材料と方法
基部体をモーター、フックをゴム管で再現し、べん毛繊維の材質を変える実験を行った。水中（80 ㎝）、
洗濯のり 50％（30 ㎝）中を、べん毛モーター小型だ。それに対し、柔らかく、曲がりやすいはんだや
釣り糸は絡まってしまいうまく進まなかった。
洗濯のり中では全体的にタイムが落ちた。また、ボートが進むのにかかる時間をそれぞれ測定した。

洗濯のり中は抵抗が水中よりも多く発生するため、

３．結果

水中では絡まってしまったはんだも進むことがで

水中

きた。

材質（長さ：24㎝、巻き数：6回） 直径(m m )針金
ステンレス線
真鍮

さらに驚くべきことに、洗濯のり中ではナイロン

タイム（秒）
2.46

0.55の釣り糸でも進むことができた。洗濯のり中では回2.77

転するときにかかる抵抗が大きくなる。周囲の抵抗

3.28
3.21

が高い状態の中で、片側に強い回転力がかかると糸

0.28

3.69

が螺旋状になる。そのため、ナイロンの釣り糸は洗

1.2

5.38

はんだ

0.8

円を描くように進んだ

ワイヤー

0.45

進まなかった

アルミニウム線

0.9

銅線

釣り糸（ナイロン）
螺旋状にした釣り糸（ナイロン）
釣り糸（P E)
螺旋状にした釣り糸（P E)

0.57
0.45

濯のり中で推進力を得ることができたと考えた。

3.68
ゆっくりと後退した
5.53
糸が絡まった参考文献

糸が絡まったバクテリアべん毛モーター

表１ 材質の異なったべん毛を用いた水中での移動

145

https://www.biophys.jp/highschool/A-13.html

⽇本陸⽔学会第 86 回兵庫⼤会実⾏委員会
⼤会⻑:

佐川 志朗 (兵庫県⽴⼤学)

実⾏委員⻑:
実⾏委員:

⼟居 秀幸 (兵庫県⽴⼤学)
伊藤 雅之 (兵庫県⽴⼤学）
源 利⽂ （神⼾⼤学）
⾵間 健宏 （神⼾⼤学）
奥⽥ 昇 （神⼾⼤学）

⼤会事務局: ⽇本陸⽔学会 第 86 ⼤会実⾏委員会
E-mail: rikusui86@gmail.com

⽇本陸⽔学会企画委員会
委員⻑：鏡味 ⿇⾐⼦ (横浜国⽴⼤学)
委員：永⽥貴丸（滋賀県琵琶湖環境科学センター）
永坂正夫（⾦沢星陵⼤学）
⼤⼋⽊⿇希（四⽇市⼤学）
岡﨑友輔（京都⼤学）
内井喜美⼦（⼤阪⼤⾕⼤学）
⼟屋健司（国⽴環境研究所）

146

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・High sensitivity -0.1939℃/mV・Fast response t63.2=2.6 seconds at Static Water
・ Accuracy ±0.05℃ that exceeds Pt100 Class AA standard
・Low power consumption 27.6μW(Overall, Max)⽇本陸⽔学会 第 86 回⼤会 講演要旨集
発⾏年⽉⽇ 2022 年 9 ⽉ 9 ⽇(第 1 版)
編集・発⾏ JSLIM86 実⾏委員会
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