宮城教育大学環境教育研究紀要 第２巻

環境教育素材としての微小生物ときれいな水―― 市 販 自 然 水 を 用 い た ボ ル ボ ッ ク ス の 培 養 ― ―見上一幸＊・村松隆＊・黒川浩也＊

Clean water and microorganisms as teaching materials for environment education: Culture of Volvox
in natural mineral water on the market. Kazuyuki MIKAMI, Takashi MURAMATSU and Kouya KUROKAWA (EEC,Miyagi University of Education, Sendai, Japan)
Abstract: Water is one of the most important constituents of environment for life. In the class ofenvironmental education at school, children often think about purification of the polluted water inlakes and rivers. However, children may not have enough time to consider what is clean or healthywater for life. They sometimes confuse biologically polluted water with chemically polluted one.
The present paper shows that the clean water good for human being is not always good for other organisms.
We investigated here the possibility of natural mineral waters on the market as teaching materials
for environmental education.

The result obtained are followings.

（ １ ） There are different

qualitatively and quantitatively in their chemical components among the natural mineral waters thoseare good to drink on the market. Children can learn that the differences in chemical components reflect
the geology. （２）The microorganism such as Volvox is very sensitive to the quality of the water.
We cannot keep it alive for long time in distilled or ultra―pure water. The microorganism can bealive in some balanced salt solutions. Volvox lived and grew in some mineral waters but not in others
provably because of the high concentration of Mg2+ and Ca2+. （３）Moreover, the relationship between
growth of microorganisms and quality of water is available to learn the roles of soil, for example,
source of supply of mineral required for its growth.
Keywords： water analysis, natural mineral water, Volvox, teaching material, environmental education

１．はじめににきたいない水や汚れた水に対する相対的な言葉と地球が水で満たされた太古の時代から現在まで、水して概念的に捉え、具体的にはあまり考えようとしは地球を循環し、その間に多くの物質を溶かして海てこなかったように思われる。また、身の周りに汚に運ぶ役割を果たしてきた。生命にとってこの水は濁の少ない、飲料として用いることのできる自然水不可欠の環境要因である。水を考えるとき、これまを得る場所がきわめて少なくなってきている。そこ

での環境教育教材は、美しい自然の川や湖での自然で、化学的に言う純度の高い水ではなく、人にとっ体験活動、あるいは環境汚染の問題と結びつけた水てそもそも自然の「きれいな水」がどのようなものの浄化や人間生活の在り方などを扱う教材が多かっかを考える教材の必要性を感じた。現代の生活は、た。我々はこれまでいろいろな水質環境と微小生物上水道に依存している。この水も地球上の水循環のを環境教育教材として検討してきた。その結果､ き中で雨や雪として地上に供給された水が、地表を、れいな水あるいは地中を経てきた水である。そこで、水と生とは何かを考えるための素材が少ないことに気づいた。多くの人は「きれいな水」を単物という観点から、いわゆる「きれいな水」につい――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――*宮城教育大学教育学部附属環境教育実践研究センター‑7

て考えることが、地球環境の中での水と生命を理解（１）使用した自然水をするのに大切であると考え、本研究では水と微小本培養実験には、市販の自然水（ナチュラルミネ生物という観点から環境教育のための素材の検討をラルウォーター）として、商品名「六甲のおいしいおこなった。

水｣（採水地；兵庫県六甲)、「龍泉洞の水｣（採水地；

近年、身近な場所からきれいな自然水を入手する岩手県)、「仙人秘水｣（採水地；岩手県)､｢SPA｣（採のが難しくなる一方で、ナチュラルミネラルウォー水地；ベルギーのスパ)､ 「Volvick｣ (採水地；フラターが広く市販されるようになった。それだけ安心

ンスのVolvic)､「Evian｣(採水地；フランスのEvian)､して飲める水が身近な自然から消えたということで「 南 ア ル プ ス ｣ ( 採 水 地 ； 山 梨 県 白 州 町 ) ､ 「 S.

