平成29年度

鹿児島県水産技術開発センター事業報告書

赤潮総合対策調査事業−Ⅱ(赤潮対策技術高度化事業−１)
赤潮広域モニタリング高度化
中島広樹，宮田翔也【目的】
Chattonella 属や Cochlodinium 属などの赤潮により漁業被害の発生している八代海や鹿児島湾において，有害赤潮プランクトンの発生状況及び海洋環境を広域的に監視するとともに，赤潮プラン
クトンの増殖特性等の把握により赤潮発生機構を解明し，漁業被害の防止に資する。

【方法】
１

漁場環境のモニタリング調査
鹿児島湾の 12 定点（赤潮総合対策調査事業-Ⅰと同じ）及び八代海全域における 9 定点（図-1）において以下の項目を調査した。
調査項目：気象，海象（水温，塩分，透明度，水色）
水質※(DO,pH,NO ２-N,NO ３-N,NH ４-N,PO ４-P,
DIN,DIP,Si,Chl-a)
プランクトン（各層採水）※水質項目の略号の説明は，別稿「有害・有毒プランクトン情報伝達事業」に記載
図-1
２

八代海全域における調査点

赤潮発生動向調査（１）プランクトン発生動向調査
鹿児島湾で周年，八代海で 5 〜 9 月にモニタリングを行った。
（２）赤潮発生メカニズムの解明
ア

試験内容

八代海産の Chattonella 属（Chattonella antiqua）の増殖に及ぼす水温，光強度，珪藻類の Skeletonema 属（Skeletonema sp.）の影響及び相互作用について，人工培養した細胞株を用い，室内試験を実施した。試験区は，塩分 28 とし，水温を 18，20，23 ℃，光強度を 10，50，100 m-2-1

ol m s の 3 段階に設定して組み合わせ，Chattonella 属の単独培養，Skeletonema 属の単独培養，Chattonella 属と Skeletonema 属を混合培養した区を設定した（表-1）。試験開始時の細胞密度は，Chattonella 属，Skeletonema 属ともに細胞密度 100cells mL-1 の固定とした。
各試験区は，海水をろ過して滅菌した海水を用いて調整した f/2 改変培地に，試験管に 3 本ずつ準備し Chattonella 属と Skeletonema 属を設定した細胞密度となるよう接種した。照明は 14 時間明，10 時間暗周期とした。以上の条件で，14 日間の培養試験を行い，期間中の最高細胞密度及び対数増殖している期間の細胞密度を基に最小二乗法で比増殖速度を算出し，期間中の細胞密度の変化をそれぞれに対する混合割合による影響について平均値の差を検定した。
検定はフリーソフトの R を用い，あらかじめ F 検定で分散を比較し，母分散が等しいと推定平成29年度

鹿児島県水産技術開発センター事業報告書された場合は「t 検定：等分散を仮定した 2 標本による検定（Student の t 検定）」で，母分散が等しくないと推定された場合は「t 検定：分散が等しくないと仮定した2標本による検定（Welchの t 検定）」で行った。
表-1

培養試験区の設定（３）既存データ等を用いた解析
鹿児島湾の Chattonella marina 赤潮発生・非発生年における環境条件の違いを検討した。既存データで将来的にも同質なデータの入手が見込めること，海域を代表し得るデータであること，赤潮発生より以前に入手できることを念頭に，平成 12 〜 29 年（過去 17 年）の本事業調査定点⑪（牛根境沖）で得られた 1 〜 12 月の毎月の表層及び底層水温，表層塩分，表層 DIN 濃度，湾奥部 9 定点の月別平均透明度，気象庁統計情報による溝辺アメダスにおける毎月の降水量および年間降水量，牧之原アメダスにおける毎月の平均気温，鹿児島市で観測された月平均全天日射量，鹿児島湾内で河川流量が最も多い天降川の湯田橋観測所における月別流量（河川課提供），C.marina 初認日，入梅日（計 12 要素のデータ）を解析に使用した。
まず，鹿児島湾の年別赤潮発生状況から「大規模発生年」，「小規模発生年」，「非発生年」の３パターンに類型化し，それぞれ環境条件データとの関連性を解析した。なお，「大規模発生」は，最高細胞密度 100cells/mL 以上，赤潮継続日数 10 日以上を満たすものとした。パターン１では「大規模発生年」に対し「小規模発生年」と「非発生年」を合わせたグループを，パターン２では「大規模発生年」と「小規模発生年」を合わせたグループに対し「非発生年」を比較した。次に，類型別に各要素の差を，Welch の t 検定及び Mann-Whitney の U 検定によって統計処理した。その後，使用されたデータのうち，要素間の多重共線性を考慮し，互いの相関関係がない／弱いグループに分け，各要素の分布形状や等分散に考慮し，「線形判別分析」を行った。

