博 士 （ 環 境 科 学 ） 南 憲 吏
学 位 論 文 題 名
音響手法を用いた海中林の分布推定に関する研究
(Spatial estimation of sea forest distribution using acoustic method)
学位論文内容の要旨
海 中 林 は 、 沿 岸 生 態 系 に お い て 一 次 生 産 の 場 、 栄 養 循 環 の 場 、 水 質 浄 化 の 場 、 魚 類 や 藻 食l慟 物 の 餌 場 や 隠 れ 場 と し て 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る 。 ま た 、 コ ン ブ 科 植 物 に よ っ て 構 成 さ れ る 海 中 林 （ コ ン プ 粥 う は 、 藻 体 そ の も の が 有 用 な 水 産 吻 で あ り 、 沿 岸 漁 業 に と っ て も 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る 。 こ の よ う に 生 態 系 に 備 わ っ た 人 類 が 利 用 で き る 価 値 の あ る 機 能 を 生 態 系 サ ー ビ ス と い う 。 海 中 林 の 生 態 系 サ ー ビ ス の 経 済 価 値 は 地 球 上 の 生 態 系 の な か で も ト ッ プ ク ラ ス(1.9万 ド ル ／ha／ 年 ） と 見 積 も ら れ て い る 。 海 中 林 の 保 護 制 呆 全 、 持 続 的 利 用 は 、 今 後 の 沿 岸 環 兜 を 未 来 に わ た っ て 価 値 あ る 生 態 系 サ ー ビ ス の 場 と し て 利 用 す る た め に も 重 要 な 課 題 と さ れ て い る 。 し か し な が ら 、 海 中 林 の 分 布 に 関 す る 基 礎 的 情 報 を 広 範 囲 に 取 得 す る こ と は 、 目 を 貝． や 潜 水 な ど の 従 来 の 調 査 方 法 で は 多 大 な 時 間 、 労 力 、 費 用 が か か る の で 困 難 と さ れ て い る 。 そ こ で 本 研 究 で は 、 魚 類 資 源 の 推 定 な ど を 広 範 囲 に 行 う こ と が で き る 音 響 手 法 に 着 目 し 、 そ の 手 法 を 海 中 林 に 適 用 す る こ と で 広 範 囲 を 対 象 と し た 海 中 林 の 分 布 推 定 を 試 み た 。 ま た 、 知 床 半 島 の コ ン ブ 林 を 対 象 に 本 手 法 を 用 い た モ デ ン レ 研 究を 実 施 し た 。 ま ず 、 音 響 手 法 に よ る 海 中 林 の 高 さ の 計 損ljに つ い て 検 討 し た 。 検 討 でfま 、 音 響 手 法 で 得 ら れ た 高 き と 直 接 p棚 帆 滑 ら れ た 高 さ を 比 較 し 、 そ れ ら の 平 均 二 乗 誤 差(RMSE)を 求 め た 。 計 測 値 は 、 ・2009年 ・7月24日 に 知 床 半 島 で 海 中j米6§ 繁 茂 し て い た32地 点 で 得 た 。 音 響 機 器 は 、 反 射 強 度 を255段 階 に 分 割(Lv.l―255)し てロ‑l‑illj す る こ と の で き る 簡 易 魚 探 （ 界 面 レ ペ ′ レ 計 ， 株 式 会 社 ソ ニ ッ ク ） を 用 い た 。 音 響I青 報 は 界 面 レ ベ ル 計 の 送 受 波 器 を ヵ ま 側 か ら 深 度Imの 海 中 に 設 置 し 、1秒 ご と に 鉛 直fr抽 礑 皀6 cmで 収 集 し た 。 海 中 林 は 、 海 中 林 の 層 と 淘 底 の 層 の 境 界ajv. 255)及U海 中 林 の 層 と 海 水 の 層 の 境 界 〔Lv．4） に 挟 まYた 儘 城 と し 、 そ の 幅 を 音 響 手 法 で 得 ら れ る 海 中 林 の 高 さ と しt‑o一 方 、 直 接 計 測 で は 、 海 底 か ら の 高 さ カ 該0ま れ た 棒 を 界 面 レ ′ ヤ レ 計 の 送 受 波 器 の 真 購 己 カ ゝ ら 投 下 し 、 海 中 林 亅 二 立 島の 値 を 小 型ROV， 彁 寉認 し 海 中 林 の 高 さ とし た 。 直 陵 計 測 で得 ら れ た 海 中 林 の 高 さ は 、36−126 clriで あ っ た 。 こ れ に 対 し 各 地 氣 で 得 ら れ た 音 響 手 法 と 直 接 計 測 の 高 さ の 違 い は 、8割 以 上 が 6 cm以 下 で あ り 、RMSEは6cmと 小 き か っ た 。 音 響 手 法 に よ る 海 中 林 の 計 測 は 有 効 で あ る こ と が 示 さ れ た 。 次 に 、 音 響 手 法 に よ り 得 ら れ る 闇 眼 を 空 間 統 計 学 的 手 法 に よ り 補 問 す る こ と で 、 海 中 林 の 水 平 分 布 と 高 さ の 推 三 定 を 試 み 、 実 用 性 を 検 証 し た 。 水 平 分 布 はProbamiけKdg血 g、 高 さ はOrd血 証yKdg血gを 用 い て 推 定 し た 。 音 響 情 報 は 、 知 床 半 島 で コ ン ブ 林 が 繁 茂 し て い る 沿 岸 海 域 （o．12kni2） に お い て 、 定 線 間 隔50m、10 0m、250m、500mの4通 り で 得 ら れ た コ ン ブ 林 の 有 無 及 ぴ 高 さ と し た 。 水 平 分 布 の 推 定 精 度 は 、 定 線 間 隔 50mの 音 響 手 法 で 得 ら れ た 海 中 林 の 有 I無 （n：975） を 真 値 と 仮 定 し 、 推 定 さ れ た 海 中 林 の 有 無 と 真 値 と の 一 致 率 に よ り 検 証 し た 。 一 方 、 海 中 林 の 高 さ の 推 定 精 度 は 、 定 線 間 隔50mの 音 響 手 法 に よ り 得 ら れ た 高 さ を
