富栄養化にかかわる急速な水質浄化が水生微生物群集におよぼす影響

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63560180
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 関 文威 筑波大学, 生物科学系, 教授 (80013572)
• キーワード: 水中栄養塩除去 / 洞峰沼 / 単細胞藻類 / 細菌類 / 貧栄養化 / 微生物群集動態 / 物質環境制御装置 / ミハエリス-メンテンの成長動力学モデル

研究概要

水圏生態系が富栄養化や貧栄養化の影響を受けると、その生態系を構成している環境諸要因は直ちに反応して系の恒常性を保とうとする。この影響が充分には大きくない場合、それら諸要因の変動における定常振動の振幅は特定範囲内で可逆的に増大したり縮小したりするだけであるから、生態系構造は破壊されることはなく、同じ潮沼型生態系が保持されることになる。水圏生態系が富栄養化と貧栄養化との影響を受け、しかも、その影響により環境諸要因の定常振動振幅が同一湖沼標式内において可逆的に変動する様式を、茨城県つくば市内洞峰公園の洞峰沼において水質浄化システム「バイオフィルタ-システム」を稼働させた際の事例を研究した。沼水中に溶存する湖沼型決定要因である栄養塩濃度は、水質浄化システムの稼働により急激な増減を示したが、その定常振動振幅は中栄養型範囲内でのみ可逆的に変動した。
水質浄化システムの稼働の有無に関係なく微生物(藻類、細菌類)の個体群成長速度は季節変動していたが、生物量は水質浄化システムの稼働によって概ね半量に抑えられた。特に、Microcystisのような藍藻類の生物量は十分の一にまで低下して、夏季ブル-ムを形成するには至っていない。また、植物プランクトンの基礎生産と個体群成長速度には、沼水中のアンモニア塩が制限要因であることが明らかになった。植物プランクトンの優占種は付着藻類の優占種としても出現した。基礎生産速度はクロロフィル濃度と類似した季節的変動を示し、洞峰沼の貧栄養化によって変動は減少していた。溶存態有機物濃度が1mgC/1付近に成長最適栄養濃度を有する貧栄養細菌と、溶存態有機物濃度が5mgC/1付近に成長最適栄養濃度を有する中栄養細菌とが洞峰沼に生息していた。また、付着細菌はバクテリオプランクトンと同一の細菌群集から構成され変動していることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Liu,Q & Seki,H: "The effect of a“Bio-filter"aquatic treatment piant on Doh-Hoh-Numa Bog,Tsukuba City,Japan:Rapid oligotrophication without damage to the phytoplankton community" Archiv fur Hydrobiologie. 114. 63-82 (1988)
• [文献書誌] Seki,H.,Yonemori,M.& Ito,T.: "Effect of rapid oligotrophication by an aquatic treatment pilot plant on the microbial community of a mesotrophic bog I.Effect on the epiphyton community" Water,Air,and Soli Pollution. 42. 387-396 (1988)
• [文献書誌] Suzuki,T.& Seki,H.: "Effect of rapid oligotrophication by an aquatic treatment pilot plant on the microbial community of a mesotrophic bog II.Phytoplankton distribution and patchiness" Water,Air,and Soli Pollution. 42. 397-406 (1988)
• [文献書誌] Shinzawa,H.,Otsuki,A.,Kageyama,M.& Seki,H.: "Effect of rapid oligotrophication by an aquatic treatment pilot plant on the microbial community of a mesotrophic bog III.Effect on the primary production by phytoplankton" Water,Air,and Soli Pollution. 42. 407-419 (1988)
• [文献書誌] Nagamuma,T.& Seki,H.: "Effect of rapid oligotrophication by an aquatic treatment pilot plant on the microbial community of a mesotrophic bog IV.Effect on the bacterioplankton community" Water,Air,and Soli Pollution. 42. 421-432 (1988)
• [文献書誌] Aida,W.,Muraoka,T.& Seki,H.: "Effect of rapid oligotrophication by an aquatic treatment pilot plant on the microbial community of a mesotrophic bog V.Attachment and growth kinetics of epibacteria" Water,Air,and Soli Pollution. 42. 433-438 (1988)