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鹿児島県水産技術開発センター事業報告書【結果及び考察】１

漁場環境のモニタリング調査
鹿児島湾，八代海の海象及び水質については，別稿「有害・有毒プランクトン情報伝達事業」に記載
２

赤潮発生動向調査（１）プランクトン発生動向調査
鹿児島湾，八代海のプランクトンの発生状況については，別稿「有害・有毒プランクトン情報伝達事業」に記載（２）赤潮発生メカニズムの解明

ア 試験：Chattonella 属の増殖に及ぼす Skeletonema 属の影響及び相互作用（最高細胞密度）Chattonella 属で最も最高細胞密度が高かったのは水温 23 ℃，光強度 10 µmol m-2 s-1，単独培養区の 5,642 cells ml-1 で，最も低かったのは水温 18 ℃，光強度 10 µmol m-2 s-1，混合培養区の1,229 cells ml-1 であった。Skeletonema 属で最も最高細胞密度が高かったのは水温 18 ℃，光強度 10 µmol m-2 s-1，単独培養区の 59,355 cells ml-1 で，最も低かったのは水温 23 ℃，光強度 50-2-1-1µmol m s ，混合培養区の 17,500 cells ml であった（表-2）。
Chattonella 属の細胞密度の推移を見ると，単独培養区では水温に関係なく，光強度 50，100µmol m-2 s-1 の区で増殖が早かった。光強度 10 µmol m-2 s-1 の区では増殖はゆるやかで試験開始5 日までどの水温でも細胞密度は 1,000 cells ml-1 未満であったものの，試験終了日に最も細胞密度が高くなった。また光強度 10 µmol m-2 s-1 を除いて 18 ℃区では 11 日以降，20 ℃区では 9日以降，23 ℃区では 7 日以降に細胞密度の減少がみられた（図-2）。
混合培養区でも，水温 18 ℃，光強度 10 µmol m-2 s-1 の区を除いて細胞密度の減少がみられた。
単独培養区と同様に光強度 50，100 µmol m-2 s-1 の区で増殖が早く，それらより遅れて光強度 10 µmol m-2 s-1 の区で増殖がみられた。水温 23 ℃の試験区では光強度 50，100 µmol m-2 s-1 で試験最終日に再び細胞密度の上昇がみられた（図-2）。
Skeletonema 属の細胞密度の推移を見ると，増殖に水温の違いによる大きな差がみられなかった。単独培養，混合培養ともに全ての水温，光強度で培養 1 日目以降に細胞密度の増加がみられ，高密度を維持した。しかし，光強度 10 µmol m-2 s-1 では増殖がやや緩やかで 5 日まで細胞密度 10,000 cells ml-1 未満であった。水温 23 ℃の試験区では，単独区，培養区ともに光強度 50-2 -1µmol m s 以上で試験 5 日以降に細胞密度の減少がみられた（図-2）。

Chattonella 属と Skeletonema 属の最高細胞密度を水温別，光強度別に比較すると，全ての水温，光強度で Skeletonema 属の方が Chattonella 属より 7.4 倍から 21.2 倍と有意に高かった（ｐ＜ 0.05）（図-3）。
Chattonella 属単独培養の最高細胞密度は，ほとんどの区で水温が高くなるほど細胞密度が高くなったが，光強度 50 µmol m-2 s-1 区での増加はわずかで，20 ℃が最も細胞密度が高くなった。
Skeletonema 属単独培養の光強度 10，50 µmol m-2 s-1 区は，水温が低くなるほど細胞密度が高く-2-1なったが，光強度 100 µmol m s では 20 ℃が最も細胞密度が高かった（図-4）。
Chattonella 属と Skeletonema 属の混合培養による相互作用を水温別，光強度別に比較すると，
Chattonella 属，Skeletonema 属ともに水温 20 ℃区の光強度 100 µmol m-2 s-1 を除く全ての試験