もある。この状況は、つい 15 年も前の日本では予BERNARDO｣( 採水地；イタリアの St.

想できなかった。この市販ミネラルウォータは、教「 Vittel 」 ( 採 水 地 ； フ ラ ン ス の Vittel) ､材微小生物の培養にたいへん便利である。生物学に「 Laurentians ｣(採水地；カナダの Laurentians)､おける学術研究では、蒸留水や脱イオン水を用意し「Valvert｣(採水地；ベルギーの Andenne)、水道水て、それぞれの生物種に適した質と量の塩を溶かし（採水地；仙台市）の計 12 種について調べた。多て用いる。しかし、学校現場で調整するには費用とくの商品表示において自然水をナチュラルミネラル手間がかかり、準備に困難を伴う。このような教育ウォータとしていることから、本論文においても、現場からの問い合わせに対して、曾てはきれいな川そのように呼ぶことにした。対照実験用としては、や池の水を使うことを薦めていた。しかし近年、特脱イオン水（100ml）に赤玉土（40g）と炭酸カルシに環境の汚染や開発によって身近にそのような場所ウムを少量加えてオートクレーブした後の上澄み液を得るのが難しくなってしまった。また、水道水はを用いた（見上・阿部、1992)。

残留塩素のために、そのままでは使えない。こうし（２）水質分析の方法

Bernardo)､た状況の中で、自然水が広く市販されるようになり、ナチュラルミネラルウォータの水質分析には、ダコンビニエンス・ストアでいつでも買えるようにな

イオネックス・イオンクロマトグラフ DX‑120、CS‑

ったことから、教材用の微小生物の培養にはこの自12 陽イオンカラムおよびオートサップレッサ CSRS‑然水を薦めている（見上、1993)。

２を使用した。

しかし、この自然水をボルボックスの培養に使用（３）使用した生物種と培養法したところ、商品によってボルボックスの増殖に違本培養実験に用いたボルボックス Volvox sp. は、いがみら、ボルボックスが外液環境にたいへん敏感

宮城県内で採集されたもので、ボルボックスを材料であることも分かった（見上・黒川、1994；渡部、として維持するための培養は、脱イオン水（100mｌ）1995)。そこで、本研究では、いわゆる「汚濁」のに赤玉土（40g ）と炭酸カルシウムを少量加えてオ起こる前の きれいな水"についても、微生物によートクレーブし、0.1 ％ハイポネックスを加えたもっては適不適があり、環境教育のための素材としてので行った（見上・阿部、 1992)。実験にあたって使用できるのではないかるのではないかと考えた。

は、この培養を軽く遠心し、個体密度を上げて使用ボルボックスの増殖と自然水との関係について検討した。このボルボックスの液 1mｌ ずつを、ナチュを行い、人間の飲料として適した水でも溶けた物質

ラルミネラルウォーター 70mｌの入った三角フラスに違いがあり、微小生物にとっては適当でないもの

コ（100mｌ）に加え、20±1°C で、12 時間明期―12もあることを示そうとした。なお、本論文では自然

時間暗期のサイクルで培養を行った。明期には、30W水の中でのボルボックスの成長の結果を示したが、蛍光灯２本の下、約 4,000lx の光が当てられた。

これはあくまでもボルボックスの培養という限られボルボックスを植えて１日後､３日後､１週間後、た目的のための検討結果であり、人の飲料として良２週間後、および１月後に個体数を計測した。計測不良に関して言及しているものではない。

にあたっては、ボルボックスが容器内で十分に分散するよう、三角フラスコを静かに振って撹拌し、そ２．材料と方法

こから１mｌをとり、デプレッションスライドグラ‑8ス（深さ約５ mm のホールグラス）に１滴ずつ分注した。実体顕微鏡下ですべての個体を数え、１m ｌ倍あるいはそれ以上の濃度であった。Mg 2+ 濃度につあたりの総数を計測し、個体数計測にあたっては、

いては、Evian、Laurentians、Vittel と、これも若い小さな個体も、娘群体を内に持つ大きな個体も外国産のものが高い値を示したが、イタリア、ベルそれぞれ１個体として扱った。

