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1 29/7/22 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 小関祥子

2 - 多摩川河口干潟 - 東京湾 東京湾西岸にある唯一の天然干潟. ( 干出面積 : 約 17.6 ha) 特徴環境内での 塩分の変動が大きい (~2 ) 生物の役割や物質循環を 下水処理水が多量に流入 様々な底生生物が生息解明することが重要

3 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 ) 多摩川河口干潟の優占種 水産重要種( 内水面漁獲量の約 3 %) 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

4 1. 現存量 環境調査 2. ろ過速度の計測?? 浄化機能の評価 3. 食性の分析 4. 物質循環図 懸濁態窒素 無機窒素 植物プランクトン? 堆積物 多毛類 溶塩性植物出付着珪藻 バクテリア 無機窒素

5 1-1. 多摩川河口干潟の環境と生物相 調査地点大師橋付近 (35 32 S; N) 調査期間 26 年 6 月 ~27 年 1 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. 5 cm x φ4 cm) 採水 (SS 量およびクロロフィル量 ) 2 定量調査 (26 年 6 月のみ ) 5m 大師橋地点 神奈川県 コドラート調査 (5 5 2 cm) 潮間帯上部から下部にかけての 5 地点で採集 東京都

6 水質調査結果 水温 :15.~22.5 塩分濃度 :.1~17.5 DO( 溶存酸素量 ):8~15 mg/l SS( 浮遊物質量 ):1~5 mg/l クロロフィル量 :2~1 μg/l 多摩川河口干潟の生物相 (26 年 6 月定量結果 ) ゴカイ スピオ 甲殻類 ヤマトシジミ ソトオリガイ St St St St St 単位は ind( 個体数 ) /m 2. 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

7 1-2. ヤマトシジミの現存量 東邦大学 ( 風呂田利夫教授様方 ) との共同調査 調査期間 :27 年 8 月 ~29 年 3 月 ( 参加期間は 28 年 1 月 ~) 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 調査結果 年月 密度 (ind/m 2 ) 28 年 3 月 76 4 月 75 5 月 71 6 月 73 7 月 12 8 月 15 9 月 13 1 月 月 9 12 月 年 1 月 71 2 月 128 年平均 94 現存量 :176 m 2 94 個体 / m 2 = 16,544, 個体 1

8 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 ; 21) ヤマトシジミ濾過速度の季節変化( 相崎ら, 26) 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, 21) 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

9 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, 25) 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,3 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

10 ろ過速度測定に用いたチャンバー実験図 溶存酸素センサー 1 呼吸速度溶存酸素の減少量から 試水 植物プランクトン 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 砂 濾過 排泄 アンモニア 実験に用いたチャンバーの写真

11 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.mm の中型個体を選別 塩分 1PSU 水温 2 で飼育 サンプリング地点 ( 大師橋 ) 内径 11 cm, 高さ 2 cm のアクリル製円筒形チャンバーを使用 砂 ( 粒径 2~5 μm) を 5 cm 敷く 測定方法, 1, 2, 3 の 4 段階の塩分条件 キートセラス濃縮液を 1 ml (4 μg/ L) 加え,2 で 1 時間培養 5 個体 各塩分につき 3 回ずつ試験 ( コントロール = シジミ抜き ) Ammonia Chl-a 実験に使用したヤマトシジミは, サイズを計測後,8 度で 2~3 日間乾燥させ, 軟体部の乾重量を測定

12 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 CR = ( V/ t ) {In (C / C 1 ) -In(C */ C 1 * )} / ( wi) V: チャンバー内の水量 t: 各採水時間 C : スタート時のChl-a 量 C 1 : 採水時のChl-a 量 C * : コントロール区スタート時のChl-a 量 C 1 *: 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 ) 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

13 Clearance rate(l/dbwg/h) Excretion rate(μg/dbwg/h) ろ過速度 y = -.141x x R 2 = Salinity( ) 3. 排泄速度 y = -9.3x R 2 = Salinity( ) Respiration rate(mg/dbwg/h) 呼吸速度 ろ過速度 1~3 の範囲で負の相関 Spearman (P <.5) 呼吸速度塩分との相関なし y = -.45x +.35 R 2 = Salinity( ) 排泄速度 ~3 の範囲で負の相関 Spearman (P <.1)

14 Clearance rate(l/dbwg/h) ナナイロイガイ Choromytilus chorus (Navarro, 1988) 他種との比較 Salinity( ) サルボウガイ Anadara granosa (Nakamura, 25) ムラサキヒヨク Argopecten purpuratus (Navarro et al, 1998) 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

15 Clearance rate of several salinity. Low tide (Salinity: 1.3 ).164 L/ ind h 12 h = L/ ind half a day High tide (Salinity: 14.8 ).159 L/ ind h 12 h = 1.98 L/ ind half a day L/ ind day Flux: 3,162,24 t day (Ave: 36.6 m 3 / s) Total number of C. japonica 176 m 2 94 ind/ m 2 = 16,544, ind L 16,544, ind = 64,224 t / day C. japonica is estimated to filter approximately 2. % of the amount of flowing water of Tamariver.

