Microsoft PowerPoint - 01 【東大海洋研】小関様i [1].ppt

2009/07/22 羽田研究会講演

多摩川河口干潟に生息する

ヤマトシジミの生態と浄化機能

東京大学海洋研究所

－ 多摩川河口干潟 －

◆

東京湾西岸にある唯一の天然干潟．

（干出面積：約17.6 ha）

東京湾

特徴

・ 塩分の変動が大きい（0～20‰）

・ 下水処理水が多量に流入

・ 様々な底生生物が生息

環境内での

生物の役割や物質循環を

解明することが重要。

★ヤマトシジミ Corbicula japonica

日本の汽水域に生息する小型

二枚貝

（マルスダレガイ目シジミ科）

・水産重要種

（内水面漁獲量の約30 ％）

・低塩分や貧酸素などの環境変化に強い耐性を持つ

・ろ過摂食により植物プランクトンを水中から除去する

ため水質浄化に役立つと考えられている

多摩川河口干潟における

ヤマトシジミの環境浄化能の検討

★多摩川河口干潟の優占種

？

？

？

１.現存量・環境調査

２.ろ過速度の計測

３.食性の分析

４.物質循環図

堆積物 塩性植物 懸濁態窒素 無機窒素 無機窒素 溶出 付着珪藻 多毛類 植物プランクトン バクテリア

浄化機能の評価

・調査地点

大師橋付近

（35°32’ S; 139°45’ N）

・調査期間

2006年6月～2007年10月 ３ヶ月に１度

①水質調査

・水質モニタリング用センサー (Horiba：W-22XD. 50 cm x φ4 cm) ・採水（ＳＳ量およびクロロフィル量）

②定量調査（2006年6月のみ）

・コドラート調査（50×50×20 cm） 潮間帯上部から下部にかけての５地点で採集

1-1．多摩川河口干潟の環境と生物相

東京都 神奈川県 500m 大師橋地点

水温：15.0～22.5 ℃ 塩分濃度：0.1～17.5 ‰ DO（溶存酸素量)：8～15 mg/L SS（浮遊物質量)：10～50 mg/L クロロフィル量 ：2～10 μg/L

多摩川河口干潟の生物相（2006年6月定量結果）

0 112 0 208 208 St5 32 80 16 256 1824 St4 0 48 0 80 848 St3 0 144 144 32 512 St2 0 0 144 32 720 St1 ソトオリガイ ヤマトシジミ 甲殻類 スピオ ゴカイ ※下流（羽田空港側）では，ウミナナフシ，コメツキガニ， シオフキガイなどが出現。 単位は ind（個体数） /m2．

水質調査結果

1-2．ヤマトシジミの現存量

現存量：176000 m

2

× 94 個体/ m

2

_{= 16,544,000 個体}

東邦大学（風呂田利夫教授様方）

との共同調査

調査期間：2007年8月～2009年3月

（参加期間は2008年10月～）

年月 密度（ind/m2） 2008年3月 76 4月 75 5月 71 6月 73 7月 120 8月 105 9月 103 10月 130 11月 90 12月 88 2009年1月 71 2月 128 年平均 9 4

調査結果

① ③ ② ④ ⑤ ・サンプリング地点（計５地点） ・潮間帯上部・中部・下部にわけ、各定点 でコドラート３つ分の採集を行った

２. ヤマトシジミのろ過速度

★ヤマトシジミのろ過活性に関する研究

・ヤマトシジミの水質浄化に関する基礎的研究

（相崎ら, 1998 ; 相崎 ＆ 福地, 1998）

・ヤマトシジミの水質浄化機能の評価解析

（中村ら，1998 ; 2001）

・ヤマトシジミ濾過速度の季節変化（相崎ら, 2006）

・無酸素化がヤマトシジミのろ過速度に与える影響

（相崎ら, 2001）

溶存酸素量 ・ 水温 ・ 底質の有無 ・ サイズ ・ 密度

塩分に関する情報なし

【塩分】 生物の活動に影響を与える環境要因

汽水域：塩分変化が大きい ⇒ シジミも影響を受ける？

★塩分と二枚貝のろ過速度に関する研究

・ムラサキイガイ

Mytilus edulis

のろ過速度は急激な塩分の変化 に影響を受ける (BAYNE

et al

., 1976a) ・低塩分においてサルボウガイ

Anadara granosa

のろ過速度に 低下がみられる(Nakamura, 2005) ・ムラサキヒヨク

Argopecten purpuratus

のろ過速度は低塩分では 低下するが，30‰の高塩分では盛んになり成長量も増加する (Navarro

et al

, 1998)