ギー、フランス産のものは低い値を示したことを考えると、Mg 2+はフランス、ベルギー地域だけが高い

３．結果と考察とはいえず、より限定された地域の地質と大きな関（１）市販ナチュラルミネラルウォータの組成比較わりがあると考えられる。Ｋ+ については、Volvick

市販ナチュラルミネラルウォータの塩類等の組成が高く、測定値では、Vittel や白州町もが高い値は、それぞれの商品ラベルに表記されている（表１)。

を示した。Na +にいては、六甲(Rokko)が非常に高く、それらの多くは、中性あるいは弱アルカリ性で、Ca +2、つづいて、Volvick、仙台市水道水、Vittel とつづMg 2+、K +、Na + などの陽イオンの濃度は、高いものく。ベルギーの Spa は、これらのイオンの種類につから低いものまでさまざまである。実際の組成がこいては、いずれも溶けている量が少ないのが特徴でれらの表示の通りであるかどうかを確認するため、ある。

イオンクロマトグラフィーにより水質の分析を行っ

微小生物の生存や成長との関係を調べるためには、2+2+++4+2+た。分析は､ Ca ､Mg ､K 、Na の他に、NH 、Li に2+2++

これら以外の陽イオンや陰イオンの他、微量元素に+ついても行い、その結果、 Ca 、Mg 、K 、Na につついても調べなければ十分な論議はできないのであいてはそれぞれ商品表示に近いものが得られた（表るが、今回の結果は、ラベル表示の数値の確認とい１)。
これらナチュラルミネラルウォーターの中で、う意味を持たせたので、表のような種類に限って測Ca 2+濃定した。ただ、NH 4+については汚染を示す指標でも度の高いものとしては、Vittel､Evian、Andenne とあるので測定を行った。NH 4+はきれいな水には存在

いずれもフランス、ベルギー地域の水で、国産の２原産地
pH
7.4

Ca24.0

兵 庫 県Rokko
岩手県 A 8.5‑8.8 10
岩手県 B 弱アルカリ 35.2
フランス 7.278
Evian
フランス 7.0
9.9Volvick
ベルギー
3.5
Spa
フランス 7.5
91.0
Vittelカ ナ ダ 7.8
38
Laurenti
ans
イタリア
45.5
S.
Bernardo
ベルギー 7.7
67.6
Andenne山梨県白 7.0
10
州町
仙 台 市
(水道水）

ラベル表示
Mg
K
Na
5.7 0.3 18.0

その他

Ca
Mg
26.68 5.21

測定値(ppm)
KNH4 NaLi
0.28 0.00 17.05 0.00

<10.4
2.2 0.3
2412.62.356.1 5.7

9.4

重炭酸塩;375mg/l,塩化物；4.5, 81.72 25.93 0.85 0.00 6.03 0.02
硝酸塩;3.8,硫酸塩;1010.18 7.28 6.29 0.00 11.26 0.00

1.3 0.5

3

硬度 14 軟水

4.03

1.43 0.32 0.00

3.14 0.01

19.9

7.3

鉱泉水； 105.0

99.37 20.71 4.81 0.00

7.99 0.09

43.09 22.20 1.95 0.00

6.32 0.00222

蒸発残留物；27‑40mg/l

60.76 0.16 0.61

CO2 ;137.69, Cl; 0.64, S; 2.98, 48.51
Si; 3.70, N; 1.75

0.69 0.19 0.00

0.95 0.00

2.00.71.972.45

1.83 0.39 0.102.53 0.00

1.5

2.64.79.64

1.52 4.47 0.06

3.79 0.00

8.36

2.03 0.69 0.00

8.03 0.00

表１ 市販ナチュラルミネラルウォータの成分‑9しないはずであるが、今回の我々の測定では、一部

玉土抽出液）とほぼ同じ増殖が見られたが、Vittelの自然水にわずかながら検出されたことが気になる。

や Laurentians では、Evian の結果と同じように、（２）ナチュラルミネラルウォータとボルボックス顕著な増殖は認められずに個体数の減少が起こった。の増殖先行研究である「水中微小生物の簡易培養法の検討」を行った際には、国内産３種と外国産３種、計６種のミネラルウォータを用い、ボルボックスの増殖に適しているかどうかの検討を行っている（見上・黒川、1994) 。本研究では、新たに国内産１種と外国産３種、計４種のナチュラルミネラルウォータについて調べ、従来の結果と合わせて水質との関係を調べることとした。
ボルボックスは水田の水の中などで見つけること