16 3. ヤマトシジミの食性解析 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, 25) 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., 26) セルロース分解酵素を持ち 陸上植物を摂食する (Toyohara et al., 27) 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

17 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 1 栄養段階が 1 つ上がると δ 13 C ~1 高くなる (DeNiro & Epstein, 1981) δ 15 N 3~5 高くなる (Minagawa & Wada, 1984) 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 15 1 δ 15 N ( 窒素 ) 5 栄養段階と σ 値の関係 陸上生物 陸上植物 珪藻など 魚類 二枚貝など δ 13 C ( 炭素 )

18 ヤマトシジミ 26 年 7/26, 1/2, 11/2 27 年 4/2, 7/17 POM( 懸濁態有機物 ) 26 年 11/2, 27 年 4/2, 7/17 底質 27 年 7/17 分析方法 凍結乾燥 塩酸処理 + 水洗い 材料と方法 5m 大師橋地点 神奈川県 酸の中和および乾燥 東京都 羽田地点 ヤマトシジミ 凍結乾燥 サンプル採取 堆積物 フィルター濾過 (GF/F 47mm) 採水 (1 試料に1L) POM 元素分析計 DELTA plus XP 脱脂処理および乾燥 スズ箔に包む

19 δ 15 N( ) 1 5 δ13c: -23.2~-22.6 δ15n: 2.7~3.9 解析結果 δ 13 C( ) -15. Sample C. Japonica POM Sediment 陸上植物-27 海Station Handeda Sta Daisibasi Sta Handeda Sta Daisibasi Sta Handeda Sta Daisibasi Sta n 洋植物プランクトン-2 δ13c: -22.4~-21.6 δ15n: 3.3~4.8 δ13c( ) -21.± ± ± ± ± ±.63 Haneda sediment Daisi sediment Haneda POM Daisi POM Haneda corbicura Daisi corbicura δ15n( ) 7.1± ± ± ± ± ±.82

20 ヤマトシジミの安定同位体比の比較 上流 (Upper Side) 下流 (Lower Side) δ 13 C δ 15 N δ 13 C δ 15 N 十三湖 ( 青森 ) (Kasai et al., 26) 小川原湖 ( 青森 ) (Kasai et al., 26) 宍道湖 ( 島根 ) (Kasai et al., 26) 櫛田川河口域 ( 愛知 ) (Kasai & Tanaka, 25) 多摩川河口域 ( 東京 ) -26.3± ± ± ± ±.32 9.± ± ± ± ± ± ± ±.3-21.± ± ± ± ±.76 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

21 生息地点の高低による食性の違い 27 年 7 月 17 日羽田地点ヤマトシジミのサンプル 1 8 羽田地点における採集点別安定同位体比 上部 干潟 中部 下部 δ15n upper middle lower δ13c 陸側と河川側で C N 値が異なる (ANOVA : P <.1) 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

22 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

23 脂肪酸分析結果からの同定方法 珪藻類 陸由来の植物 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 )

24 多摩川のヤマトシジミの脂肪酸分析結果 1 14: 珪藻 珪藻 or バクテリア 16: 18:1 バクテリア ( 硫酸還元菌 ) 植物プランクトン 15:1 15: 18: 2:

25 多摩川のヤマトシジミの脂肪酸分析結果 2 珪藻 or バクテリア 動物プランクトン 14: 珪藻 18:1 22: 16: バクテリア ( 硫酸還元菌 ) 植物プランクトン 15:1 15: 18: 2:

26 今後の展望 多摩川河口干潟の物質循環図の作成 無機物 (C N P ) 鳥類などの他生物による捕食 人間による漁獲 系外へ 植物プランクトン 無機物 (C N P) となって系内へ戻る シジミ 死亡 バクテリアによる分解 同化( 生長 運動エネルギー ) 排泄( 擬糞 アンモニア態窒素 ) 系内へ残った貝殻は埋没して 1 年間ほど N および P を固定

27 Table.1. Experimental salinities, body size and each analysis date. No Salinity ( ) Shell length (mm) Dbw (g) DO (mg ind h) CR (L ind h) NH4-N (μg ind L)

28 δ 15 N ヤマトシジミの安定同位体比 δ 13 C = -22 ~ -2 δ 15 N = 4 ~ δ 13 C 6726Daisibasi 612Daisibasi 612Haneda 6112Daisibasi 6112Haneda 742Haneda 7717Daisibasi 7717Haneda 季節性なし 地点間で有意差有り (ANOVA : P <.1) 大師橋 :δ 13 C = -21.9±.32 δ 15 N = 6.3±.63 羽田 :δ 13 C = -21.±.41 δ 15 N = 7.1±.76

29 δ 15 N 堆積物の C 安定同位体比 大師橋 Haneda Daisibasi δ 13 C δ 13 C = -25 ~ -22 δ 15 N = 2 ~ 8 地点間 干満 季節などによる差異なし 羽田 δ 15 N δ 13 C = -27 ~ -23 δ 15 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 POM の安定同位体比 δ 13 C 6112Daishi L 6112Daishi H 6112Haneda H 742Daishi H 742Haneda L 742Haneda H 7717Daishi L 7717Daishi H 7717Haneda L 7717Haneda H

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