湖の水質浄化に伴う生態系変化とそれが生み出した新たな問題諏訪湖から学んだこと 信州大学山岳科学総合研究所花里孝幸 長野県諏訪建設事務所提供
流出口 導水管 下水処理場
処理場排水中のリン濃度は 諏訪湖の全リン濃度の 10 倍以上
流出河川 天竜川水質への下水処理システムの影響評価 天白橋 新樋橋
天竜川 ( 新樋橋 ) の水質への影響評価 (TP:mg/L) 年平均
天竜川 ( 新樋橋 ) の水質への影響評価 (COD:mg/L) 年平均
工場 事業所からの流入負荷 湖水中の全リン濃度 山林 農耕地からの流入負荷 家庭からの流入負荷 環境基準値 1984 年 2001 年 集水域から諏訪湖に流入する全リン量と湖水中の全リン濃度の年変化
水質浄化に伴う生態系の変化 アオコの激減 諏訪湖における1991~2003 年のMicrocystisの現存量の変化 ( 本間 朴 2005),
諏訪湖の夏 (7~9 月 ) の平均透明度 140 異常な冷夏 アオコ激減 120 下水処理場の稼働 透明度 (cm) 100 80 60 40 20 0 1977 1979 1981 1983 1985 1987 20 年 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 年
ユスリカの減少
至近距離からの写真 ( 黒い点がユスリカ成虫 ) 諏訪湖から発生したユスリカで壁が黒ずんだ湖畔に建つ建物 (199 0 年 )
下水処理場の供用開始
信濃毎日新聞 (2005 年 10 月 28 日 )
湖が汚れると魚が増える! 魚がたくさん棲めるようなきれいな湖にしよう 生態学的に誤った表現
昔は湖水がきれいでワカサギがたくさん獲れた? アオコの大発生期間 下水処理場の供用開始
水草 浅い湖では水草が繁茂しやすい
ヒシ
諏訪湖 エビモ エビモ帯における透明度とエビモの現存量との関係数値は 5 ヶ年ごとの平均値 諏訪湖における密度評価による 5 ヶ年ごとのエビモの分布の比較 武居 (2004)
諏訪湖 4m ヒシ 2m 2006 年晩夏 2006 年
諏訪湖 2008 年
富栄養化 貧栄養化 太陽光 沈水植物 ヒシ 底 低 / 砂質 高 / 泥質 高 / 泥質 有機物含量
水質浄化だけでは昔の生態系 は戻らない 底質の改善も必要 水質浄化よりも 時間がかかる
魚の少ない湖 湖のプランクトン群集 魚の多い湖 カブトミジンコ { ダフニア } ( 体長 :~2mm) ゾウミジンコ ( 体長 :~0.5mm) ツボワムシ ( 体長 :0.2mm)
植物プランクトンの天敵 食う - 食われる 生物間相互作用 競争
霞ヶ浦で起きた事件 カブトミジンコ :~ 2mm イサザアミ :~15mm
白樺湖でのバイオマニピュレーション ニジマス放流 (2000~2003) カブトミジンコ放流 (2000 年 )
水草 ( コカナダモ ) の分布面積の変化 (a) 1998 年 (b) 1999 年 8.1% 34.6% (c) 2000 年 (d) The year 2005-2006 白樺湖 0% 52.1%
白樺湖における透明度の変化 水草が湖面積の 3 割程度覆うようになると 湖全体の水質に影響を与えるようになる The change of Daphnia density & water transparency in Lake Shirakaba (1997-2006) 400 0 Daphnia (x10 3 inds / m 2 ) 350 300 250 200 150 100 50 0 0 8.1 34.6 0 水草被覆率 ここのデータはまだナイショ M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 100 200 300 400 500 Water transparency (cm) Daphnia density Secchi depth Year 白樺湖
x10 3 Inds. / m 2 ワムシや小型ミジンコに及ぼすダフニアの影響 Daphnia density ( x10 3 Inds. / m 2 ) 250 200 150 ダフニア ( ガブトミジンコ ) Daphnia galeata T o t a l C l a d o c e r a 1 4 0 0 小型ミジンコ 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 ダフニアの放流 白樺湖 100 50 0 M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Date 2 0 0 0 M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 D a t e 2 5 0 0 0 2 0 0 0 0 ワムシ類 T o t a l R o t i f e r a x10 3 Inds. / m 2 1 5 0 0 0 1 0 0 0 0 5 0 0 0 0 M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 D a t e
白樺湖における透明度の変化 水草が湖面積の 3 割程度覆うようになると 湖全体の水質に影響を与えるようになる The change of Daphnia density & water transparency in Lake Shirakaba (1997-2006) 400 0 Daphnia (x10 3 inds / m 2 ) 350 300 250 200 150 100 50 0 0 8.1 34. 6 水草被覆率 0 M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 100 200 300 400 500 Water transparency (cm) Daphnia density Secchi depth Year 白樺湖
