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（沿岸域環境診断手法開発事業） 平成23年度 課 題 名
（沿岸域環境診断手法開発事業） 平成２３年度 課 題 名 日本海側外海砂浜域における漁場環境診断手法の開発 実施機関 (独)水産総合研究センター 研究部室名 資源生産部 生産環境グループ 資源管理部 沿岸資源グループ 担当者氏名 日本海区水産研究所 高田宜武・梶原直人・井関智明・八木佑太 【目的】 日本海の小さな潮位差と季節的な荒天という自然条件に対応して、本州日本海側の海岸 には広大な砂浜域が連なっている。その総延長は 900km 以上におよび、ヒラメ・カレイ類や アユ等さまざまな水産有用魚種の成育場として重要な機能を果たしている。さらに、日本海 沿岸各県でヒラメの種苗放流が行われており、放流事業の効率的推進のためには、適切な放 流場所の選択が不可欠である。そこで本課題では、ヒラメ稚魚を主対象として砂浜域の漁場 環境診断法を開発して、砂浜域の効率的利用と砂浜漁場環境の保全に資する。 研究は、日本海沿岸域を北部と西部に分け、1)漁場環境データ及び 2)主要生物の漁獲・ 生態データの収集・分析を行い、3)両者の統合により診断モデルを開発する、という手順で 行う。漁場環境データとしては、砂浜の長さや粒度等の砂浜毎の変数、砂浜の連続性や河川 の存在などの地域単位の変数、海岸線の複雑さ等の県レベルの変数を検討する。漁獲・生態 データとしては、ヒラメ稚魚調査の結果を用いるとともに、餌料生物環境として、沿岸域の アミ類やヨコエビ類等の小型甲殻類の現存量を検討する。これらの変数を利用し、多変量の 回帰モデルを組み、モデル選択によって診断モデルを構築する。初年度である 21 年度は、 北部日本海砂浜域での漁場環境データと漁獲・生態データの収集、地形データの入力方法の 検討、青森県・新潟県・富山県でのヒラメ稚魚調査および餌料生物環境調査を行った。引き 続き 22 年度は、西部日本海砂浜域での漁場環境データと漁獲・生態データの収集、地形デ ータの入力方法の検討、新潟県・石川県・福井県・京都府・山口県での餌料生物環境調査を 行うとともに、京都大学フールド科学教育研究センターに依頼して既存の環境情報と生物生 産に関する情報の収集・分析を行った。 今年度は、衛星画像等から日本海沿岸の砂浜の位置情報を GIS データとして収集し、衛 － 5 － 星画像により水温等の海況のデータを取得した。これらのデータを用いて、昨年度行った西 部も含めて日本海沿岸全域の砂浜を立地条件により類型化し、砂浜立地の地形的傾向を検討 した。餌料小型甲殻類生息調査として、日本海北部（秋田県、山形県および新潟県）の砂浜 においてコアサンプラーおよびソリネットを用いてアミ類やヨコエビ類等を採集し、同時に 底質環境調査を行った。これらのデータを砂浜類型と対応させ、昨年度作成した多変量の重 回帰モデルの検証と改良を行い、北部日本海沿岸に対応した漁業診断モデルの基盤を作成し た。 【方法】 １．北部日本海沿岸の砂浜 GIS データの作成と砂浜立地条件による類型化： 国土地理院発行の数値地図 25000、環境省自然環境情報 GIS データのうち第４回および第 ５回海岸改変状況調査データ、および Google Map の写真画像を用いて、日本海沿岸の海岸 線のうち砂浜部分を抽出し、連続する砂浜部分を一つの単位として、GIS データとして shp 形式でデータを保存した。 