博 士 （ 農 学 ） 布 川 雅 典
学 位 論 文 題 名
山 地 小 河 川 に お け る 底 生 昆 虫 群 集 の 生 息 場 所 環 境 学 位 論 文 内 容 の 要 旨
地 球 環 境 の 保 全 が 人 類 の 長 期 的 存 続 に 不可 欠で あ ると の視 点か ら、 陸 域水 辺生 物圏 で あ る 河 川 流 域 の 保 全 手 法 の 構 築 が 重 要 視 さ れて きた 。 そし てこ れま で、 生 産・ 生活 環境 基 盤 の 保 全 の た め に 河 道 ・ 河 床 環 境 が 人 為 的 に改 変さ れ 、こ れら によ って も たら され てき た 水 生 生 物 の 減 少 が 、 人 類 の 生 存 環 境 の 保 全 上か ら問 題 視さ れる よう にな っ てき た。 この た め 我 が 国 で は 価 値 観 の 変 化 に 伴 っ て 、 河 川 流域 を生 態 的に 保全 する 手法 の 構築 が現 在求 め ら れ て い る 。 し か し 、 生 態 保 全 的 な 流 域 管 理に 資す る 科学 的知 見は 極め て 少な く、 とく に 底 生 昆 虫 に 関 連 す る 河 川 河 床 環 境 に 関 す る 知見 は少 な い。 そこ で、 本論 文 は底 生昆 虫の 生 息 環境としての 河川流域環境特質の把握を試 みたものである。
第1章 は 、 研 究 方 法 で あ り 河 川 の 環 境 評 価 に 関 わ る 底 生 昆 虫 の 研究 事 例と とも に、 研 究 対 象 河 川 の 選 定 と 現 地 調 査 方 法 に つ い て 述ぺ た。 底 生昆 虫は 多様 な種 が 多様 な場 所に 生 息 す る こ と か ら 、 河 川 水 質 の 評 価 を 主 と し て、 総合 的 河川 環境 の評 価指 標 とし て一 部利 用 さ れ て き た が 、 我 が 国 に お い て は 、 そ の 評 価法 は緒 に 着い たぱ かり で未 確 立で ある 。対 象 河 川 と し た 北 海 道 北 部 天 塩 川 水 系 の2河 川 流 域 （ 間 寒 別 川 流 域 の 冷 水沢 と ヌボ ロマ ボロ 川 、 お よ び バ ン ケ ナ イ 川 ） の 概 況 に つ い て は 、冷 水沢 が 森林 から 牧草 地へ と 流れ る小 河川 で 、 流 域 生 物 環 境 と し て の 河 畔 植 生 が 流 程 に 沿っ て大 き く変 化し なが らも 、 流域 物理 環境 （ 河 床 勾 配 、 流 路 幅 、 底 質 構 成 等 ） に 大 き な 違い はな い こと 、一 方バ ンケ ナ イ川 とヌ ボロ マ ポ ロ 川 が 流 域 地 質 や 河 川 規 模 は ほ ぽ 同 様 で あっ たが 、 前者 の河 畔域 は河 畔 林で ある のに 対 し て後者のそれ はササ地であることなどにつ いて述ぺた。
第2章 で は 、 流 域 環 境 の う ち 河 畔 植 生 の 違 い で 明 瞭 な 冷 水 沢 に おい て 、植 生夕 イプ と 底 生 昆 虫 群 の 対 応 実 態 に っ い て 明 ら か に し た 。3つ の 植 生 夕 イ プ （ 森林 区 、移 行区 およ ぴ 草 地 区 ） の 調 査 区 間 ご と で 河 川 流 域 物 理 環 境に 大き な 違い はな い。 一方 で 、各 樹冠 密度 は 森 林 区 間 か ら 草 地 区 間 に な る に っ れ て 小 さ くな って い る。 各調 査区 間に お いて 底生 昆虫 の 総 生 息 密 度 、 夕 ク サ 数 、 各 摂 食 機 能 群 密 度 およ ぴク ラ スタ ー分 析を 用い て 分類 され た群 集 夕 イ プ の 違 い に つ い て そ れ そ れ 検 討 し た 。 その 結果 、 夏季 、秋 季と もに 総 生息 密度 は森 林 区 よ り も 移 行 区 ・ 草 地 区 に お い て 高 か っ た 。ま た、 夏 季の タク サ数 も森 林 区よ りも 移行 ・ 草 地 区 で 高 か っ た 。 さら に 秋季 の落 葉を 摂食 す る破 砕食 者（shredder)の 生 息密 度は 森林 ・ 移 行 区よ りも 草地 区 で低 かっ たが 、細 粒 有機 物を 摂食 する 収 集食者（collector‑gatherer)や濾 過食者（collector‑filterer)、あるいは捕食者（predator)の生息密度は夏季、秋季ともに森林区 よ り も 移 行 区 ・ 草 地 区 に お い て 高 か っ た 。ま た、 群 集夕 イプ は植 生夕 イ プに 対応 した 出 現 様式を示した 。
第3章 で は 、 河 畔 林 に 囲 ま れ た 森 林 性 河 川 （ バ ン ケ ナ イ 川 ） と ササ 地 河川 （ヌ ボロ マ ポ