―345 ‑
真 値 と 仮 定 し 、 推 定 さ れ た 高 さ と 真 値 の
RMSEを 求 め て 検 証 し た 。 定 線 間 隔
50m、100m 、
250m、500m で推定された海中林の水平分布面積は、そ加ぞ加0.03 krr12 、0.03 krri2 、0.04 kD12 丶0.05 II12 であった。定線 間隔 が広くなるにっれて推定面積 が広くなる傾向を示した。 海中林の有無の一致率はそれぞれ92 ％
85％、
81
％ 、
72％ 、 海 中 林 の 高 さの
RMSEは それ
'L29 cm、
31 cm、34 cm 、39 cm であ っ た。 どち らも 定線 間 隔 が広 いほど推定精度が低 くなることを表しているが、 定線間隔50m とその1 畊音で ある500m との精度の違 い は、 コ ンブ 林の 有無 の 一致 率が20 ％、高さのRMSE が
10 cmであった。空間統計学 的手法による分布推定 は、定置網などの漁具や浅瀬などを回避するために定線間隔を広げざるおえなぃ場合が多々ある沿岸調査でも、
極端な精度低下を起こすことなく分布推定が可能であると考えられた。
音響手法を用いた海中林の分布推定のモデル研究として知床半島におけるコンブ林の分布推定を実施した。
まず 、東側西側のコンブ林の推定 を行い知床半島のコンブ林の特徴を明らかにした。調査は、2007 年8 月11 −
15日に 実 施し た。 調査 エ リア は、水深
30mまでの東側（ 知床岬から羅臼、
23.74 krri2)と西側洳床岬から ウト ロ、19.58 krri2) とした。船 速は
4―5knot とし、計測ラ インは沿岸に対して垂直または水平になるよう に航行した。また、エコーグラムに海中林の反応が現れた際は、船上からの目視．や′J ヽJROV による直接観察 により海中林の種類を判別した。分布推定にはコンブ林の音秤I 青報のみを用いた。推定されたコンブ林の分布
（ 高さ の 幅） は、 東側 で
3.49krr12 (34ー91 cm) 、西側 で
0.39kn12 (34一75 cm) で あった。知床半島のコ ンブ 林は東側に多く分布し、西側には殆ど分布していないことが明らかになった。また、東側のコンブ林は西 側よ りも比較的高く連続的で、分布構造も複雑であることが示された。この東西の違いは、東側と西側でコン ブ林 を形成しているコンブ牽制嚠勿の種の違いや、海洋環境の違いが原因となっている可能性が考えられた。
次に、コンブ漁の直前と直後にコンブ林の分布推定を行い、コンブ漁によって変イ凵ーる知床半島のコンカI 木 の分 布とその特徴を明らかにした。調査は、コンブ漁直前の2008 年・7 月23 −24 日とコンブ漁直後の
2008年8 月
21一22 日の2 回実施した。調査エリアは、知床半島東側とした。その他は前項の東西の分布推定と同様である。
推定 された漁前漁後のコンブ林の分布（高さの1 幅）は、そゎぞ加
5．64kn12 (33 ー132 crri) 、2.73krr12 (35
―105 cm) であった。漁前から漁後にかけてコシブ林の分布は2.90krri2 減少し、その高さも低くなっていた。
特に コンブ林の減少は調査エリアの南側でみられた。これは、コンブ漁が高さの高いコンブ林を優先的に採取 して いることや、コンブ漁が南側 で錨んに行われていること などの実態を明確に示していると考えられr̲o
年 変動が激しい海中耕扮布の空 間的、時間的変化に関する 知見は、長期的な資源管理の計画にとって有益 な情 報である。そこで、本手法を 用いて海中林のモニタリン グを行ったモデル研究として、2007 年漁後
‑200 9年漁 後までの
2年間の知床半島東 側のコンプ林の分布変化について明らかにした。分布変化は2007 年漁後ー2
008年 漁前‑2008 年漁後を1 年 目、
2008封魚後一2009 年漁 前‑2009 封鷽後を2 年目として 角
p听した。2009 年漁 前漁後の分布はそ加ぞ．れコンブ漁直前の7 月3 ー4 日、直後の8 月20 ー21 日に調査し推定した。1 年目の分布変化 は、2007 年漁後
‑2008年漁前は増加(2.15 krrr ）し、その後の2008 年漁前―漁後旧渺（2 ．911 くn12 ）した。2 年 目の分布変化もこの増減の傾向は同じで、2008 年漁後一2009 年漁前は噌加（3 ．77kn12 ）し、その後の2009 年漁前
―漁後は減み瀞147kIn2 ）した。しかし、その増減の量については
1年目よりも2 年目の方が約2 倍も大きかった。
これ は、2 年目の方がコンブ林の 成長がよく、コンブ漁が活発に行われたことを意味していると考えられた。
この 成長の違いを生み出した原因 のーっは、コンブ林を海底 から剥がしとる氷が、1 年目では調査海域全域 に 流 れ 着 い た の に 対 し 、
2年 目 に は 殆 ど 流 れ 着 か な か っ た と い う 違 い に あ る と 示 唆 さ れ た 。
以上より、本研究で示した音響手法を適用することで、日淬洛地に形成されている海中林の分布とその特 徴を広範囲をジ対象として明らかにできると期待される。