砂浜を立地条件に因って類型化するため、砂浜毎に以下の 33 の変数を抽出した：人工護 岸の有無（類別変数）、河口の有無（類別変数）、砂浜の長さ、隣の砂浜までの海岸線長、 河口までの海岸線長、1km バッファ内の水深帯（0-5、5-10、10-15、15-20、20-25、2530m）の面積、1km バッファ内の水深の平均値と標準偏差（30m メッシュ）、1km バッファ内 の海底傾斜の平均値（30m メッシュ）、1km バッファ内の土地利用面積（水域、市街地、水 田、畑、草地、常緑林、落葉林、裸地）。2009 年 12 月から 2010 年 11 月までの衛星画像 (MODIS)から、砂浜沖合 5km バッファ内の水温とクロロフィル量の値を求め 4 季節と年平均 値を求めた。また、砂浜が海に面する方向を 8 方位に分類した変数の抽出および演算には、 GIS ソフト ArcGIS および QuantamGIS を用いた。抽出された変数それぞれについて頻度分布 図を作成し、分布にゆがみがある場合は平方根変換を施して正規分布に近づけたのち、相互 の相関を確認した。次いで、全ての変数用いて、Gower 非類似度を計算し、非計量 MDS によ る二次元散布図と、クラスター分析による類別を行った。その際、方向のデータは類別変数 として扱った。これらの多変量解析には解析ソフト R(2.12.2)とパッケージ vegan を利用し た。 ２．砂浜域の餌料生物および環境調査： 砂浜砕波帯における底棲餌料生物調査のため、ソリネットおよびコアサンプラーによる － 6 － 採集調査をおこなうとともに、砂浜の底質環境の測定を行った。調査は、2011 年 6 月 28 日 〜6 月 29 日に山形県内の 3 カ所、7 月 5 日〜6 日に秋田県の 4 カ所、6 月から 7 月にかけて 新潟県内の 5 ヵ所でおこなった。ソリネットによる採集は、小型広田式ソリネット（幅 40cm、高さ 25cm、0.76mm メッシュ）を用い、水深約 1.0m の地点から汀線（水深 0m）まで 汀線に対し垂直に曳網した。曳網距離は海底の傾斜によって異なるため、汀線より曳網開始 地点までの距離を測距儀で測定して記録した。ただし、海底の傾斜が緩やかな場合は曳網距 離を最大 15m に限定した。得られたサンプルは、5％海水ホルマリンで固定した後、実験室 に持ち帰り 70％エチルアルコールに移し替え、ソーティングを行った。 コアサンプラーを用いた底棲生物の採集調査では、まず 10m 間隔で汀線に垂直な 3 本の トランセクトラインをとり、各トランセクト上の陸側は寄せ波が漂着物を堆積させた打上げ 帯から、海側は水面下で引き波が最初のステップを形成する場所までの区域に、1m 間隔に 採集地点を設けた。各採集地点において、直径 10cm のコアサンプラー（坪倉式柱状採泥 器）で深さ 10cm までの底質を採集し、1mm 目の篩でふるった後、篩上に残った生物を 10%ホ ルマリンで固定したのち、実験室に持ち帰った。実験室に持ち帰ったサンプルは、70％エチ ルアルコールに移し替え、ソーティングを行った。 砂浜沿岸域の環境調査項目として、砂浜汀線域の傾斜、底質の硬度、底質粒度、および 海水の塩分濃度を測定した。底質硬度の測定には、日本電産シンポ社製デジタルフォース ゲージの防水改造型、オランダ Eijkelkamp 社製 Pocket vane tester、㈱大起理化製汚泥用 硬度計の３種の機器を用いた。ただし、荒天等の気象条件によって、測定が不可能な場合が あった。底質粒度分析用の底質サンプルは、底質表面から深さ 3 ㎝までの底質を 50ml チューブ（2.8 ㎝径）によって直接採集した。実験室に持ち帰った底質サンプルは採集 チューブのまま凍結保存したのち、解凍後にレーザー回折式粒度分布測定装置（島津 SALD3100）にて粒度分析を行った。ただし、粒径 2mm 以上の粒子を含む標本については湿式の篩 法を併用した。