Green tide control at Great Lakes using possible grazers

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19KK0273
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山室 真澄 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (80344208)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 管原 庄吾 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 講師 (30721302) ; 小室 隆 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 専任研究員 (40782561)
• Project Period (FY): 2019-10-07 – 2025-03-31
• Keywords: 底生緑藻 / シオグサ / 五大湖 / 捕食者 / 安定同位体

Outline of Annual Research Achievements

今年度はコロナ禍で五大湖での現地調査を行うことができなかった為、五大湖同様に底生緑藻の異常繁茂が起こっているバイカル湖で過去に採取したサンプルの安定同位体比の整理を行った。またその安定同位体比の解釈に必要な水質データを、ロシアの研究者に依頼して入手した。
五大湖を含む世界の湖沼での底生緑藻の異常繁茂について、アメリカ・ニュージーランド・ドイツ・ロシアの研究者とともに、状況の概要と異常繁茂の原因候補に関するレビューをまとめ、BioScience誌（インパクトファクター8.28）に投稿し、受理された。底生緑藻の異常繁茂が生じる原因として、地下水からの栄養塩の供給、気候変動、流動の変化による栄養塩供給の増加、捕食者の減少などがあることを整理した上で、原因の解決には繁茂状況の記載を世界的に一定程度共通させて比較可能にすることや、過去に当該湖沼でどのような変化があったかを明確にすることが必要であることを指摘した。
島根県の宍道湖では五大湖で異常繁茂している底生緑藻と同じCladophora属の緑藻が異常繁茂している。宍道湖湖岸に集積したCladophora草体から発生している気体を解析したところ、硫化水素であることがわかった。
五大湖で底生緑藻の捕食を行う可能性がある動物として魚類や節足動物、軟体動物が考えられる。コロナ禍の状況によっては来年度も五大湖に行けない可能性があることから、国内で２番目に大きい淡水湖沼である霞ヶ浦を対象に漁獲データを検討したところ、一次生産量が減っていないにも関わらず魚類や節足動物（エビ類、イサザ類）の漁獲量がどの種類も減っていることが分かった。軟体動物については二枚貝の長期モニタリングデータを確認したところ、激減していることが分かった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

コロナ禍によってアメリカに渡航して現地調査を行うことができなかった。また現地の共同研究者もコロナ禍による規制のため、学外での野外調査を行うことができず、サンプリングを依頼することもできなかった。

Strategy for Future Research Activity

2021年度も、底生緑藻の異常繁茂が起こる夏季までに日本でどの世代にもワクチンが行き渡る状況にはならない可能性が高い。このため、日本から五大湖への渡航が困難な場合には、米国の共同研究者がサンプリングして日本に送付できるか検討する。
不可能だった場合、バイカル湖で既に採取したサンプルの安定同位体比を水質の関係を検討し、地下からの栄養塩供給の可能性や捕食者の関与について解析を行う。
宍道湖で草体から硫化水素が検出された原因について、汽水である宍道湖水に含まれる硫酸イオン起源か草体起源かを解明するための実験を行う。草体起源であれば、Cladophoraが硫化水素を発生することで捕食を免れている可能性が高くなる。
底生緑藻の異常繁茂を起こす原因候補として地下水からのリンの供給があるが、ガラスシリンジを使った鉄・アルミニウム・カルシウムに分画したリンの分画定量法には一定の技能が必要であり、また分画に使用するシリンジが高価で壊れやすいことから、安価で壊れにくいガラス製試験管を使用する分画法を開発し、現地調査での分画の効率化を図る。
宍道湖で繁茂しているCladophoraを使用して、採水試料の環境DNAからCladophoraの遊走子の有無を検出するためのプライマーを作成する。また霞ヶ浦水の環境DNAを使って、魚類や貝類の有無を検出するためのプライマーを作成し、五大湖での現地調査に備える。

Causes of Carryover

2020年度はコロナ禍によってアメリカに渡航して現地調査を行うことができなかった。また現地の共同研究者もコロナ禍による規制のため、学外での野外調査を行うことができず、サンプリングを依頼することもできなかったことから、次年度使用額が生じた。
2021年度も、底生緑藻の異常繁茂が起こる夏季までに日本でどの世代にもワクチンが行き渡る状況にはならない可能性が高い。このため、日本からの渡航が困難な場合には、米国の共同研究者がサンプリングして日本に送付できるか検討し、可能であれば共同研究者に必要経費を送金する。
不可能だった場合、安価で壊れにくいガラス製試験管を使用するリン分画法の開発、及び宍道湖で繁茂しているCladophoraを使用して、採水試料の環境DNAからCladophoraの遊走子の有無を検出するためのプライマーの作成、霞ヶ浦水の環境DNAを使った魚類や貝類の有無を検出するためのプライマーの作成を日本国内で行い、2022年度以降の五大湖での現地調査に備える。