塩分変化がヤマトシジミのろ過活性に

与える影響を調査

実験に用いた チャンバーの写真→

砂

濾過 排泄 植物 プランクトン 溶存酸素センサー アンモニア 試水 ②濾過速度 植物プランクトンの減少量から ③排泄速度 アンモニア濃度の増加量から ①呼吸速度 溶存酸素の減少量から

ろ過速度測定に用いたチャンバー実験図

材料と方法

・サンプリング

□多摩川河口干潟にてヤマトシジミを採集 □1.5～2.0mmの中型個体を選別 □塩分10PSU・水温20℃で飼育 サンプリング地点（大師橋） A mmonia Chl-a

・測定方法

□0, 10, 20, 30 ‰の4段階の塩分条件 □キートセラス濃縮液を1 ml (40 μg/ L) 加え，20 ℃で 1時間培養 □各塩分につき３回ずつ試験 （コントロール＝シジミ抜き） □実験に使用したヤマトシジミは，サイズ を計測後，80度で2～3日間乾燥させ， 軟体部の乾重量を測定 □内径11 cm，高さ20 cmのアクリル製 円筒形チャンバーを使用 □砂（粒径200～500 μm）を5 cm敷く 5 個体

ろ過速度：試水をWhatman GF/F 47 mm ガラスフィルターで濾過し， DMF（ジメチルホルムアミド）を6ml加え，蛍光光度計で 測定したChl-a量の経時変化から換算 呼吸速度：溶存酸素センサー（METTLER TOLEDO; SG6）を用いて ＤＯ(溶存酸素濃度)を測定 排泄速度：25μmのシリンジフィルターでろ過した試水を オートアナライザーにて分析 V：チャンバー内の水量 t：各採水時間 C₀：スタート時のChl-a量 C₁：採水時のChl-a量 C₀ * ：コントロール区スタート時のChl-a量 C₁ *：コントロール区採水時のChl-a量 ∑wi：使用した貝の軟体部乾燥重量（or 個体数）

1. ろ過速度 y = -0.0141x2 + 0.3052x + 3.6624 R2 = 0.99 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 Salinity(‰) C le a ra nc e r a te (L /D bw g /h) 2. 呼吸速度 y = -9.03x + 210.64 R2 = 0.91 -200 -100 0 100 200 300 400 0 10 20 30 Salinity(‰) E x c re ti on ra te (μ g / D b w g /h) 3. 排泄速度 ・ろ過速度 10～30 ‰の範囲で負の相関 Spearman (P < 0.05) ・排泄速度 0～30‰の範囲で負の相関 Spearman (P < 0.01) ・呼吸速度 塩分との相関なし y = -0.0045x + 0.35 R2 = 0.61 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 10 20 30 Salinity(‰) Re sp ir at ion ra te (m g / Dbwg /h)

他種との比較

- 2 - 1 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 0 2 0 3 0 S al i n i ty(‰) C lea ra n c e ra te (L / D b w g/ h )

・他の汽水性二枚貝は高塩分でろ過速度が上がるが

ヤマトシジミは低塩分で速くなる

ナナイロイガイ Choromytilus chorus (Navarro, 1988) ムラサキヒヨク Argopecten purpuratus (Navarro et al, 1998) サルボウガイ Anadara granosa (Nakamura, 2005)

★Low tide (Salinity: 10.3 ‰)

0.164 L/ ind・h × 12 h = 1.974 L/ ind・half a day

★High tide (Salinity: 14.8 ‰ )

0.159 L/ ind・h × 12 h = 1.908 L/ ind・half a day

Flux: 3,162,240 t・day (Ave: 36.6 m3_{/ s)}

Total number of C. japonica

176000 m2 × 94 ind/ m2

= 16,544,000 ind

3.882 L/ ind・day

Clearance rate of several salinity.

Clearance rate of several salinity.

3.882 L × 16,544,000 ind

= 64,224 t / day

C. japonica is estimated

to filter approximately 2.0 % of the amount of flowing water of Tama-river.