粒度分析は、Wentworth の粒径区分に従い、2mm 以上を礫、2～1mm を極粗 砂、1～1/2mm を粗砂、1/2～1/4 ㎜を中砂、1/4～1/8mm を細砂、1/8～1/16mm を極細砂、 1/16～1/256mm をシルト、それ以下を粘土とし、各分画について重量百分率を算出した。 ソリネットで得られた小型甲殻類は群集組成の非類似度をもとにして、二次元の配置を 行い、先に求めた砂浜の類別との対応関係を検討した。解析には平方根変換を行った種毎の 個体数を求め、Bray-Curtis 非類似度を計算して、非計量 MDS をおこなった。これらの計算 には解析ソフト R(2.12.2)とパッケージ vegan を利用した。また、コアサンプラーで得た餌 － 7 － 生物群集についても、砂浜の類別との対応関係を検討した。 ３．重回帰モデルの構築： 国土地理院発行の数値地図 25000、Google Map の写真画像より日本海側に分布する漁港 位置を抽出し GIS データとし、2007 年度の漁港毎の総漁獲量を入力した。また、2005 年度 の北部日本海各市町村別のヒラメ漁獲量を漁獲統計より抜粋し、市町村単位の GIS データと した。また、昨年度に整備した日本海沿岸各県で 2007 年度に放流されたヒラメ稚魚の放流 数の GIS データから富山県以北の市町村データを集計した。 昨年度に西部日本海沿岸を対象に構築した重回帰モデルの有効性を検証し改良するた め、昨年度と同様の手法で重回帰モデルを構築し、北部日本海沿岸への適合を調べた。昨年 度と同様に、北部日本海沿岸各市町村のヒラメ漁獲量を応答変数とし、重回帰モデルを作成 した。モデルには初期の独立変数として 26 変数：ヒラメ稚魚放流数、放流地点数、漁港 数、総漁獲量、砂浜数、砂浜長合計、人工護岸のある砂浜の割合、河口部の砂浜の割合、水 深帯面積(0-5、5-10、10-15、15-30m)、隣の砂浜までの距離、河口までの距離、平均水深、 水深標準偏差、海底傾斜、海域比率、市街地比率、水田比率、畑地比率、草地比率、森林比 率、裸地比率、水温平均、クロロフィル平均、を用いた。まず、回帰木モデルによってデー タの概略を求め、変数間の多重共線性に注意しながら、幾つかの変数を増減しつつ、AIC に よるモデル選択を行った。その後、類別された砂浜ごとの変数として 24 変数：類別された 砂浜の比率、砂浜長合計、水深帯面積(0-5、5-10、10-15、15-30m)、を追加してモデル選択 を行った。これらの計算には、解析ソフト R(2.12.2)とパッケージ mvpart および MASS を用 いた。 なお、野外調査には秋田県水産振興センター、山形県水産試験場、新潟県水産海洋研究 所の方々にお世話になった。水深帯の解析には H18-20 年度水産庁委託事業「藻場資源の長 期変遷調査」（海洋生物環境研究所）の成果を利用させて頂いた。ここに記して謝意を表し ます。 【結果】 １．北部日本海沿岸の砂浜 GIS データの作成と砂浜立地条件による類型化： 日本海沿岸の 823 カ所の砂浜について、海に面する方向を 8 方位に分類すると、北西方 向の砂浜が 32.4%と最も多く、次いで北方向の 23.0%であり、74.6%が西から北を向いてい た。南向きが一番少なく 3.5%であった。沿岸水温は全体的に西部から北部へと低くなる傾 － 8 － 向が認められるが、クロロフィル量ではより地域的な変異が目立った（図１）。 図１ 日本海砂浜沿岸の春期の水温（右）とクロロフィル量（左）。青色が高い値。 GIS データとして抽出した 823 カ所の砂浜について、地形の立地に関する 23 変数の全て を用いた MDS の２次元配置を行うと、stress が 0.420 となりまずまずの配置が得られた。 さらに、クラスター分析により 4 つの群に類別を行った。