白樺湖 (a) 1998 年 水草 ( コカナダモ ) の分布面積の変化 (b) 1999 年 8.1% 34.6% (c) 2000 年 (d) 2005-2006 年 0% 52.1%
白樺湖の透明度の経年変化 (1997-2006) LMND HMND LMND LMHD HMHD (1) (2) (1) (3) (4) 0 100 Secchi depth ( cm ) 200 300 Mean secchi depth 400 500 M J S N J MM J S N J MM J S N J MM J S N J MM J S N J MM J S N J MM J S N J MM J S N J MM J S N J MM J S N 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Stages (1) : LMND (Low density of macrophytes and no or a few Daphnia) (2) : HMND (High density of macrophytes and no Daphnia) (3) : LMHD (Low density of macrophytes and high density of Daphnia) (4) : HMHD (High density of macrophytes and high density of Daphnia)
それぞれのステージの平均透明度 それぞれのステージの平均クロロフィル濃度 Secchi depth (cm) 350 300 250 200 150 100 50 0 Secchi depth a c b 12 b,c Chlorophyll a. 10 mg / L 0 LMND HMND LMHD HMHD LMND HMND LMHD HMHD 8 6 4 2 b,c a,b Microcystis sp. c a (Standard error) The mean values denoted by the same letter are not significantly different from each other in Tukey's test (P > 0.05).
諏訪湖における 1996-2005 年の年ミジンコ個体群の変遷 ノロ大きさ : 最大で 10mm inds. /L inds. /L inds. /L inds. /L 1500 1200 Bosmina longirostris 900 600 300 0 400 300 B. fatalis 200 100 0 240 180 Diaphanosoma brachyurum 120 60 0 6 5 Leptodora kindtii 4 3 2 1 0 M J SDM J S DM J S DM J SDM J S DM J S DM J SDM J S DM J S DM J SDM J S DM J S 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
霞ヶ浦から諏訪湖へのワカサギの移入 諏訪湖における動物プランクトンの調査 1907-09 Daphnia sp. 1914-15 1947-49 1969 1970 1971-72 1977 1978 1982-85 1986 1987 1992 1993 1994 1996- 諏訪湖
諏訪湖! 2007 年 5 月下旬諏訪湖でついにカブトミジンコ (Daphnia) が出現 galeata
白樺湖 魚除去 水質浄化 大型ミジンコ増加 植物プランクトン減少 窒素 リンの削減 魚の減少 諏訪湖 水質浄化 生物の生産量の低下 ( 水質浄化の進行 ) 大型ミジンコ増加 植物プランクトン減少
クロモ
第 5 期諏訪湖水質保全計画 長期ビジョンとそこに至る道筋昭和 30 年代の 人と生き物が共存する諏訪湖 を 20 年後の長期ビジョンとして掲げる中で
クロモ 2007 年秋
環境問題の対策の実行 より好ましいと考えられる生態系への変化 その時につくられている社会システムの中で問題を起こさないか? 将来の生態系構造の変化と社会システムの変化 それぞれの予測が重要
クロモ 諏訪湖
あちら立てればこちら立たず 湖を ( ひとつの生態系を ) 多くの人々が異なった目的で利用しているため [ 漁業, 観光, 水道水源池, 憩いの場等々 ]
生態系変化の将来予測をし 対策を立てる 河川環境管理財団提供
人の立場が変わると評価が変わる
水草の堆肥化 集水域と湖の間での物質循環 肥料 P N 農地 水草 P N 集水域 湖 ( 空間的スケールを変えると 見方が変わる )
日本を中心にした地球規模の窒素 リンの動き 大気リン鉱石 ( 海洋 ) 魚介類 ( 外国 ) 食糧 排泄 日本の湖が富栄養化するのは当たり前 ( 空間的スケールを変えると 見方が変わる )
300 年後にリンが枯渇する! リン鉱石 ( 外国 ) 食糧 農業生産量が大きく落ち込み 食糧不足が深刻になる
300 年後にリンが枯渇する! リンはどこにある?
日本の湖の底にある! 将来は 日本がリンの輸出国なる 今 湖底に堆積して問題を起こしているリンは 300 年後には宝物になる! 時間的スケールを変えると見方が変わる
天竜川のトビケラの 現存量は日本一 Q. なぜ天竜川にはトビケラが多いのか?