★ヤマトシジミの食性に関する研究

・一般的な二枚貝は海産有機物を選択的に摂食するのに対し、 ヤマトシジミは生息地の上流では陸由来有機物、下流では 海産植物プランクトンを主に摂食する (Kasai & Tanaka, 2005) ・水が滞留する場所では、土着の植物プランクトンもしくは底生 珪藻を食べ、水の交換が早い場所では陸由来の餌に依存する (Kasai

et al

., 2006) ・セルロース分解酵素を持ち、陸上植物を摂食する (Toyohara

et al

., 2007)

多摩川河口干潟に生息するシジミの食物

（浄化の対象）を明らかにする

３．ヤマトシジミの食性解析

①栄養段階が１つ上がると･･･

δ

１３

_Ｃ

_⇒

_0～1

_{‰高くなる}

（DeNiro & Epstein, 1981）

δ

１５

_Ｎ

_⇒

_3～5

_{‰高くなる}

（Minagawa & Wada, 1984）

★安定同位体比分析

生物を構成する炭素・窒素安定同位体比は食物連鎖

に従って蓄積し、初期生産者の値を反映する。

②Ｃ値が

低い⇒

陸由来

有機物が多い

高い⇒

海由来

有機物が多い

0 5 10 15 -35 -30 -25 -20 -15 -10 δ15_N （窒素） δ13_C （炭素） 陸上植物 陸上生物 珪藻など 二枚貝など 魚類 栄養段階とσ値の関係

材料と方法

・ヤマトシジミ 2006年 7/26, 10/20, 11/20 2007年 4/20, 7/17 ・ＰＯＭ（懸濁態有機物） 2006年 11/20, 2007年 4/20, 7/17 ・底質 2007年 7/17 東京都 神奈川県 500m 大師橋地点 _羽田地点 元素分析計 DELTA plus XP スズ箔に包む 脱脂処理 および乾燥 採水 （1試料に1L） フィルター濾過 （GF/F 47mm） 塩酸処理 ＋水洗い 酸の中和 および乾燥 堆積物 POM 凍結乾燥 サンプル 採取 凍結乾燥 ヤマトシジミ

分析方法

解析結果

0 5 10 -30.0 -25.0 -20.0 -15.0 δ1 3C（‰） δ 15 N（ ‰ ） Haneda sediment Daisi sediment Haneda POM Daisi POM Haneda　corbicura Daisi corbicura 4.4±0.82 -25.3±0.63 6 Daisibasi Sta 5.2±0.16 -23.4±0.23 6 Handeda Sta Sediment 4.0±2.16 -24.2±0.76 7 Daisibasi Sta 4.3±2.12 -24.1±0.86 7 Handeda Sta POM 6.3±0.63 -21.9±0.32 15 Daisibasi Sta 7.1±0.76 -21.0±0.41 26 Handeda Sta C. Japonica δ15N(‰) δ13C(‰) n Station Sample δ13C: -22.4～-21.6 δ15N: 3.3～4.8 δ13C: -23.2～-22.6 δ15N: 2.7～3.9 陸上植物 -27‰ 海洋植物プ ラ ン ク ト ン -20‰

ヤマトシジミの安定同位体比の比較

7.1±0.76 -21.0±0.41 6.3±0.63 -21.9±0.32 多摩川河口域 (東京) 10.3±0.67 -21.2±2.16 櫛田川河口域 (愛知) 11.4±0.46 -20.9±0.30 10.6±0.39 -22.8±0.52 宍道湖 (島根) 10.9±0.53 -22.0±0.44 11.1±0.54 -23.7±0.41 小川原湖 (青森) 11.0±0.63 -22.7±0.59 9.0±0.66 -26.3±0.72 十三湖 (青森) δ15N δ13C δ15N δ13C

上流 (Upper Side)

下流 (Lower Side)

・河口域のシジミは汽水湖に比べてC値が高い

⇒

海産有機物が得やすい

・多摩川河口干潟のシジミはＮ値が大幅に低い

⇒

下水処理水 ・ バクテリアのＮＨ

_４＋

_{固定 ・ 化学肥料}

(Kasai et al., 2006) (Kasai et al., 2006) (Kasai et al., 2006) (Kasai & Tanaka, 2005)

生息地点の高低による食性の違い

0 2 4 6 8 10 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 δ13C δ1 5 N upper middle lower 羽田地点における採集点別安定同位体比 干潟 上部 中部 下部