砂浜 4 群の特徴を概観すると（表 １）、群１と群２が短い砂浜、群３と群４が長い砂浜で、特に群３は河口域に位置するもの といえた。類別された砂浜を地図上にプロットすると、群１と群２の砂浜のみが断続的に連 なる地域（佐渡南岸など）や、群３と群４の砂浜が断続的に連なる地域（秋田市や新潟市周 辺など）が見られる一方で、全ての群の砂浜が入り乱れて出現する地域（若狭湾沿岸など） もあり、砂浜の出現パターンに地域差のある事が示唆された（図２）。 群 1 2 3 4 表１ 立地要因 23 変数を用いてクラスター分析した結果得られた４群の砂浜の特徴 砂浜長 河口 隣の砂浜 傾斜 水田の割合 砂浜数 短 無・遠 遠 急 小 111 中 無・中 近 中 小 265 長 有・近 近 緩 大 211 長 無・中 近 緩 中 236 海況に関する 8 変数を用いた MDS の２次元配置では stress が 0.078 と非常に良い配置が 得られ、クラスター分析によって 3 群に類別した。これらの 3 群は、新潟市付近と福井市付 近を境界として、ほぼ地理的にまとまっていた。 － 9 － 図２ 立地によって４類別された砂浜の分布。群１：赤、群２：緑、群３：青、群４：藍 ２．砂浜域の餌料生物および環境調査： 秋田県、山形県および新潟県の 12 カ所の砂浜において（表２）、ソリネットによって採 集されたサンプルは、全体で 72 種群、2625 個体となった。種数が最大のサンプルは 8 月の 新潟県沢根で 20 種、個体数が最大のサンプルは新潟県岩船の 403 個体であった。一方、遊 佐の 1 サンプルでは 1 種類 10 個体（コクボフクロアミ）しか採集されなかった。採集され た個体のうち、多くが小型甲殻類で、アミ類とヨコエビ類が卓越していた（表３）。これら の採集サンプルのうち、二枚貝類・ゴカイ類・ヤドカリ類のように明らかに底棲生活を行う 種類を除外した 53 種群のデータについて、群集組成の非類似度を Bray-Curtis 指数によっ て求め、MDS による二次元配置を行った（図３）。MDS の stress は 0.196 で、良好な二次元 配置が求められた。ヒラメの餌料対象と考えられる餌生物群集の組成が地点により異なるこ とは田中ら（2006）の研究でも示されていたが、今回の結果は、より狭い空間スケールで変 異が起こりうることを示唆している。 － 10 － 表２ 餌料調査および環境調査を行った砂浜 塩分 水温 調査時刻 経度 採集月日 県 調査地 6.15 新潟 岩船 30.2 22.9 10:49 139°25'42.6'' 38°10'49.1'' 6.15 新潟 藤塚 18.3 23.5 13:40 139°18'05.7'' 38°02'22.9'' 6.20 新潟 沢根 28.4 23.9 15:23 138°17'08.8'' 38°00'23.5'' 6.28 新潟 府屋 27.6 20.7 10:47 139°32'12.3'' 38°31'22.8'' 6.28 山形 遊佐 25.9 20.9 15:41 139°51'40.8'' 39°02'22.5'' 6.29 山形 湯野浜 29.3 23 15:38 139°45'08.9'' 38°47'03.5'' 6.30 山形 酒田 22.7 21.6 9:38 139°47'45.9'' 38°52'50.4'' 7.5 秋田 西目 28.7 22.1 15:26 139°59'54.2'' 39°20'45.5'' 7.5 秋田 桂浜 28 21.8 18:11 140°03'45.7'' 39°39'02.1'' 7.6 秋田 船越 16.7 22.1 9:47 139°56'23.9'' 39°53'38.5'' 