厚岸湖の栄養塩循環に果たすアマモの役割の数値モデルによる研究 ‑ 秋の観測についての報告‑
東京大学海洋研究所資源環境部門 大島 ゆう子［目的］
沿岸海域では、海藻や海草が大きな生産力を持ち、生長と枯死の繰り返しにより、海水中の溶存・懸濁有機物の収支に重要な役割を果たしている。また、沿岸部に生息する多くの生物の餌として利用されるだけでなく、生物群集の生息基盤として大きな役割を果たしている。しかし、近年、日本沿岸では急激な開発によりアマモ場が激減しており、その保全・修復のためには、藻場の複雑なプロセスと役割を総合的に明らかにすることが重要となっている。
Oshima(submitted) では、日本でも数少ない広大なアマモ場を有する北海道太平洋岸の厚岸湾・湖を対象にして、三次元物理−生物結合モデルをつくり、この生態系における４月の窒素・リンのフラックス、湖での収支を計算し、栄養塩循環におけるアマモ場の重要性を定量的に検討した。本研究では、Oshima(submitted) と同じ観測点で９月に観測を行い、春期と秋期の比較を行うことを目的とする。
［観測］
観測は、1997年９月17目から26目まで、図１に示す３測点で一日一回行った。主に観測できた日は、17, 18, 22, 24, 25, 26日、観測項目は水温・塩分・硝酸塩・リン酸塩・クロロフィルａである。各測点で表面（０m）、１m、Station 3ではそれに加えて３m、５m、7.5mの各層で水温と塩分をT‑Sメーター（Model 33 S‑C‑T meter, YSI) で測り、採水器（バンドーン型採水器，３リットル）で採水した。クロロフィルａは、研究室に戻ってからWhatman GF/Fフィルターで試水をろ過してN, N‑ジメチルホルムアミドで固定、蛍光光度計（Turner Designs 10R）で測定した。栄養塩はその場でDISMIC‑25（孔径0.45μm）でろ過してその日のうちに凍結し、後日Technicon AutoAnalyse Ⅱで測定した。
このほかに、別寒辺牛川の大別橋のそばの厚岸水鳥観察館のカヌー乗降場において、河川水の水温・硝酸塩・リン酸塩の観測を、上記の観測期間中に７回行なった。
水温については水銀温度計を用いて採水したその場で測り、栄養塩については厚岸湖での処理と同様に分析を行った。
これらの観測結果を表１〜５に示す。St. 1〜St. 3の観測は午前９時前後、別寒辺牛
川の観測は午後１時前後に行った。
表２の塩分を見ると、河口域であるSt. 1は当然のことながら濃度はかなり低いが、

図１：観測地点

湖中央部であるSt. 2は湾の水が入り込み、よく混合している。湖から湾へつながるSt.3の上層には、湖から流出した塩分の低い水がみられる。濃度的には４月の観測値とほぼ変わらない。表３にみられるクロロフィルaの値は、17、18目に全体的に高いが、これは測定機器のキャリブレーションにやや間題があったためと思われる。したがって、観測点間の相対的な関係をみるには十分であるが、絶対値としてはやや不確実であるかもしれない。22目から26日の値は沿岸域としては低くおさえられている。
これは、後にも述べるが、光照度の影響であると考えられる。河川水の硝酸塩（亜硝酸塩を含む）濃度がかなり高いが（表４）、河川水中の硝酸塩濃度が今回よりもずっと低かった春（9.1〜13μmol/l）と比較し、河口域であるSt.1の濃度には、同じくらいかもしくはやや少ないくらいの影響しか及ぼしていない。これは、春にくらべて河川流量が少ないためと考えられる。18日にSt.1で硝酸塩濃度が高いのは、17日にまとまった降雨があったためであろう。これに比ベ、河川水中のリン酸塩濃度は湖・湾内部とほぼ変わらない（表５）。春の観測値（1.5〜3.7μmol/l）と比ベ、少なめではあるが、さほどの相違はない。湖内部のSt.2および、湖水の流出のみられるSt.3の上層部でリン酸塩濃度が比較的高い。
［数値モデル］
厚岸湖内部での栄養塩収支をみるために、三次元物理・生物結合モデルをこの観測期間に適用した。モデルは４月の厚岸湖で以前に適用したものを用い、風・降水量はアメダスの観測値（観測所名：知方学）、光照度は光センサー（LI‑1000 データロ