・陸側と河川側でＣ・Ｎ値が異なる （ＡＮＯＶＡ ： P < 0.001）

・陸側のヤマトシジミ

⇒ より海洋植物プランクトン（もしくは底生珪藻）に依存

・河川側のヤマトシジミ

⇒ 陸由来の有機物も摂食している可能性

・2007年7月17日 羽田地点 ヤマトシジミのサンプル

食性解析： おまけ 【脂肪酸分析】

脂質は生物体を構成する主要成分である。

脂肪鎖の構造は特に

低次の生物に関して多様

であり、

それを摂食した捕食者に

一部は改変されることなく

受け継がれる

。

摂食物をより詳細に同定できる

超音波抽出 ケン 化 液 - 液抽出 メ チ ル エ ス テ ル 化 シリ カ ゲ ル カ ラ ム ガス ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー 生物軟組織 _酸性成分 モ_ノ カ ル ボ ン 酸

・分析方法

脂肪酸分析結果からの同定方法

図：スペルコ37種FAMEミックスを用いたスタンダート値 （無極性カラム使用） 珪藻類 陸由来の 植物

多摩川のヤマトシジミの脂肪酸分析結果１

14:0 18:0 15:0 15:1 バクテリア （硫酸還元菌） 20:0 18:1 16:0 植物プランクトン 珪藻 珪藻orバクテリア

多摩川のヤマトシジミの脂肪酸分析結果２

16:0 18:1 18:0 22:0 15:0 15:1 バクテリア （硫酸還元菌） 珪藻orバクテリア 珪藻 14:0 20:0 植物プランクトン 動物プランクトン

今後の展望

・多摩川河口干潟の物質循環図の作成

シジミ 植物プランクトン ・鳥類などの他生物による捕食 ・人間による漁獲 バクテリアによる分解 無機物（Ｃ・Ｎ・Ｐ・） 残った貝殻は埋没して 1000年間ほどＮおよび Ｐを固定 無機物（Ｃ・Ｎ・Ｐ） となって系内へ戻る 死亡 系外へ ・同化（生長・運動エネ ルギー） ・排泄（擬糞・アンモニア 態窒素） _系内へ

Table.1. Experimental salinities, body size and

each analysis date.

-3.86 0.012 0.059 0.245 17.36 30 4-3 0.15 -0.027 0.073 0.177 17.98 30 4-2 -1.25 0.018 0.003 0.142 17.01 30 4-1 1.51 0.076 0.000 0.092 16.89 20 3-3 -5.25 0.085 0.059 0.129 17.16 20 3-2 0.98 0.164 0.065 0.146 17.74 20 3-1 8.01 0.222 0.065 0.177 17.13 10 2-3 6.16 0.140 0.073 0.151 17.35 10 2-2 2.65 0.118 0.078 0.136 17.30 10 2-1 8.01 0.078 0.051 0.123 17.13 0 1-3 11.79 0.052 0.038 0.172 17.03 0 1-2 7.64 0.219 0.105 0.168 17.67 0 1-1 NH4-N (μg・ind・L) CR (L・ind・h) DO (mg・ind・h) Dbw (g） Shell length (mm) Salinity (‰) No

0 5 10 15 -30 -25 _δ1 3_C -20 -15 δ 15 N 06726Daisibasi 061020Daisibasi 061020Haneda 061120Daisibasi 061120Haneda 07420Haneda 07717Daisibasi 07717Haneda

ヤマトシジミの安定同位体比

・季節性なし

・地点間で有意差有り（ANOVA : P < 0.001）

大師橋

： δ

13

_{C = -21.9±0.32 δ}

15

_{N = 6.3±0.63}

羽田

： δ

13

_{C = -21.0±0.41 δ}

15

_{N = 7.1±0.76}

δ13_{C = -22 ～ -20 ‰} δ15_{N = 4 ～ 8 ‰}

0 2 4 6 8 10 -27 -26 -25 -24 -23 -22 -21 δ13C δ 15 N Haneda Daisibasi 0 5 10 15 -30 -25 _δ1 3_C -20 -15 δ 15 N 061120Daishi L 061120Daishi H 061120Haneda H 07420Daishi H 07420Haneda L 07420Haneda H 07717Daishi L 07717Daishi H 07717Haneda L 07717Haneda H 堆積物のＣ安定同位体比 POMの安定同位体比 δ13_{C = -27 ～ -23 ‰} δ15_{N = 2 ～ 6 ‰} ・大師橋では陸性有機物， 羽田では海産有機物を 多く含む 大師橋 羽田 δ13_{C = -25 ～ -22 ‰} δ15_{N = 2 ～ 8 ‰} ・地点間・干満・季節 などによる差異なし