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応用生態工学 9(1), 85-101, 2006

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総説 REVIEW

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河川生態系を支える多様な粒状有機物

吉村 千洋1)・ 谷田 一三2)・ 古米 弘明3)・ 中島 典之4)

1)山梨大学大学院医学工学総合研究部 〒400-8511 山梨県甲府市武田4-3-11
2) 大阪府立大学大学院理学系研究科生物科学専攻 〒599-8531 大阪府堺市中区学園町1-1
3) 東京大学大学院工学系研究科都市工学専攻 〒113-8656 東京都文京区本郷7-3-1
4) 東京大学先端科学技術研究センター 都市環境システム分野 〒153-8904 東京都目黒区駒場4-6-1

Chihiro YOSHIMURA1), Kazumi TANIDA2), Hiroaki FURUMAI3) and Fumiyuki NAKAJIMA4): Various particulate organic matter (POM) supporting stream ecosystems. Ecol. Civil. Eng. 9(1), 85-101, 2006.

1) Interdisciplinary Graduate School of Medical and Engineering, University of Yamanashi, 4-3-11 Takeda, Kofu, 400-8511 Japan
2) Graduate School of Science, Osaka Prefecture University, 1-1 Gakuenn-machi, Naka-ku, Sakai, 599-8531 Japan
3) Department of Urban Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, 113-8656 Japan
4)Urban and Environment Systems, Research Center for Advanced Science and Technology (RCAST), The University of Tokyo, 4-6-1 Komaba, Meguro-ku, 153-8904 Japan

Abstract:In streams, particulate organic matter (POM) serves as a pivotal link between dissolved nutrients, microbes and organisms at higher trophic levels. Especially in forested streams, such linkage with allochthonous POM is fundamental for saprophytic chain of stream ecosystems. Here, we reviewed current understanding of riverine POM by focusing its classification, dynamics, and ecological role in streams. Generally, coarse particulate organic matter (CPOM, > 1mm) is broken down to fine particulate organic matter (FPOM, 0.45mm − 1mm) and dissolved organic matter (DOM, < 0.45mm) while providing essential energy and nutrients for microbes and aquatic fauna. Since input and transport of POM depend highly on season and discharge fluctuation, POM concentration in temperate streams shows wide ranges: 0.001 to 3 mgC L−1 for CPOM and 0.05 to 1 mgC L−1 for FPOM. For deposited POM density, channel unit such as riffle and pool is also influential. Major ecological roles of riverine POM are 1) habitat for aquatic fauna, 2) energy and nutrient supply for microbes, 3) energy and nutrient supply for aquatic fauna, and 4) material transport to downstream reaches and ocean. Colonization of fungi and bacteria on POM mediates carbon and nutrient uptake of aquatic fauna, especially macroinvertebrates. In stream ecosystems, therefore, POM is a major driving force and repeatedly experiences biological interaction and transformation, which is referred as organic matter spiraling. Thus, understanding of organic matter dynamics and its biological interaction is essential for conservation and restoration of stream ecosystems.

Key words: benthic organisms, coarse woody debris (CWD), organic matter spiraling, particulate organic matter (POM), stream ecosystem

摘要

 河川では一次生産に加えて,陸上からの有機物・栄養塩・ミネラルなどの流入があり,豊富な生物種が維持されている.日本では森林面積比の高いため,河川の上中流部の水生生物群集は陸上生態系からの粒状有機物(POM)の流入に強く依存していると考えられる.より効率的な河川生態系の保全を考えるために,最新の知見を含めて粒状有機物に関する基礎的知見を包括的にレビューすることを目的とした.
 河川に存在する有機物は,倒流木,粗大有機物(CPOM:>1mm),微細有機物(FPOM:0.45mm〜1mm),溶存有機物(DOM:<0.45mm)に分類される. CPOM は物理的・生物学的作用を受けて,より小さな有機物(FPOM,DOM)へと分解される.浮遊態および堆積態のPOM の濃度や堆積量は,流量変動や地形(瀬淵構造やワンド)の影響を受けるが,温帯河川では浮遊態のCPOM とFPOM の濃度は,それぞれ0.001〜3mgC L−1および0.05〜1mgC L−1であることが報告されている.
 粒状有機物は,河川生態系における腐食連鎖を支える不可欠な物質である.その生態学的役割として,1)水生動物の生息場の形成,2)微生物のエネルギーと栄養塩の供給,3)水生動物のエネルギーと栄養塩の供給,4)下流域や海域への物質輸送などが考えられる.底生動物や魚類などの腐食性生物による外来性有機物からの炭素・エネルギーの取り込みを,微生物群集がタンパク源となりながら仲介しているといえる.また,有機物から水生生物への物質の変換過程において,河道内の瀬淵構造や周辺部に形成されるワンドやタマリが物理的な貯留装置となり,生物学的な物質変換を促進する場としての働きを持つ.よって,流域生態系の保全を目的とした河川の流域管理や自然再生事業において,有機汚濁を低減するだけでなく,自然界で生産される有機物の動態,また有機物と生物の相互作用を適切に理解することは不可欠である.

line 2005年7月20日受付,2006年1月28日受理
1) e-mail: chihiroy @yamanashi.ac.jp line
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