図２：外力：a) 光照度, b) 降水量

ガー，Li‑COR, inc. ）を用いて測定した。河川流量は５t/sとし（沿海調査開発株式会社，1991）、それに降水量から計算した河川流出量を加算した。図２a）に光照度、図２b）に降水量を示す。アマモの生物量は初期値は0.4kg/m2 （dry weight）とし、１カ月で２割減少するものと仮定した（Aioi, 1981）。
図３はシミュレーションによる硝酸塩(a)とリン酸塩(b)の水平分布である。それぞれ、左側がアマモなしの場合、右側がアマモありの場合である。硝酸塩の濃度分布（図３a）を見ると、河川が主な供給源になっており、春期よりも河川水中の硝酸塩濃度が高いために、アマモの有無が厚岸湖内の硝酸塩濃度に春期よりもさらに大きな相違をもたらしている。それとは逆に、リン酸塩の場合（図３b）は河川からの栄養塩負荷は小さく、アマモがある場合はアマモの枯死により再生産される栄養塩が重要となっていることがわかる。

図３：シミュレーションによる水平濃度分布：a) 硝酸塩, b) リン酸塩

図４：St.2 におけるアマモを含んだシミュレーションの時系列と観測値：a) クロロフィルａ, b) 硝酸塩, c)リン酸塩

厚岸湖中央部の観測点であるSt. 2における時系列を図４に示す。a) がクロロフィルa、b) が硝酸塩、c) がリン酸塩で、それぞれ実線がアマモを含んだシミュレーションによる計算値、黒丸が表層水における観測値、黒四角が水深１mにおける観測値である。クロロフイルａのシミュレーションによる値（図４a）は、9月20目以降は観測値よりもだいぶ高くなっている。この相違は、植物プランクトンの種類の変遷などによる光適応能力の違いによるものではないかと考えられる。硝酸塩（図４b）は観測データがやや少ないものの、計算値と観測値はほぼ一致している。図２bの降水量と図４bの硝酸塩濃度の比較を行うことにより、図３aでも見られたのと同様な河川水による硝酸塩増化がわかる。リン酸塩（図４c）の場合は、計算値には日周変化以外には大きな変動はみられないが、観測値はいくつかの日変動を示している。
表６にアマモをいれなかった場合、表７にアマモをいれた場合の厚岸潮内部での栄養塩の収支（５目間の平均値）を示す。図３，４で示した栄養塩濃度は春期とさほど大きな相違はなかったが、アマモを含んだ栄養塩収支をみると、春期よりもおよそ一桁大きな値を示している。

表６：アマモなしの場合の厚岸湖内部での栄養塩収支（有効数字２桁）

最後に、９月21目のアマモを含んだ生態系モデルによる厚岸湖内の物質循環の流れを図５に示す。

表７：アマモありの場合の厚岸湖内部での栄養塩収支（有効数字２桁）

図５：９月21日の厚岸湖内での物質循環

［謝辞］
北大理学部附属厚岸臨海実験所所長の向井宏教授および実験所職員の方々にはや観測を行うにあたり多大な御助力をいただいた。また、北海道区水産研究所海洋環境部
斎藤宏明博士、河野時広博士には、御好意で光センサーを貸与していただき、その設置と運用に際して御助言いただいた。厚岸水鳥観察館の職員の方々には本助成金の手続きや河川水観測に際し、お世話になった。上記の方々に心から謝意を表する。
［参考文献］
Aioi, K. (1981): Production of Eelgfass, Zostera marina L., and Its Growth Types in
Subtidal Environments in Odawa Bay, Central Japan. A Dissertation, Presented to theFaculty of Science, Tokyo Metropolitan University for the Degree of Doctor ofPhilosophy
沿海調査開発株式会社 (1991) : 厚岸町管内漁場環境の現状.
気象庁 (1997) : 地上気象観測日表.
Oshima, Y., M. J. Kishi and T. Sugimoto: Evaluation of the nutrient budget in aseagrass bed. Ecological Modelling, (submitted)