陸域から供給されるケイ素の歴史的変遷と
干潟生態系の群集構造に与える影響(その3)

九州大学 大学院工学研究院

助教藤林 恵

この度、令和５年度若手研究者活動支援制度に採択いただきました。一昨年、昨年度に引き続き、3回目の採択になります。私は水圏生態系における脂肪酸の動態や役割に関心があり、最近ではとくに高度不飽和脂肪酸であるエイコサペンタエン酸（EPA）に注目して研究を進めております。EPAは主に珪藻によって合成され、食物連鎖を介して生態系に供給されますが、餌として供給されるEPAが水生動物の種数やバイオマスの制限因子として顕在化しうる可能性が見えてきました。そこで、EPAが生態系の健全性に与える影響について、湖沼や内湾などを対象として調査・研究を行っております。加えて、本研究助成に採択していただいたことをきっかけに、一昨年から取り組んでいるのが、EPAの生産者である珪藻にとって不可欠な栄養素である溶存態ケイ素（DSi）の動態に関する研究です。

昨年度までの研究課題では、福岡県を流れる瑞梅寺川を対象として、ダム、下水処理施設、河道内植生が流域のDSi動態に与える影響を調べました。その結果、瑞梅寺川流域では、瑞梅寺ダムの運用が開始された1970年代以降、河口域の今津干潟に対するDSi負荷量が減少していることが示唆されました。さらに、今津干潟の２地点で採取したそれぞれのコアサンプルから、ダム運用開始後に今津干潟の底生付着珪藻の生産性や多様性が低下した兆候があることが確認されました。三年目の本研究課題では、これまで同様に瑞梅寺川流域を調査対象地として、DSiの収支を定量的に評価することを目標としています。とくに、調査流域の土地利用の大部分を占める水田に注目した研究を進めます。さらに、今津干潟に対するDSi負荷量の変動が、今津干潟の底生付着珪藻の生産量や底生動物の二次生産に与える影響についても検討します。将来的には、DSi負荷量の変化が河口域の生態系構造に与える影響を踏まえて、生態系保全に考慮した流域管理を実現することが目標です。

本研究は今年度で3年目を向かえますが、水収支の計算、GISを用いた土地利用の解析、珪藻殻の解析など、私にとって新しい領域の技術や解析をアドバイザーの先生方はじめ共同研究者の方々のサポートを受けながら進めてくることができました。素晴らしい機会をいただき感謝申し上げます。今年度は集大成の年として、良い成果を出せるよう研究に取り組んでまいります。

季節変化を伴う牡蠣と微細藻類間における
必須脂肪酸組成の関係性 （2年目）

香川大学 農学部

研究協力員中國 正寿

この度は、EMECS令和5年度若手研究者活動支援制度助成金に採用を頂き大変にありがとうございます。現在、私は、香川大学農学部にて協力研究員として、播磨灘を中心に瀬戸内海の物質循環の研究に取り組んでおります。本研究テーマは、「季節変化を伴う牡蠣と微細藻類間における必須脂肪酸組成の関係性」です。牡蠣を含む海洋の生物は、エイコサペンタエン酸（EPA）やドコサヘキサエン酸（DHA）などの必須脂肪酸を豊富に持っています。必須脂肪酸は、魚類の生育に必要不可欠な栄養素で、魚類の成長率をよくすることが知られています。さらに、これらの脂肪酸は、私たちの健康にも重要な役割を果たし、動脈硬化を防ぐなどの効果があるとされています。海洋の食物連鎖では、DHAやEPAなどの必須脂肪酸は、微細藻類から始まり、高次栄養段階へと引き継がれていきます。牡蠣は、ろ過によって微細藻類を捕食するため、季節ごとに変化する微細藻類によって、牡蠣中の脂肪酸組成は、変化すると期待されます。実際に、脂肪酸組成の異なる餌を変えて牡蠣の飼育を行った先行研究では、餌の脂肪酸組成に牡蠣の脂肪酸組成が応答を見せ、必須脂肪酸の含有率が高い餌では成長率がよくなることが報告されています。しかしながら、現場環境下での牡蠣とその餌の微細藻類の脂肪酸組成が、どのように引き継がれているのかの知見は限られています。そこで、本研究では、どれくらいの量の微細藻類が、どのような脂肪酸を持ち、それがどのように牡蠣に引き継がれているのかを現場観測から明らかとすることを目的としています。さらには、牡蠣の身入りなどを合わせて測定することにより、脂肪酸組成の与える成長率などへの影響も追っていきます。これまでの餌環境の評価は、クロロフィル濃度などのバルク組成で語られることが中心でした。しかしながら、たとえ、餌の量が多かったとしても、そこに栄養がしっかりと含まれていなければ、その餌を食べる生物の良い成長は見込ません。本研究では、これまであまり確かめられてこなかった餌の質を評価し、より詳細な捕食者の栄養素の変化を追っていきます。本テーマは、今年で2年目を迎え、本年度は、長期的なデータから、詳細な解析を試みていきます。

