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閉鎖性海域における水界生態系機構の解明及び保全に関する研究

プロジェクト研究の紹介

竹下 俊二

 内湾の多くは古来、漁業、利水、海運等に活発に利用され、その恩恵・価値は計り知れない。しかし、産業の発展や都市化の進展による人口の集中が相まって、湾内への有機物、窒素、リン等の流入汚濁負荷が増大し、富栄養化を招来してきた。その結果、赤潮や青潮現象に見られる水界生態系破壊が発生しており、海域のもつ自浄作用の低下も観測されている。これらによる水産への被害はもとより、海岸域の開発、利水、海運、レクリエーション、景観等の多様な機能への悪影響が社会問題化しつつある。このような背景のもとに、本特別研究は、平成3年度から4年間の計画で開始している。この研究では、(1)閉鎖性海域における内部生産の評価と抑制、(2)水界生態系機構と外的要因の変化との関連、(3)閉鎖性海域の環境評価の3つのサブテーマについて検討を行い、内湾生態系を保全し、湾岸を含む貴重な内湾域の価値を損なわないための内湾の環境保全・管理等環境行政に寄与し得る科学的知見の蓄積を目的としている。

 閉鎖性海域での水質環境基準達成率は依然として低いレベルにある。海域の有機性汚濁の原因は河川を通じて陸域から流入する有機物のほかに海域内で主として植物プラクトンの増殖によって生産されるいわゆる内部生産有機物(内部生産COD)に由来するものがある。この内部生産CODは海域の全CODの 40〜60%を占めており、極めて重要な汚濁因子である。海域の環境基準は現在CODで規定されている。これに対し、内部生産の評価や海水中の窒素、リンの削減効果の評価には植物プランクトン等の有機物生産者(一次生産者)を構成しているクロロフィルa量が指標として用いられる。また、最近これまで見過ごされてきた微小な生物群集(ピコプランクトン、従属栄養渦ベン毛藻等)が海域生態系で極めて大きな役割を演じていることが指摘されており、内部生産CODに関連する有機物の生成や分解過程を明らかにするため、微小生物群集の動態も検討課題とする必要がある。この他、底層で溶存酸素の少ない水深では硫化水素をはじめ、金属等による還元剤が多く存在するため、COD値が有機物の指標になり得ないことがある。そこで、(1)閉鎖性海域における内部生産の評価と抑制に関する研究では、(1)内部生産CODの値や窒素、リン削減効果を正確に評価するため、COD、クロロフィルa、全有機炭素等の測定値相互の関連を明らかにし、(2)内部生産力に及ぼす無機栄養塩(窒素、リン)の削減効果を評価するために、現場海水を用いた生産力測定法で窒素、リン濃度と内部生産力変動の関係を求める。また、(3)一次生産者中のピコプランクトン動態把握に関する研究では、ピコプランクトン(特に、ラン藻)の発する特有な蛍光を蛍光顕微鏡を用いて観測し、さらに現場環境変動との関連で解析する。そして、(4)微小生物食物連鎖に関する研究では、ピコプランクトンの増殖に及ぼす栄養塩類(窒素、リン等)の影響評価と従属栄養渦ベン毛藻によるピコプランクトン捕食過程の解析ならびに摂食速度の定式化を目標としている。

 内湾域の汚濁が極度に進行した例が無酸素水塊の形成である。無酸素水塊は、青潮として大きな漁業被害をもたらすばかりでなく、底生生物群集や干潟・河口域において付着生物群集に壊滅的被害を与え、海域のもつ自浄作用を大きく損ない、ヘドロの堆積にも強く関与する。そこで、サブテーマ(2)水界生態系機構と外的要因の変化との関連に関する研究では、この無酸素水塊の動態・形成機構の解明を目指している。まず、(1)無酸素水塊動態に関する調査研究では、無酸素水塊形成とそれに伴う各種バクテリアの消長や無酸素水塊と温度躍層・塩分躍層との関連を、現場海域調査を通じて明らかにし、(2)無酸素水塊形成機構に関する実験的研究においては、室内実験において有機物・各種バクテリア・酸素・還元態イオウの消長を検討し、無酸素水塊形成過程を生物・化学的な側面から解析する。(3)無酸素水塊の移動・消長に関する研究では、内湾密度流装置を用いて底層に存在する無酸素水塊の湧昇流を室内で再現するとともに、(1)、(2)で得られた知見をもとに数理モデルを構築し、青潮発生時の海洋構造、着色機構を解明する。

 (3)閉鎖性海域の環境評価に関する研究では、湾岸域は利水、水産資源供給の場などとして経済的価値を持つだけでなく、自然環境及び生活環境としても多様な価値を持つ。湾岸域でのこれらの価値を律する環境質の項目は数多くあるが、このうち水質やそれによる生態系破壊の社会・経済的影響を適正に評価する必要がある。ここでは、サブテーマ(2)で得られる現象解明モデルの結果を踏まえ、海域とその変容についての評価にかかわる住民の意識調査を行い、湾岸域の価値の意味付けと環境保全対策の評価との関係を明らかにしたい。

 本研究は、それぞれ野外調査、室内実験、数値シミュレーション手法で構成されている。これら三者は相互に関係し合うことによって、個々の研究がより詳細に究明されることは言うまでもないが、とりわけ最も基本的な野外調査の重要性を痛感している。幸い、東京湾に隣接した地方自治体のご協力によって海域の定期合同調査も緒についたところであり、今後はその他関連地域との共同研究を推進していきたいと考えている。

(たけした しゅんじ、地域環境研究グループ海域保全研究チーム総合研究官)