八郎潟２ －調整池の窒素固定藍藻アナベナ－ (2015.7月)
その①で、八郎潟調整池の放流先の水道、海には、高い生物生産性が見られました。そして、その沿岸流が流れる男鹿半島は魚が獲れる魚場として有名です。
男鹿半島の南下には、秋田県水産振興センタ－があります。ここでは栽培漁業用の稚魚、幼生の生産を行なっています。この中で全国的に見て特徴的なものは、ハタハタの育苗生産でしょう。これは、センタ－近くの椿漁港で行なわれていました（平成23年に終了）。ハタハタの稚魚は、カイアシ類やその幼生を食べて育ちます。しかし、海のカイアシ類の人工的な大量培養は難しく、未だに実用化されていません。栄養的には稚魚のエサとして満点で、理想的な生物餌であるカイアシ類ですが、残念ながらシオツボワムシやアルテミアのように人工的に培養することができません。そこでどうするかと言うと、ハタハタの稚魚を飼育ケ－スに入れて椿漁港に設置します。ここを夜間照明することで、カイアシ類を飼育ケ－スに集めるという方法が考案されました。餌のプランクトンを培養する手間を省くことができる、実にシンプルかつ実効性のある優れた方法ですが、ちょっと考えると疑問が出てきます。この方法がどこでも使えるのであれば、他の場所でも育苗生産にも使えるのではないか？わざわざ高価なクロレラを使ってシオミズワムシを培養する必要も無くなります。こんな良い方法が、なぜ秋田県のここだけでしか行なわれなかったのか・・・。理由はいろいろ有るのでしょうが、その最大のものとしては、カイアシ類の必要量が確保できるかどうかにあるのではないでしょうか？夜間照明で集まるカイアシ類が、必要量集められるほど多くなければ、この方法は使えません。つまり、カイアシ類の生息密度が高い場所でなければ使えない方法ではないでしょうか。
八郎潟河口から男鹿半島にかけての海岸には海藻がとても多く見られ、このように場所によっては多量に漂着している場所もあります。椿漁港はこうした場所にあります。
海藻が多いところにはプランクトンも多い、ということで上の右側が、椿漁港内で採取したカイアシ類です。港湾内の水は非常に透明であり、昼間にビ－カ－ですくっただけでは、とてもカイアシ類が入るとは思えなかったのですが、見事に捕らえることができました。これは、椿漁港のカイアシ類の密度の高さを証明していると思います。他の場所ではこうはいきません。たった一回すくっただけで（200ml）、幼生だけではなく成虫が入るとは・・・。
さて、八郎潟河口から男鹿半島にかけての沿岸の生物生産性の高さは、どこから来るのでしょうか？それは多分調整池から放流される水に、栄養分が豊富に含まれているからではないか・・・では、調整池はどうなっているのでしょう？
放流水門の上流側に行って見ると・・・
このように水は緑色に染まっており、浮いているタイヤのすぐ下が見えなくなるほど透明度は低く、富栄養化しており高密度の植物プランクトンがいることがわかります。ここの水は淡水ですので、淡水性のプランクトンになります。
それを顕微鏡で覗いてみると、
優占種は藍藻のアナベナでした。このほかにも珪藻や緑藻、原生動物にツボワムシが見られました。水門の下流には海水性の”生命の水”でしたが、上流側は淡水性の”生命の水”でした。富栄養化ともいいますが・・・。広大な調整池の上流側と下流側でアナベナを確認できました。これは調整池全域でアナベナが発生していることを示します。調整池のアナベナの総量は相当なものでしょう。アナベナは養殖池など富栄養化した淡水にはよく見られる、ごくありふれたものです。八郎潟特有のものではありません。ただ、特異な能力があります。それは空中の窒素ガスＮ２をアンモニア⇒有機体窒素として固定することができるのです。この能力を持つのは、生物界の中では一部の細菌（根粒菌、光合成細菌など）と特殊な藍藻だけで、あとはこれらを共生させた植物だけです。
窒素は、空気中に約８割存在していますが、このＮ２は強固な三重結合で結ばれており、これをアンモニアにすることはとても困難です。そのため、普通の植物は、肥料の形（アンモニア、硝酸、有機体窒素）で供給しなければなりません。
アナベナは、窒素肥料は必要ではなく、いわば自分で作り出すことができるのです。
八郎潟調整池全体でアナベナによって固定される窒素の量は相当な量でしょう。
調整池から放流される栄養成分は、水田の肥料分や生活廃水に含まれるものに、アナベナによって固定される窒素が加わる事になります。
生体の窒素の必要量は、炭素に次いで２番目に多く、３番目のリンの約10倍必要となります。炭素は植物によって大気中のＣＯ２で吸収されますので、肥料として与えるのに最も量が多く必要なものは窒素となります（窒素リン酸カリの内、カリウムは海水中に豊富に存在）。
アナベナが大量に繁殖している調整池では、その窒素を大量に大気中から取り入れているため、水門から放流される窒素分は多くなっているはずです。最も多く必要とされる窒素を大きく増加させてあるので、施肥の効果は大きく高められるでしょう。