図１ができ、水に溶けた塩類と光エネルギーを使って成ナチュラルミネラルウォータにボルボックスを入れたときの個体数変化長する植物性の微小生物である。
自然の水の中には、すでにボルボックスの成長に必要な養分は溶けてい（３）市販水にハイポネックスを加えた場合るはずである。とすれば自然水の中に入れ、光を照ミカヅキモやクンショウモを六甲や Volvic に入射するだけで成長するのではないかと考えられる。

れた場合、ミネラルウォータだけよりもハイポネッ

そこで、市販ナチュラルミネラルウォーターについクスを入れた場合の方が個体数の増加が顕著であって調べてみた。対照実験用としては、すでに知られた（見上・湯元、1995) 。そこで、ボルボックスにているボルボックスの培養に良好な液（脱イオン水

ついても、栄養分の追加により、増殖が促進される

100ml に赤玉土 40g と炭酸カルシウムを少量加えてかどうかの検討を行った（図２)。
（２）で良好と考

オートクレーブした後の上澄み液）を用いた。このえられた Volvic と Rokko、あまり良好と言えなか上澄み液を 70ml、２個の三角フラスコ（100ml）にった Vittel と Evian にハイポネックス（0.05％）

入れ、ボルボックスの培養 1ml を加え、個対数の変を加えたものを用いた。対照実験である赤玉土抽出化を調べた。この赤玉土抽出液では、個体数は３日液に同濃度のハイポネックスを加えた場合には、ボ間でほぼ倍化し、１週間増加の傾向を示した。２週

ルボックスの順調な増殖が見られた。しかし、Vittel

間後もやや増加かまたは同じであったが、４週間後と Evian だけでなく、Volvic と Rokko の場合にも、に減少した。六甲、岩手 A、岩手Ｂ、Volvick、Spa

間もなく減少傾向を示し、対照実験とは大きな違いは、土抽出液とほぼ同じ傾向を示した。すなわち、が見られた。このことは、ボルボックスがミカヅキ１週間後には倍化し、その後１〜２週間もわずかにモやクンショウモとは異なり、ハイポネックスを加増加したが、４週間後には減少傾向に転じた。しかえても増殖が促進されるわけではなく、逆に抑制さし、調べた６種類の市販水の中で、Evian だけはほれるということを示している。対照実験液で良好なとんど増加がみられなかった。したがって、これら増殖が見られたことは、赤玉土には、ハイポネック６種の中で、Evian を除く他のナチュラルミネラルスだけを加えた場合の増殖抑制を打ち消す効果があウォーターが、少なくとも２週間はボルボックス培ると考えられる。

養維持に用いることができるといえる。これらと同もっとも Evian を用いたときは、ミカヅキモやクン様の結果はすでに報告されている（見上・黒川、1994)。

ショウモでも、ハイポネックスを加えても加えなくではなぜ Evian だけが Volvox の培養に適していても増殖しない。Evian には、ボルボックスに限らないのであろうか。そこで、Evian, Spa, Volvic

