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浅い湖沼では光が減ると水質が悪化する: 湖底の水草と水中の植物プランクトンの予想外な関係が判明

浅い湖沼では光が減ると水質が悪化する: 湖底の水草と水中の植物プランクトンの予想外な関係が判明

2018.07.04 10:00

発表のポイント

  • 植物の成長は光量に依存しているため、光量が減ると植物プランクトン量も減ると予想される。ところが、この予想に反し、光量減少はむしろ植物プランクトンを増やし水質を悪化させることが判った。
  • これは、光量が減少すると、競争者である水草が減少して栄養が使われなくなり、植物プランクトンの成長が増加するためである。
  • 本研究は、光環境の変化が湖沼生態系に大きな影響を与えることを野外実験により初めて実証したもので、太陽光を遮って有害な藻類を減少させたり、水上太陽光発電を行ったりする際には、その生物間相互作用の影響を十分に考慮せねばならないことを示している。
 

概要

 太陽光は、光合成を通して生態系を維持しています。しかし現在、さまざまな人間活動が湖沼生態系に降り注ぐ光の量を変化させています。これまでの湖沼研究では富栄養化1)が注目されることが多く、光量が湖の生態系に与える影響はあまり調べられていませんでした。
 東京大学総合文化研究科の山道真人講師と、東北大学生命科学研究科の占部城太郎教授らの研究グループは、光が弱まると水草が減少し植物プランクトンが増加して、水質や生態系に大きな影響を及ぼすことを発見しました。この研究は、野外の実験池における遮光実験と、数理モデルを組み合わせて実施されました。
 今回の研究成果は、光の変化に対して生態系がどのように反応するか、という生態学の大きな問題を解く手がかりを発見したものであり、国内外の環境政策に影響する学術的知見として利用されることが期待されます。また、社会の身近な問題である有害な藻類の大発生や水上太陽光発電の現場において、生物間相互作用の考慮を一層強く求めることにもつながることが期待されます。
 
 
 
図. 米国ニューヨーク州イサカのコーネル大学実験池(左・右)。プール用カバーを浮かべた遮光中の池で調査を行う様子(右)。
 
 
【用語説明】
1):富栄養化:栄養塩が湖に流れ込み、過剰に栄養豊富な状態になること。このような状態になると、0.1ミリにも満たない植物プランクトン(藻類)が大繁殖し、透明度の低下や貧酸素水質が悪化したり生物多様性が減少したりする問題が引き起こされるようになる。
 
 
【論文の詳細】
 
表題:A shady phytoplankton paradox: when phytoplankton increases under low light
 
著者:Masato Yamamichi*, Takehiro Kazama, Kotaro Tokita, Izumi Katano, Hideyuki Doi, Takehito Yoshida, Nelson G. Hairston Jr and Jotaro Urabe
 
雑誌「英国王立協会紀要(Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences)」
 
 
 
 

問い合わせ先

(研究に関すること)
東北大学大学院生命科学研究科
教授 占部 城太郎(うらべ じょうたろう)
電話番号:022-795-6681
E メール:urabe*m.tohokuac.jp(*を@に置き換えてください)
 
(報道に関すること)
東北大学大学院生命科学研究科広報室
担当:高橋 さやか(たかはし さやか)
電話番号:022-217-6193
E メール:lifsci-pr*grp.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)