7.6 秋田 宮沢 30.2 22.5 12:07 139°55'09.3'' 40°02'11.2'' 7.15 新潟 四ツ郷屋 27.7 26.9 10:14 138°52'42.3'' 37°50'40.9' 8.9 新潟 沢根 31.2 31 10:20 138°17'09.1'' 38°00'23.9'' 10.18 新潟 沢根 32.3 19.8 10:13 138°17'08.3'' 38°00'23.6'' 表３ 大分類 アミ類 ヨコエビ類 十脚類 クーマ類 チョウ類 魚類 緯度 船越、遊佐、および四ツ郷屋におけるソリネット採集サンプルの種組成 小分類 船越 1 遊佐 1 四ツ郷屋 1 コクボフクロアミ 69 7 20 ナミフクロアミ 1 シキシマフクロアミ 2 トリウミモアミ 57 ニホンイサザアミ 40 ニホンハマアミ 97 オオトゲハマアミ 42 ニセミツクリハマアミ 14 ユンボソコエビ科 1 ドロクダムシ科 2 コメツブヨコエビ科 1 3 5 トゲヨコエビ科 1 クチバシソコエビ科 1 マルソコエビ科 A 1 ナミノリソコエビ 88 ワレカラ類 1 エビ類幼体 6 36 ハマスナホリガニ 2 カニ類幼体 2 ミツオビクーマ 1 クサフグウミコチョウ 1 7 - 12 の調査地にてコアサンプラーで得た砂浜汀線域の生物組成をみると、ナミノリソコエ － 11 － ビ、ヒメスナホリムシ、コクボフクロアミおよびフジノハナガイの４種が優占していた（図 ４）。ナミノリソコエビとコクボフクロアミは全ての調査地点で採集されたが、ヒメスナホ リムシとフジノハナガイは採集できなかった地点があった。ナミノリソコエビは秋田県の宮 沢と船越で、コクボフクロアミは新潟県岩船と山形県酒田で高密度となった。新潟県府屋で は埋在性生物が確認できなかったが、これは粒径 2mm 以上の粗い粒子が６割を超える礫混じ りの底質の影響であろう（図５）。他の地点では中砂から細砂の範囲内であり、この範囲内 では粒度が生物の組成に大きな影響を与えるとはいえない。また、昨年度と同様に、野外で 測定した底質硬度とナミノリソコエビの出現状況との関係を検討し、室内実験で得られた結 果（梶原・高田、2008）が野外で検証できた。 これらの調査地は、先の砂浜の類別で第３群および第４群の砂浜に属するが、砂浜の類 別とソリネットおよびコアサンプラーで得られた群集組成には目立った関連が見られられな かった。 図３ ソリネットで得られた 12 地点（28 サンプル）の群集組成の MDS２次元配置図 － 12 － 図４ 餌料生物の調査地点とコアサンプラーによって得られた優占４種の分布。緑：ナミノリソコ エビ、藍：ヒメスナホリムシ、青：コクボフクロアミ、黄緑：フジノハナガイ 図５ 調査地の底質粒度組成 － 13 － ３．重回帰モデルの構築： 富山以北の各県で 2007 年度に放流されたヒラメ稚魚の総個体数は 3849 千尾で、87 地点 において放流が行われていた。市町村別の漁獲統計からヒラメの漁獲量を導きだし、富山県 以北の日本海側に面した 44 の市町村単位について合計すると 797t であった。最大は青森県 深浦町の 82t、ついで秋田県男鹿市の 74t であった。また、衛星画像などから確認できた漁 港は 178 施設あり、地域別では佐渡市の 51 施設が最大であった。 これら市町村単位のうち、新潟県粟島浦村など砂浜を有しない４地域を除外し、残りの 40 地域についてヒラメ漁獲量と 50 変数との関係を回帰木モデルによって求めた。すると、 漁港数・海域比率・人口海岸比率・群３の水深帯(10-15m)面積・ヒラメ放流数などの変数が 選択され、砂浜の類別が回帰に有効である事が確認された。 