二枚貝浮遊幼生の餌である微小珪藻類の生理・生態に関する
研究～浮遊幼生の活力や着底に与える影響と増殖特性の解明～

水産研究･教育機構
水産技術研究所 廿日市拠点/p>

研究員岡村 知海

昨年度に引き続き、「令和5年度若手研究者活動支援制度助成金」に採択いただき、感謝申し上げます。私は、国立研究開発法人水産研究・教育機構 水産技術研究所 沿岸生態システム部 漁場生産力グループに所属し、沿岸域の海洋環境と低次生物生産に関する研究に従事しております。 瀬戸内海では1980年代中頃以降、アサリをはじめとする二枚貝類の生産量が減少しています。二枚貝類は水産生物としてだけでなく、環境水を浄化する作用を有しており、健全な沿岸環境を維持するために必要不可欠な存在です。二枚貝類生産量が減少している要因として様々な因子が考えられていますが、餌料環境の変化がその一因として指摘されています。

これまでの当所の研究で、10 μm以下の珪藻類 (微小珪藻類) がマガキ浮遊幼生の餌として重要であり、その発生量が着底の成否を左右し、資源量に影響を与えることが考えられました。そこで昨年度、「浮遊幼生期の餌料環境の悪化は二枚貝類の資源量を減少させる」という仮説に基づき、現在の瀬戸内海における各種微小珪藻類の発生量を調査しました。その結果、アサリの生産が著しく低下した沿岸域において、アサリ浮遊幼生の餌として重要と考えられる特定の微小珪藻類の発生量が少なく、本仮説を支持するデータが得られました。しかし、各種微小珪藻類の発生量が二枚貝浮遊幼生に与える影響は調べられていません。そこで本研究では、各種微小珪藻類の発生量が二枚貝浮遊幼生の活力や着底の成否に与える影響を明らかにするために現場観測を行います。また、二枚貝類の生産環境改善策の策定のためには微小珪藻類の大量発生メカニズムの解明が必要になります。これまでの広島湾における観測の結果から、10 μm以上の珪藻類 (中型珪藻類) が大量発生した後、微小珪藻類が大量発生する現象を捉え、「微小珪藻類は中型珪藻類由来の有機物を利用する」という仮説が立てられました。そこで本研究では、この仮説を室内試験で検証し、微小珪藻類の大量発生メカニズムの解明に挑戦します。

最終的には、本研究で得られる結果を総合し、二枚貝類の生産にとって好適な沿岸環境に関する情報を提供するとともに、二枚貝類の生産低迷の原因を解析するための基盤情報を得ることを目標としています。得られる成果は、瀬戸内海にとどまらず、世界の二枚貝資源を持続的に利用できる沿岸環境の提示と健全な沿岸環境の維持に貢献できると考えています。

有明海における遡河回遊魚エツの産卵・回遊生態の解明と
保全に関する総合的研究(その2)

東京大学 大気海洋研究所

助教板倉 光

昨年度に引き続き、若手研究者活動支援制度助成金に採択していただきありがとうございます。私は、2014年に東京大学で博士号を取得後、神戸大学と米国メリーランド大学での勤務を経て、2021年12月より東京大学大気海洋研究所に所属しております。私の研究テーマは「環境変動に対する水産資源の応答機構の理解」で、特に魚類の多様な回遊型や生活史特性が環境変動下においてどのように個体群維持に寄与するのかに興味を持って日々の研究を進めています。これまで、ウナギ属魚類やストライプドバスといった海と川を行き来する通し回遊魚を対象とし、耳石分析やバイオテレメトリーを使って、分布・回遊・成長に与える気候変動や環境改変の影響を調べてきました。