アナベナは、通常の栄養細胞の他に、窒素固定に特化した細胞”異形細胞”をもちます。
異形細胞は、窒素を固定するための酵素”ニトロゲナ－ゼ”を持ちます。これは鉄を高濃度に含むス－パ－酵素で、強固なＮ２を分解するため酵素の王様と見なされるような複雑な構造と機能を持っています。この酵素は、酸素にとても弱いため、自身による光合成での酸素発生が最大の敵となってしまうため、異形細胞では水の酸化による電子獲得過程（これにより酸素が発生する）を含む光化学系Ⅱを不活性化し、ＡＴＰ生産だけを行なう光化学系Ⅰのみとなっています。これで得られたＡＴＰと、栄養細胞から供給される糖をエネルギ－源として、Ｎ２をアンモニアに変換します。アンモニアはアミノ酸に変換され、栄養細胞に移送されます。
このようにアナベナには、窒素の固定に鉄が多く必要となるため、異形細胞内に多く含まれていると思われます。
鉄は三価に酸化された形態では粒子となってしまい、植物（特に根を持たない藻類や植物プランクトン）に吸収されません。よって、有機物や腐食物質に取り込まれた二価鉄の形で吸収可能となります。
アナベナに取り込まれた鉄は、海に、生物にとって利用しやすい有機体鉄として供給される事になります。
淡水性のアナベナは海水に入ると死んでしまいますが、それをカイアシ類などが捕食すると、その排泄物には有機体の鉄が含まれる事になります。これは海藻や珪藻には良い鉄肥料となるでしょう。フルボ酸鉄の施肥はいろいろなところで実験されており、その効果は実証済みです。
このように、アナベナは窒素肥料と有機体鉄肥料の両方を供給することができることになります。窒素も鉄も、全生産性の律速となり得る重要な栄養素です。水田や生活廃水の栄養塩類に加えて、窒素と有機性鉄が大量に添加された調整池放流水は、放流先の海の強力な施肥源となり得るでしょう。
ただ・・・調整池放流先の生物生産性の高さは、単純に施肥量だけの問題なのでしょうか？淡水のプランクトンを元にした食物連鎖はどうなっているのでしょう？カイアシ類はこれらを食べていないのでしょうか？そして死んだ淡水性のプランクトンやこれらを食べて排泄されるものを基にした腐食連鎖もあるのではないか？原生動物も多く確認できています。
単純に栄養塩類を海へ放流するのと、一旦淡水性のプランクトンに吸収させ、それを海へ放流するのとでは、効果が違うのではないでしょうか？
単純な施肥 ⇒ 栄養塩類 の放流
植物プランクトンの放流 ⇒ 栄養塩類 + 生物餌 の放流
単純に施肥量だけを見れば、八郎潟放流先よりも多い場所は沢山あるはずです。例えば最上川は山形県のほぼ全土が集水域となっています。生活廃水や農地から溶脱してくる栄養塩類の量は八郎潟を上回るはずです。ですが、河口では八郎潟ほどの生物生産を直接には見ることができません。珪藻もカイアシ類もカキも海藻も、あれほど高密度にはいません。
また、酒田市の排水の大部分を処理している浄化センタ－の放流水が直接流れ込む酒田港湾内も、そこで発生しているはずの珪藻やカイアシ類の密度は、八郎潟放流先より遥かに低いのです。
海の観察でも、施肥を行なえばその直下には、必ずしも直ちに豊かな生物相が作られるとは限りません。何故か施肥ポイントから少し離れた場所や、時間的にワンテンポ遅れてからその効果が出る場合もあるようです。これは栄養塩類を直接吸収する珪藻や海藻でも、ある程度は他の生物との共生が必要であることを示しているのではないでしょうか？これらの生物が相互に依存しあう複雑な関係がある程度出来上がらないと、生物相全体の生産性は上がらないのではないでしょうか。現場を観察しているとそう思えてくるのです。
どうも、栄養塩類の補給 ⇒ 珪藻が増える といった単純な図式では無いようです。実験室のビ－カ－内ではなく、自然環境下では特に生態系全体の中の珪藻と言ったものを考えないといけないような気がします。
とはいえ、それは非常に複雑で素人には全体を知ることは困難ですので、農業方式で考えて見ましょう。これは”こうしたら増えた”という経験則ですが、実効性は確かです。
そこで、”淡水性の植物プランクトンを海に放流すると、そこでは高い生物生産性が示される”という経験則が、もし見つかれば、それは非常に有意義なことだと思います。
もしそうであるなら、富栄養化のアオコとして敵視されているアナベナも、海のプランクトンの生物餌としてとても価値のあるものになるでしょう（カビ臭や神経毒や酸欠などの害もありますが）。内陸にあるアナベナの繁殖した養魚場も、川を下って河口の生物生産に寄与しているのであれば、その富栄養化は無駄ではありません。そして、富栄養化している全ての池や湖も。
アナベナは神経毒を持つと言われていて、これも敵視される一因となっているようです。そこでタマミジンコを調整池の水の中に入れてアナベナを食べさしてみました。24時間放置したら水は透明になり全て捕食したと思われます。この状態でタマミジンコはピンピンしていました。神経毒はミジンコには効かないようです。しかも、多分エサになります。以前藍藻はミジンコのエサにならないと書いてしまいましたが、アナベナは別のようです・・・。