そこで、まず 26 変数を用いて AIC によるモデル選択を行うと、次の 14 変数によるモデ ルが選択された： 漁獲量=14 変数[漁港数+総漁獲量+砂浜数+人工海岸割合+砂浜長+河口部砂浜の割合+ 河口までの距離+水深帯面積(0-5, 5-10, 10-15, 15-30)+海域比率+草地比率+森林比率] (AIC=24.08, adjR2=0.748, F=9.28)。 しかし、初期の 26 変数の中には互いに相関が高い変数があり、多重共線性の問題が生じて いると考えられた。そこで VIF（分散拡大係数）を求め、VIF が最大の変数を順次除去して 変数を減らし、全ての変数の VIF が 10 未満となったところで変数の除去を停止した。この 操作で残った 17 変数を用いて AIC によるモデル選択を行ったところ、次の 9 変数によるモ デルが選択された： 漁獲量=9 変数[放流数+人工海岸割合+河口部砂浜の割合+河口までの距離+水深帯面 積(0-5)+海底傾斜+海域比率+草地比率+年水温] (AIC=44.95, adjR2=0.546, F=6.22)。 40 地点について 9 変数のモデルが選ばれたが、先のモデルと比較して AIC が増加した。そ こで、類別された砂浜のごとの変数を追加し、再度 AIC によるモデル選択を行うことによっ てモデルの改良を試みたところ、次の 11 変数によるモデルが選択された： 漁獲量=11 変数[人工海岸割合+河口までの距離+水深帯面積(0-5)+海底傾斜+海域比 率+草地比率+群 1 水深帯面積(5-10,15-30)+群 2 水深帯面積(0-5)+群 3 水深帯面積(0-5,510)] (AIC=29.62, adjR2=0.700, F=9.28)。 さらに、F 値による変数選択をおこなって、次の 6 変数によるモデルを得た： － 14 － 漁獲量=6 変数[河口までの距離+水深帯面積(0-5)+海底傾斜+海域比率+群 1 水深帯面 積(5-10,15-30) (AIC=30.67, adjR2=0.665, F=13.88)。 AIC はわずかに増加したが、40 地点について 6 変数のモデルなのでかなり簡略化できたとい える。ただし、群１の水深帯面積の標準化偏回帰係数が（表５）、ほぼ同等の絶対値であり ながら逆符号だということに注意が必要である。また、本結果は回帰モデルであるため、必 ずしも因果関係を直接示すものではないことに注意が必要である。 表５ 河口までの 距離 -0.237 AIC によって選択された線形重回帰モデルの標準化偏回帰係数 水深帯面積(05m) 0.682 海底傾斜 海域比率 0.632 -0.609 群 1 水深帯面 積(5-10m) -21.962 群 1 水深帯面 積(15-30m) 21.359 【参考文献】 梶原直人・高田宜武（2008）ナミノリソコエビ Haustorioides japonicus（端脚目：ナミ ノリソコエビ科）の潜砂行動に及ぼす，飽和水位の影響に関する実験的研究. 水産工学 , 45, 151– 156 田中庸介・大河俊之・山下洋・田中克（2006）ヒラメ Paralichthys olivaceus 稚魚の食 物組成と摂餌強度にみられる地域性. Nippon Suisan Gakkaishi, 72, 50– 57 【成果の発表、活用等】 梶原直人・高田宜武（2011）新潟県の砂浜海岸における底質硬度指標とサクションの関 係. 2011 年度日本海洋学会秋季大会 要旨集, p124 【事業推進上の問題点等】 外海砂浜域での調査は天候に左右されるため、調査日程の調整には十分な配慮が必要で ある。多種多様な情報を GIS データとして活用するため、GIS 解析に習熟した人材育成を含 め、ハード・ソフト両面での効率化が必要である。 － 15 －