本研究課題では、川で産まれ海で成長する遡河回遊魚エツの産卵・回遊生態の理解を通して、閉鎖性海域の環境や本種資源の保全に貢献するための調査を行います。閉鎖性海域である内湾–河口域生態系は高い生物生産・生物多様性を誇る重要な水域です。特に、汽水域に形成される高濁度域は、多くの水圏生物の生育場として不可欠な水域となっています。東アジアに広く分布するカタクチイワシ科エツ属魚類は、このような閉鎖性海域、特に高濁度域に強く依存し、海と川間を回遊するため、高濁度域の健全性や川と閉鎖性海域間の接続性を示す良い指標種になり得ると考えています。日本では、エツは有明海とその流入河川にのみ生息し、初夏に産卵のために川を遡上します。エツは限られた場所と時期にしか見られないことから「幻の魚」とされ、夏の風物詩として珍重されていますが、その漁獲量は長期的に減少傾向にあります。このような状況にもかかわらず、エツの生態情報は国内外を問わず不足しているのが現状です。そこで私は、有明海をモデルとし、耳石や環境DNA分析を用いて、エツの産卵河川、仔稚魚期の成育場ならびに回遊パターン、成長に伴う海での空間分布と生息環境、産卵河川間の接続性の程度を推定し、エツが指標する環境特性を生活史に沿って明らかにしていきます。将来的には、有明海産エツの資源動態機構の理解を通して、このシンボリックな魚の生態情報を指標とした東アジアの閉鎖性水域の保全や適切な資源管理の実現に貢献していきたいと考えています。

北海道厚岸湖のアマモ場における
透明細胞外重合物質粒子（TEP）の変動要因の解明(その2)

北海道大学 北方生物圏フィールド科学センター
厚岸臨海実験所

准教授伊佐田 智規

この度は、EMECS令和5年度若手研究者活動支援制度助成金に採択いただき有難うございます。私は、北海道東部にある厚岸湖・厚岸湾の植物プランクトンやアマモを対象に、沿岸域の炭素循環過程を明らかにする研究を行なっています。近年、沿岸浅海域におけるアマモやコンブといった海草・海藻藻場の光合成により吸収・貯蔵される炭素「ブルーカーボン」は、気候変動を緩和する機能として注目されています。日本は海岸線が世界第6位の長さを誇り、世界的にも主要なブルーカーボン貯蔵国である可能性が高いと考えられています。今後の気候変動を予測するためにも、藻場の炭素循環過程を正確に理解する必要があります。

本研究では、透明細胞外重合物質粒子（TEPs）と呼ばれるネバネバ物質に注目しています。0.4μm以上の酸性の粘性多糖類で、水中に漂う粒状有機物を凝集させる接着剤として機能します。マリンスノーの様な大型の凝集体を形成する場合もあり、海の深いところや海底へ沈降していきます。TEPsによる粒子の凝集は、海の中に炭素を閉じこめる重要な役割を果たすと考えられています。 TEPsの起源は生物が細胞外へ排出した溶存有機炭素(DOC)であると言われ、外洋域では植物プランクトンを始めとして多く知見が蓄積されてきました。一方で、アマモ場での主要な有機炭素の埋没・貯蔵過程は、アマモの地下茎や葉などの海底への堆積と考えられているため、TEP動態研究は極めて少ない状況です。アマモ場でもTEPの前駆体であるDOCが多く生成されることが知られているため、TEPも多く生成されると考えられます。1年目の調査結果からは、厚岸湖・厚岸湾のアマモ場におけるTEP濃度は夏季に最も高くなることがわかりました。近海の親潮域における春季ブルーム時のTEP濃度より非常に高い値でした。さらに、この夏場の高いTEP濃度は、アマモの葉上に生息する付着珪藻類によるTEP生成の寄与が大きいと言うこともわかってきました。TEPsによる有機炭素の貯蔵経路が存在するのかを調査し、アマモ場の炭素循環過程の正確な理解を通して、ブルーカーボン生態系の保全へ貢献することを目指します。

陸域―海域―生態系統合モデルを用いた
宮城県志津川湾デジタルツインの開発

東京工業大学 環境・社会理工学院

准教授中村 隆志

東京工業大学 環境・社会理工学院 融合理工学系の中村隆志と申します。この度は、EMECS令和5年度若手研究者活動支援制度助成金に採択を頂き、誠にありがとうございます。私はこれまでに、主に熱帯・亜熱帯域の沿岸生態系、特にサンゴや海草、マングローブなどを対象に研究や生態系モデル開発を行ってきました。主に熱帯・亜熱帯域をフィールドにしてきた私が志津川湾にのめり込むことになったのは、サンゴと石灰化つながりということで、海洋酸性化による生物への影響を研究している琉球大学の栗原晴子教授に、志津川湾のカキに関する研究に誘って頂いたことがきっかけです。そして、長く志津川湾の調査研究を行ってきた東北大学の坂巻隆史准教授とも共同で志津川湾の研究を始めました。志津川湾は、後述のように研究対象として色々な魅力のある興味深いサイトですが、何といっても私を引き付けて止まなかったのは、志津川湾の海の幸です。志津川湾を研究サイトにすれば、調査に行くたびに美味しい海の幸が頂けるという邪な発想が無かったといえばウソになります。