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ロ川）において、底生昆虫群 集と河川環境との河川縦断分布にっいて比較検討した。両河 川 に、10調 査区間を設 定し、各調査区間の河道物理環境要素（水深、流速、底 質夕イプ 構成等）と、春季および秋季 の餌環境要素（流下細粒有機物量、付着藻類量等）を計測し た。さらに、春季および秋季 に底生昆虫を採取して、総生息密度およぴタクサ数を算出し た。そして、各生息場所変量 、総生息密度、夕クサ数および群集組戚の違いについて、河 川比較を行うとともに、各生 息場所変量と総生息密度およびタクサ数との関係にっいて検 討した。その結果、季節間・およぴ河川間においても群集組成の縦断的変化が確認された。
この群集組成の縦断変化バタ ンは、総生息密度およぴタクサ数の縦断変化のバタンと異な っていたことから、群集組成 の変化バタンと、総生息密度およぴタクサ数のバタンでは関 与する要因や機構が異なっている可能性が推測された。さらに、春季のササ地川において、
総生息密度およびタクサ数が下流になるほど増加していたものの、他の河川（バンケナイ）
や秋季の両河川においてはこ の傾向が認められなかった。このような底生昆虫の縦断変化 は 餌と なる 堆積 細粒 有機 物量 で説 明さ れた 。細 粒有 機物 量 と河 床構成礫の中 礫（礫径 16−64mm)割合と強い相関関係が認められた。このことか ら、中礫からなる河床間隙が細 粒有機物量の増加にっながり 、さらには生息密度やタクサ数の違いが発現したものと推測 された。
第4章では、河川サブュニットスケール解析により、物 理環境と餌環境との視点から底 生昆虫の微生息場所である河 床微環境特性について検討した。森林河川（バンケナイ川）
の 流程 に沿 って設定し た10調査区間において、それそれの区間内の10地点から 、春季お よぴ秋季に底生昆虫を採取し た。さらに、それそれの地点において、微環境要素（底質割 合、流速、堆積細粒有機物量 等）を計測した。得られた底生昆虫生息密度をもとに2元指 標 種分 析（ IWINSPAN)を 用い て、 採取 した サン プル を類 似 性の 高い群集にグ ループ化 した。そして、グループ化さ れた各群集夕イプと河床微環境とにっいて比較検討を行った 結果、群集夕イプの違いには 河床微環境のなかでも河床底質構造と流速が主に寄与してい たこと、とくに堆積有機物が 少ない春季には、粗度の大きい河床底質構造が重要な因子で あることが示唆された。
第5章では、前章までの結果を踏まえ、底生昆虫の生息 場所として重要な河川環境要因 にっいて総合的な考察を加え、生態保全的流域管理のあり方にっいて論じた。すナょわち、
河川環境のなかでも河床物理 環境要因である河床底質構造と、これに依存した餌環境要因 である堆積有機物量が底生昆 虫の河床生息環境として複合的に重要であることが明らかに なったことから、従来物理環 境のみの視点でとらえられてきた河床構造に、生態的流域管 理のためには、河床底質構造とともに河床堆積有機物の視点を加えるべきことを提起した。
さらに、底生昆虫の生息環 境には底質構造が直接的、あるいは有機物の堆積場所の創出 により間接的に重要であるこ とが示されたことは、多様な底生昆虫群集を維持するために は、河床底質構造の不均一性 の維持に関する技術開発の必要性を提示している。適度な人 為的河床攪乱（砂礫供給）を 要する河川の動的環境の維持は、従来の防災計画の目的とは と き に 矛 盾 す る 面 も あ り 、 既 存 の 河 川 管 理 計 画 で は 限 界 が あ る 。 したがって、土砂を下流に 流すことを含めた流域土砂管理の方向性や平水時あるいは小 降水時には物質の流下を妨げ ない排砂型ダムはじめとする新技術展開の必要性が指摘され る。このような河川の動的環 境維持の技術開発にあたっては、底生昆虫の生息環境の視点 が 生 態 保 全 的 流 域 管 理 手 法 構 築 に 不 可 欠 で あ る こ と を 指 摘 し た 。
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学位論文審査の要旨 主 査 教授 新谷 融 副 査 教授 前川光司 副 査 教授 中村太士
学 位 論 文 題 名
山地小河川における底生昆虫群集の生息場所環境
本 論 文 は 、
5章 か ら な る 図
15、 表
14を 含 む 総 ペ ー ジ 数
100の 和 文 論 文 であ り 、 他に 参考論文2 編が添えられている。
