流域資源管理に向けた水文・藻類モデルを利用した河川総生物量推定手法の開発

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02363
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 風間 聡 東北大学, 工学研究科, 教授 (50272018)
• 研究分担者: 梅田 信 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10447138) ; 糠澤 桂 宮崎大学, 工学部, 助教 (20725642) ; 竹門 康弘 京都大学, 防災研究所, 准教授 (50222104) ; 小森 大輔 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50622627) ; 坂巻 隆史 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60542074) ; 藤林 恵 秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (70552397) ; 西村 修 東北大学, 工学研究科, 教授 (80208214) ; 横尾 善之 福島大学, 共生システム理工学類, 准教授 (90398503)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 栄養塩 / 食物連鎖 / バイオマス / 純一次生産量 / 水生昆虫

研究実績の概要

水生昆虫由来の環境DNA定量値は全採集個体数密度，カゲロウ目，カワゲラ目，ハエ目の個体数密度と正の相関を示した．環境DNAを用いた水生昆虫量の定量に有効である可能性を示した．河川の環境DNAの動態を微生物による水平伝播の観点より調べた結果，魚類の環境DNA検出における微生物による擬似陽性の可能性は極めて小さいことが示された．
付着藻類量と水生昆虫のバイオマスに有意な正の相関が確認された．生産者である付着藻類の生物量の増減が上位の栄養段階に位置する消費者である水生昆虫の生物量に影響を与えることが示された．
流域スケールの炭素収支および流域から河川への炭素供給量を人工衛星データおよび現地観測を併用して推定した．その結果，流域の炭素生産量のうち，約18%が林床に供給され，その20%が河川に流出することが分かった．また，流出炭素の84%が懸濁態であり，その変動は河川流量と相関があることが分かった．
河川の食物網を支えている主な有機物起源は付着藻類であることが明らかになり，付着藻類が未発達な酸性河川において、陸上植物由来の有機物が食物網を支えている事例が見つかった．宮崎県小丸川流域を対象に底生動物密度予測モデルを構築し，餌資源に関わる変数（付着藻類，樹冠開空度）の寄与を調べた．
河川出水に伴う間欠的な内湾への供給間隔が内湾の一次生産者群集の生産量におよぼす影響を脂肪酸分析によって実験的に検討した．栄養塩供給間隔が1週間以上開くと一次生産者の組成が大きく変化し生産活性が低下すること，継続的に栄養塩を添加された生産者に比べて分解に伴う酸素消費活性が増大することが分かった．
藻類増殖に大きな影響を与えうる流入河川の水温や水質の解析を多数のダム湖を対象に長期データを用いた解析を行った．河川水温は，気温のように明確な上昇傾向は見られず，気候変動の影響が単純には現れていないと推測される結果となった．