さて、助成頂いた研究内容ですが、志津川湾のような半閉鎖性内湾は、陸域からの淡水の流入や、栄養塩や有機物、土砂等の流入、湾内での生化学反応、外洋水の差し込みなど、様々な影響を受け、複雑な流動環境・水質環境となっていることが知られています。持続可能な水産資源の利用や養殖のためには（平たく言えばこれからもずっと美味しい海の幸を頂くためには）、これらのプロセスを理解し、湾内環境を精度良く把握することが不可欠です。さらには、近年の人為起源の大気CO2濃度の増加に伴う地球温暖化や海洋酸性化は、特に夏場の湾内水塊の成層化を深刻化させ、底層での貧酸素化および酸性化を深刻化させる恐れがあります。そして、その酸性化の進行は、カキなど炭酸カルシウムの殻を持つ水産資源に深刻な影響を及ぼす可能性が示唆されています。そのような問題意識から、本研究では、宮城県南三陸町志津川湾を対象に、陸域―海域―生態系統合モデルを用いた志津川湾デジタルツインの開発を行うことをで、数値シミュレーションによって水産資源の動態も含めた湾内環境や生態系を完全再現し、現在および気候変動下の将来において持続可能な最適な水産資源の利用や養殖の在り方を探索することを目指しています。

炭素収支の解明を主とした沿岸域の炭素・栄養塩の動態把握
：富山湾をモデルケースとして

富山大学 学術研究部理学系（理学部 自然環境科学科)

特命助教小林 英貴

富山大学学術研究部理学系に所属する小林英貴と申します。2018 年に東京大学で博士号を取得し、東京大学大気海洋研究所での勤務を経て、2022 年からは富山大学で環境化学の研究室に所属しています。本助成では、研究費の支給だけでなく、先生方からのご指導を受ける機会もいただけるということで、ヒアリングや成果報告会などを通じて学びを深めていきたいと考えております。

海洋は地球上の巨大な炭素貯蔵庫であり、人間活動によって排出された二酸化炭素の約 30% を吸収しており、陸域に匹敵するかそれ以上に重要な二酸化炭素の吸収源となっています。海洋における炭素循環の変動は、大気中の二酸化炭素濃度の長期的な変動をもたらすため、その変動メカニズムの理解を深めることが重要です。

私の研究では、過去に生じた海洋炭素循環の変化を調べるために、海洋の炭素循環を構成するプロセスを数学的に表現し、プログラムに組み込んだ数値モデルを構築し、大型計算機を用いた数値実験を行ってきました。これにより、海水温や海洋循環、植物プランクトンの光合成などによる海水中の炭素の輸送がそれぞれどのように変化し、大気中の二酸化炭素濃度にどの程度の影響を与えるのかを調べてきました。特に、これらの要因が単独ではなく、複合的に影響し合うことで、大きな変動が生じることを示しました。このような研究によって、実際のメカニズムに対する理解に貢献してきました。

海洋への二酸化炭素の吸収に関する観点では、沿岸海域は植物プランクトンの成長に必要な栄養塩の供給が豊富に供給され、海洋生態系における光合成量が高い海域です。そのため、大気と海洋との間で二酸化炭素のガス交換を通じて、二酸化炭素の吸収源として機能することが期待されています。本課題では、富山湾の炭素を中心とした海洋物質循環のメカニズムを、モデルを用いた数値実験と観測データの両面から明らかにすることを目指しています。

具体的には、海洋物質循環モデルを新たに構築し、富山湾の生態系と関連づけられる栄養塩や炭素などの溶存物質の収支を定量化します。また、富山湾には陸域から河川水や地下水の流入、さらには海底からの湧出などにより、栄養塩が豊富に供給されています。これらの流入量を観測によって制約し、モデルに組み込むことで、陸起源の栄養塩が富山湾の沿岸海域の生態系に及ぼす影響を評価することを目指しています。