ず、増殖を抑える要因のあることが示唆される。

以外のヨーロッパ産の自然水についても調べてみる（４）ボルボックスの生存・成長とナチュラルミネことにした（図１)。St. Bernardo は対照実験（赤ラルウォータの組成‑10では、ナチュラルミネラルウォータの中に Volvoxの培養に適しているものと適さないものがあることの原因は何であろうか。この問題を調べるために、
ボ ル ボ ッ ク ス の 増 殖 に 不 適 で あ っ た Vittel 、Laurentians、Evian の３種と、良好な結果の得られた Volvick、Spa､Rokko､Bernard の４種のミネラルウォータについて、その成分の組成を比較した（図３) 。 ボ ル ボ ッ ク ス の 成 長 が 不 良 で あ る Evian 、Laurentians、Vittel （図３−A〜C）は、Mg 2+と Ca 2+の濃度が高く、良好である Volvick、Spa、Rokko、
図２Bernard（図３−D〜G）は Mg 2+と Ca 2+の濃度が低い。

市販水にハイポネックスを加えたときの個体数変化

図３

ボルボックスの生存・成長とナチュラルミネラルウォータの組成‑11

（５）ナチュラルミネラルウォータに Ca 2+と Mg + を（６）水道水はどうか入れた場合の個体数変化

では、我々が日頃、飲料として用いている水道水

上記の結果から、Mg +、Ca 2+の濃度が高い液は、ボの組成は、どのようなものだろうか。殺菌のため塩ルボックスには適さないと考えられることから素が加えられているが、それ以外のイオン組成はどRokko に MgCl 2 と CaCl 2 を加えて培養液とした（図うなのであろうか。一部の陽イオンについて調べた

４)。ミネラルウォータ（Rokko）に何も加えない場

ところ、仙台市の水道水は、Spa に似ており、Evian合（図４‑Cont）に対して、MgCl 2 を５mg/l (図４，とは異なる結果を示した（図５) 。したがって、Mg +5‑Mg)加えても影響は認められなかったが、それ以や Ca 2+で見るかぎり仙台地域の水も日本産ミネッル

外の場合は増殖の低下が認められた。これらの結果

ウォータに似た組成であった。

が図２で得られた結果を十分説明できるとは言い難（７）土の役割

いが、Mg 2+ 、Ca 2+ 濃度が高い液は増殖を抑制すると過去の培養実験から、脱イオン水に土を入れた培いう考え方を支持する。表１の水に含まれる塩類等養液で、最適なハイポネックス濃度は 0.1 ％ であ2+の組成から考えると、 Ca 、Mg および重炭酸塩がった（見上・阿部、1992)。しかし､土を入れない場多い。また、今回調べなかった陰イオン物質や微量合は増殖せず､２週間で完全に消失した｡この土の効物質による可能性も残されているが、それを明確に果は､鹿沼土や赤玉土､黒土にみられ､人口のビーナはできなかった。

スライトや軽石には見られなかった。この土の働き

2+

今回得たボルボックス増殖の実験だけで Vittel、Laurentians、Evian が Volvox の培養に適さないことの唯一の理由が、高い濃度の Mg 2+、Ca 2 であるとは結論できない。今回の実験では、一部の陽イオンだけについて調べただけであり、陰イオンや微量で有効な物質の有無が影響しているのかも知れない。
いずれにしても、人が飲料としてして日常用いている水であっても、ボルボックスのような微小生物は、敏感にその化学的組成に影響を受けていることがわかる。

図４

図５

ミネラルウォータの陽イオン濃度
Ａ〜Ｃ；ボルボックスの成長が不良な水.
Ｄ〜Ｇ；ボルボックスの成長が良好な水.
Ａ，Evian Ｂ，Laurentians Ｃ，VittelＤ，Volvick Ｅ，Spa Ｆ，Rokkou
Ｇ，Bernard‑12

Ｃａ２＋とＭｇ＋の影響
ミネラルウォータ(Rokkou)に何も加えない場合（Cont）、CaCl 2 を 5mg/ｌ（5‑Ca)、15mg/l（15‑Ca）、MgCl ２を 5mg/l（5‑Mg)、15mg/l（15‑Mg）加えた場合についてボルボックスの増殖を調べた。