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区で単独培養区のほうが有意に高かった（ｐ＜ 0.05）（図-5）。
（比増殖速度）Chattonella 属で最も比増殖速度が高かったのは水温 23 ℃，光強度 50 µmol m-2 s-1，混合培養
区の 1.79 ind day-1 で，最も低かったのは水温 23 ℃，光強度 10 µmol m-2 s-1，単独培養区の 0.3
9 ind day-1 であった。Skeletonema 属で最も比増殖速度が高かったのは水温 23 ℃，光強度 50 µmol m-2 s-1，単独培養区の 2.02 ind day-1 で，最も低かったのは水温 20 ℃，光強度 10 µmol m-2 s-1，混合培養区の 0.96 ind day-1 であった（表-2）。
Chattonella 属と Skeletonema 属の比増殖速度を水温別，光強度別に比較すると，どの水温，光強度区とも Skeletonema 属の方が Chattonella 属より 1.4 倍から 3.6 倍と高く，全ての区で有意に高かった（ｐ＜ 0.05）（図-6）。
Chattonella 属単独培養の比増殖速度は，光強度が 10 µmol m-2 s-1 の区では水温による差はそれほどなかったが，光強度 50 µmol m-2 s-1 以上の区では，水温の上昇とともに高くなった。Skel-etonema 属単独培養の比増殖速度は，どの光強度の区でも水温 23 ℃区が最も高かった（図-7）。
Chattonella 属と Skeletonema 属の混合培養による相互作用を水温別，光強度別に比較すると，Chattonella 属の比増殖速度は水温 18 ℃，20 ℃，23 ℃でそれぞれ光強度 50 µmol m-2 s-1，光強度 100 µmol m-2 s-1，光強度 10 µmol m-2 s-1 の区で混合培養区の方が単独培養区より有意に高かった（ｐ＜ 0.05）（図-8）。
Skeletonema 属は，水温 18 ℃，光強度 50 µmol m-2 s-1 の区で単独培養区の方が混合培養区より有意に高かった（ｐ＜ 0.05）（図-8）。

表-2 Chattonella属とSkeletonema属の増殖に及ぼす混合割合の影響及び相互作用試験結果※最高細胞密度は各試験管の最高細胞密度を平均したもの平成29年度

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図-2 Chattonella 属と Skeletonema 属の細胞密度の推移

図-3 Chattonella 属と Skeletonema 属の水温別，光強度別の最高細胞密度（単独区）（＊：1<p<5，＊＊：0.1<p<1，＊＊＊：p<0.1）平成29年度

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図-4 Chattonella 属と Skeletonema 属の最高細胞密度の水温別，光強度別の比較(単独区での比較)

図-5 Chattonella 属と Skeletonema 属の最高細胞密度に対する相互作用（単独区と混合区の比較）（＊：1<p<5，＊＊：0.1<p<1，＊＊＊：p<0.1）平成29年度

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図-6 Chattonella 属と Skeletonema 属の水温別，光強度別の比増殖速度（単独区での比較）

図-7 Chattonella 属と Skeletonema 属の比増殖速度の光強度別の比較(単独区での比較)（＊：1<p<5，＊＊：0.1<p<1，＊＊＊：p<0.1）平成29年度

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図-8 Chattonella 属と Skeletonema 属の比増殖速度に対する相互作用（単独区と混合区の比較）（＊：1<p<5，＊＊：0.1<p<1，＊＊＊：p<0.1）（まとめ）
今回の試験において，Chattonella 属の単独培養では光強度が弱いと最高細胞密度が高くなり，最高細胞密度は 3,000 cells mL-1 以上となった。しかし，混合培養では光強度が弱いと最大細胞密度は低くなり，最高でも 2,725 cells mL-1 であった。
このことから，Chattonella 属は光強度が低く，水温が高いと，Skeletonema 属との混合による増殖抑-2-1制を受けやすいと考えられる。しかし，水温 20 ℃，光強度 10，50 µmol m s の区で最高細胞密度が混合培養区に比べ，単独培養区では有意に高かったものの，光強度 100 µmol m-2 s-1 の区では最高細胞密度に有意な差はみられなかった。このことから，強光下だと，Chattonella 属は，Skeletonema属との混合による抑制効果が少ないものと考えられる。