こ れ まで 生 産 ・生 活 環境 の 基 盤構 築の ために行 われてき た流域改 変は、河 川水生生 物 の減 少 を もた ら して き た ため 、 近 年自 然環境保 全の視点 から河川 環境の新 たな保全 手法 構築 が 求 めら れ てい る 。 しか し 、 生態 保全的河 川管理手 法構築に 資する科 学的知見 は極 めて 少 な く、 な かで も 底 生昆 虫 生 息に 係る河道 ・河床環 境特性に 関する知 見は皆無 に近 い。 本 論 文は 、 生態 保 全 的河 川 管 理手 法の構築 のため、 底生昆虫 生息場で ある河道 ・河 床 環 境 の 構 造 解 明 を 目 的 と し た も の で あ り 、 そ の 成 果 は 以 下 の よ う に 要 約さ れ る 。
第
1章 の 研究 方 法で は 、 河川 環 境 に関 わ る底 生 昆 虫研 究 小史 と 河 川生態保 全の視点 か ら、 河 川 水質 の 評価 指 標 とし て 一 部利 用されて きた底生 昆虫生息 に係る河 川環境評 価手 法確 立 の 意義 ・ 課題 に つ いて 論 じ てい る 。つ い で 研究 対 象
3河川 の 選定に あたって 、流 域地 質 ・ 河川 規 模と 河 川 物理 環 境 （河 床勾配、 河川流路 幅、底質 構成等） の類似性 およ び流 域 環 境の な かで も 河 道河 畔 環 境の 異質性（ 森林・草 地・ササ 地）を取 りあげた こと を述べている。
第
2章 で は、 河 畔環 境 （ 植生 ） の 縦断 的 差違 が 明 瞭な 流 域に お い て、河畔 植生夕イ プ と底 生 昆 虫群 集 との 対 応 関係 に つ いて 検討し、 森林・移 行・草地 区間ごと の河川物 理環 境に 大 き な違 い がな い こ とを 確 認 する とともに 、底生昆 虫の各調 査区間の 総生息密 度・
夕ク サ 数 ・各 摂 食機 能 群 の生 息 密 度、 およぴ各 夕クサ生 息密度を もとにし た群集夕 イプ などにつ いて検討 している 。その結 果、総生 息密度（夏 ・秋季） およぴタクサ数（夏季）
ならぴに摂食機能群の収集食者（collector‑gatherer ）・濾過食者（collector‑filterer) ・捕食者
（predator ）の生息密度（夏・秋季）は移行区・草地区において高く破砕食者（shredder ）の
生息 密 度 （秋 季 ）は 草 地 区で 低 い こと 、さらに 、群集夕 イプも河 畔植生夕 イプに対 応し
た出現様式を示すことなどを指摘している。
第3 章では、森林河川・ササ地河川の河道物理環境要素（水深、流速、河床礫組成等）
・餌環境要素（流下・堆積有機物量、付着藻類量等）と底生昆虫の総生息密度およぴタ クサ数などから、底生昆虫群集と河道環境の季節的空間分布について比較検討を行って いる。各生息場所の河道環境要素と総生息密度・夕クサ数・群集組成とについて比較検 討した結果、季節・河川間におけるこれらの河道縦断的変化とともに、春季のササ地河 川でみられる総生息密度およぴタクサ数が下流になるほど増加する傾向が森林河川では 認められずまた秋季にはいずれもこの傾向が認められないこと、さらに総生息密度およ ぴタクサ数の縦断変化バタンが群集組成の縦断変化/ ヾ夕ンとは異なっていることなどを 確認している。とくに、底生昆虫の縦断変化は餌となる堆積細粒状有機物量とこれに強 い相関を示す河床中礫（礫径
16‑64mm)割合とから説明し得ることから、河床中礫の間 隙量が細粒状有機物堆積量の増加にっながり、その結果、生息密度やタクサ数の違いが もたらされるものとしている。
第4 章では、物理環境と餌環境との視点から、底生昆虫微生息場所の河床環境特性と 群集夕イプの関連について検討している。森林河川における底生昆虫生息密度（春・秋 季）と河床環境要素（流速、河床礫組成、堆積有機物量等）ならびに生息密度をもとに タイプ区分した底生昆虫群集組成について検討した結果、群集夕イプの違いには河床環 境のうち河床礫組成と流速が主に寄与していること、とくに河床礫組成の寄与が堆積有 機物量の少ない春季に顕在化することから、底生昆虫生息に影響を与える河床環境は河 床 礫 組 成 （ 大 礫 割 合 ） と 堆 積 有 機 物 量 と で あ る こ と を 明 ら か に し て い る 。
第5 章では、底生昆虫の生息場所となる河道・河床環境について総合的考察を加え、
河床環境の河床礫組成とこれに依存した河床堆積有機物量が底生昆虫生息の主要環境要 素であることが明らかになったことから、さらに生態保全的河川管理のあり方について 論じている。 すなわち、従来物理環境のみの視点でとらえられてきた河道・河床構造に ついて、生態的河川管理項目としての河床底質構造（河床礫組成と河床堆積有機物）の 重要性を指摘し、さらに、河床・河道・河畔を含めた流域管理の方向性を提起するとと もに、砂礫供給や流砂型河川構造物配置などによる底質構造維持の必要性を指摘してい る。