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 環境DNA解析に基づく宮城県名取川水系中流域における水生昆虫群集構造の時系列変化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 内田典子，久保田健吾，会田俊介，風間聡
  • 雑誌名: 応用生態工学 巻: 1 ページ: 1-10
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 水田生態系における底質の必須脂肪酸組成と出現底生動物科数の関係 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長田祐輝，藤林恵，丸尾知佳子，高橋真司，田中伸幸，西村修
  • 雑誌名: 水環境学会誌 巻: 43 ページ: 1-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 志津川湾の湾奥河口部と湾中部における動物群集のトロフィックマーカー組成の比較 (2019)
  • 著者名/発表者名: 野中健太郎，藤林恵，松野匠，西村修，坂巻隆史
  • 雑誌名: 土木学会論文集G（環境工学） 巻: 75 ページ: III_255-III_263
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] メタバーコーディングと定量PCRから得た水生昆虫環境DNA量と水生昆虫現存量の関係 (2019)
  • 著者名/発表者名: 内田典子，久保田健吾，会田俊介，風間聡
  • 雑誌名: 土木学会論文集G（環境工学） 巻: 75 ページ: Ⅲ_281-Ⅲ_288
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 脂肪酸組成を指標とした小型甲殻類のアオコ形成藍藻類に対する餌利用評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 青森壮汰，藤林恵，岡野邦宏，高田芳博，宮田直幸
  • 雑誌名: 土木学会論文集G（環境工学） 巻: 75 ページ: Ⅲ367-Ⅲ374
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 脂肪酸組成分析を利用した内湾の一次生産に及ぼす湾外起源水混合の影響評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大原光司，湯上洋平，藤林恵，西村修，坂巻隆史
  • 雑誌名: 土木学会論文集G（環境工学） 巻: 75 ページ: III_375-III_384
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Origin of carbon and essential fatty acids in higher trophic level fish in headwater stream food webs (2019)
  • 著者名/発表者名: Megumu Fujibayashi, Yoshie Miura, Reina Suganuma, Shinji Takahashi, Takashi Sakamaki, Naoyuki Miyata, So Kazama
  • 雑誌名: Biomolecules 巻: 9 ページ: 487
  • DOI: 10.3390/biom9090487
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 宮崎県小丸川水系の底生動物の個体数変動における餌資源因子の影響評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 糠澤桂，有働祐也，鈴木祥広
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1（水工学） 巻: 75 ページ: II_511-II_516
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spatial and seasonal variability of sedimentary organic matter and its origin in an algal-blooming eutrophic lake (2019)
  • 著者名/発表者名: Megumu Fujibayashi, Maoko Ashino, Kunihiro Okano, Naoyuki Miyata
  • 雑誌名: Ecological Indicators 巻: 107 ページ: 105557
  • DOI: 10.1016/j.ecolind.2019.105
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 志津川湾におけるトロフィックマーカーを用いた食物網構造解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 野中健太郎，松野匠，西村修，坂巻隆史
  • 学会等名: 日本水環境学会年会
• [学会発表] 河川からの無機栄養塩供給が内湾の脂肪酸生産におよぼす影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大原光司，山口慶，西村修，坂巻隆史
  • 学会等名: 日本水環境学会年会
• [学会発表] 名取川流域における水生昆虫による栄養塩の動態について (2020)
  • 著者名/発表者名: 奧田綾・内田典子・風間聡
  • 学会等名: 土木学会東北支部技術研究発表会
• [学会発表] 環境DNAによる河川生物群集の時空間特性解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 内田典子・風間聡・会田俊介・久保田健吾
  • 学会等名: 土木学会東北支部技術研究発表会
• [学会発表] 内湾の粒状有機物生産におよぼす栄養塩添加パターンの影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山口慶, 大原光司, 西村修, 坂巻隆史
  • 学会等名: 土木学会東北支部技術研究発表会
• [学会発表] 東鴉川流域の炭素収支および炭素流出量の変動特性の推定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 室井亮太，横尾善之
  • 学会等名: 土木学会東北支部技術研究発表会
• [学会発表] Dynamics of stream environmental DNA focusing on transport, bacteria and particle size (2019)
  • 著者名/発表者名: Nukazawa K., Akahoshi K., Suzuki Y.
  • 学会等名: AOGS
  • 国際学会
• [学会発表] Modeling of eDNA in Rivers by a Lab Experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Morita, Noriko Uchida, So Kazama
  • 学会等名: AOGS
  • 国際学会
• [学会発表] 名取川水系における水生昆虫と付着藻類の関係分析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 森田陽，内田典子，会田俊介，風間聡
  • 学会等名: 土木学会年次講演会
• [図書] Restoring Estuaries and Bays (2019)
  • 著者名/発表者名: Takashi Sakamaki, Osamu Nishimura
  • 総ページ数: 235
  • 出版者: Elsevier
  • ISBN: 0128130601
• [備考] 水環境システム学研究室
  • URL: http://kaigan.civil.tohoku.ac.jp/