（３）既存データ等を用いた解析
C.marina 赤潮の発生時期は主に 5 月下旬から 7 月中旬であった。赤潮発生−非発生間で統計的に有意な差が認められたのは，パターン１においては，Welch の t 検定で 13 要素（p ＜ 0.05），MannWhitney の U 検定で 10 要素（p ＜ 0.05），パターン２においては，Welch の t 検定で 12 要素（p ＜0.05），Mann-Whitney の U 検定で 8 要素（p ＜ 0.05）であった。抽出された要素は，両検定間及び両パターン間においてほぼ共通していた。
パターン 1 及びパターン 2 で両検定において有意差があった環境因子の中で 8 月及び 11 月の全天日射量などいくつかの要素が抽出されたが，赤潮発生時期を過ぎた頃の環境因子であることから，赤潮発生に直接結びつく要因の可能性が低いと考え，今回の解析要素からは除いた。
両検定で有意な差が認められた要素（図-9）を確認すると，パターン１では，発生年・非発生年において冬季平均気温（2 月）に顕著な違いが認められた。これは昨年度の解析でも得られた結果である。2 月は年間で気温が最も低くなる時期であり，平均気温が低くなると発生年となる傾向があることから，シストの休眠解除に影響していた可能性が考えられた。また，発生年は 6 月の透明度及び平均気温，1 月の河川流量が低い傾向が認められた。今年度の解析から加えた環境因子のうち，5 月の表層塩分が発生年において有意に高い結果が得られた。以上のことから，1 月の河川流量及び 5 月の表層塩分並びに 6 月の環境要因の多少が，5 月下旬から 7 月中旬に赤潮化することが多い
C.marina の動態に関わっていた可能性が考えられた。パターン２では，パターン１と同様に 1 月の

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河川流量，6 月の環境要因（透明度，平均気温）が発生年において低く，5 月の表層塩分が発生年において高い傾向であった。抽出された要素が両パターン間においてほぼ共通していたことから，C.marina の大規模赤潮発生には他の環境因子が影響したと推察された。
使用されたデータのうち，要素間の多重共線性を考慮し，互いの相関関係がない／弱いグループに分け，各要素の分布形状や等分散に考慮し，解析方法は，「線形判別分析」とした。これらのグループから要素を選択し，判別分析を行った結果のうち，代表的な解析例として，「1 月の河川流量と 6月の平均気温」と「5 月の表層塩分と 6 月の透明度」を用いた解析結果を図-10 に示した。これらによると赤潮発生予測の判別率は，それぞれ 100 ％，約 94.4 ％であった。
今年度の解析結果から，鹿児島湾における C.marina 赤潮の発生年は，1 月の河川流量， 6 月の透明度及び平均気温が低く，5 月の表層塩分が高いという特徴を有する可能性が高く，これらの組み合わせにより赤潮の発生を予察できる可能性が示唆された。

（要約）
鹿児島湾の C.marina 赤潮発生・非発生年における環境条件の違いを検討した。平成 12 〜 29 年（過去 17 年）の本事業調査定点⑪（牛根境沖）で得られた 1 〜 12 月の毎月の表層及び底層水温，表層塩分，表層 DIN 濃度，湾奥部 9 定点の月別平均透明度，気象庁統計情報による溝辺アメダスにおける毎月の降水量および年間降水量，牧之原アメダスにおける毎月の平均気温，鹿児島市で観測された月平均全天日射量，鹿児島湾内で河川流量が最も多い天降川の湯田橋観測所における月別流量（河川課提供），C.marina 初認日，入梅日（計 12 要素のデータ）を解析に使用し，Welch の t 検定，Mann-Whitney の U 検定及び線形判別分析を行った。
その結果，鹿児島湾における C.marina 赤潮の発生は，1 月の河川流量，5 月の表層塩分， 6 月の透明度及び平均気温の組み合わせにより予察できる可能性が示唆された。

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図-9 鹿児島湾における C.marina 赤潮発生年の特徴解析例(2月の平均気温はパターン１のみ有意差あり)

図-10 鹿児島湾における C.marina 赤潮の発生判別（線形判別）結果例
使用データは，天降川の湯田橋観測所における1月の流量合計と牧之原アメダスの6月平均気温，St.⑪における5月の表層塩分，湾奥部9定点における6月の平均透明度。色付きが発生年，× が非発生年を示す。