として、緩衝作用や必須微量元素の補給などが考え境教育教材として発展させることもできよう。

られる。ナチュラルミネラルウォターには、二つの学校の実験設備では、イオン組成を分析すること作用はわずかながらあると考えられるが、長期にわは難しい。そこで、自然水の組成等、化学的な性質たって多くの細胞を維持するには十分ではないと思がどのようになっているのかを知るにはラベルに表われる｡ナチュラルミネラルウォータだけでも増殖示されたもので指導するしかない。表示は法にしたがみられることは､渡辺（1997）によっても報告さがっているので、もちろん信頼に値するわけである

れている。土を入れておく場合には､土から物質がが、表示されたものをすべて鵜呑みにしないよう、長期間補給され､緩衝作用も長期間効果的であるこ

これらの表示が常に正しいかどうかに留意することとが考えられる｡今回のナチュラルミネラルウォタ

は消費者教育の視点からも、環境教育の視点からもーによる培養ではボルボックスは約２週間増殖し、大切である。

その後減少したことはすでに述べたとおりである。

自然水については、軟水と硬水ということで学ぶ。

この時の個体密度は、約 300 個体/ml であった。ハ地域のきれいな水は、大地を流れる過程で、さまざイポネックスと入れたままの土を用いたこれまでのまな成分を溶かし込み、地域の地質環境を反映して培養実験では、約 8 週間培養を持続でき､最高密度いる。そして湧水や地下を流れる水は、化学的につは 1,100 個体/ml を越えることもあった(見上･阿部､くった純水とも、また雨水とも異なることも理解で1992)｡今回､土を含まず､土の抽出液を用いた実験できよう。さらに、以上述べた素材を通して、人の飲は、約２週間で最高密度は 80 個体/ml に達し、そ料用として適した水であっても､生物にとっては適､の後減少傾向を示した。Volvox の継続培養時間を不適があることを学であろう｡ボルボックスが水質延ばすためならば、ナチュラルミネラルウォータ中環境に敏感で、水質環境を知る上で有用な教材生物の栄養塩類の量を考慮すると、培養開始時に植えるである一方、ミカヅキモやクンショウモ、ミドリム個体数を少なくすることが有効かもしれない。

シなど、ボルボックスに比べれば水質に敏感でない（８）純粋な水と自然水生き物もおり、生物種は多様であること、なども学

水中の微小生物の中には、ゾウリムシのように水ぶことができる。

質環境変化に強い生物と、アメーバやボルボックスなどのように水質には敏感なものもいる。アメーバ

謝

辞を新しいガラス容器に入れると溶液中に溶出した

本研究をまとめるにあたり、地質についての多くK+によって絶えてしまったという話もきく。自然ののご助言を戴いた宮城教育大学環境教育実践研究セ

水は、蒸気となって登り、雲になり、空気中の物質ンター長青木守弘氏に感謝する。また、実験を補助を溶かして雨となって降ってくる。これらの水は地をお願いした山田貴之氏にも感謝したい。本研究は、中に染み込み、地中を流れ、地中の物質を溶かして平成９〜10 年度文部省科学研究費補助金課題番号川となり、やがて海に注ぐ。生命は純水にいろいろ09558005 の補助を得ている。

な物質が溶けた水に依存して生活している｡純水の中に生物 は長く は生きていられない｡ボルボックス

引用文献にしても純水に移すと数日で死んで無くなる｡例え猪狩嗣元

1993

ゾウリムシの簡単な新しい培養

環境変化に強いゾウリムシであっても純水の中には

法生物教育

32,

267‑270.

長くは生きられない。純水はきれいな水と呼べるが、

見上

1993

学校における生物および環境教

生物によっては非常に過酷な環境水である。学校に育素材としての原生生物の確保

おける水環境素材としては、ここで述べたナチュラ

教育研究施設年報

29,

ルミネラルウォータ、活性炭などを用いたろ過装置

見上倫子

を通した水、水道水、煮沸水道水など、いろいろなとしての 「水田 の微小生物」（Ⅱ）ボルボックスのきれいな水がある。これらについて、アメーバ

一幸

一幸・阿部

簡単な培養法の検討やボルボックスなどの生存や増殖を調べるなど、環設年報‑1328,

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‑14