プランクトン観察の考察例｜分類・個体数密度・優占度・誤差原因

流れのある小川の地点A、公園の池の地点B、農業用水路の地点Cから水試料を採集し、顕微鏡を用いてプランクトンを観察した。

地点Aでは8分類群、合計158個体が観察され、珪藻類が82個体で最も多かった。

地点Bでは8分類群、合計450個体が観察され、緑藻類118個体、藍藻類94個体、ワムシ類64個体が多かった。

地点Cでは8分類群、合計292個体が観察され、緑藻類73個体、珪藻類68個体が多かった。

地点Bの0.10 mL中の平均個体数は150個体であり、濃縮試料中の個体数密度は1500個体/mLと算出された。

地点Bにおける緑藻類の相対優占度は26.2%であった。

地点Aでは珪藻類、地点Bでは緑藻類および藍藻類、地点Cでは緑藻類と珪藻類が主要な分類群であった。

本実験では、環境条件の異なる3地点から水試料を採集し、植物プランクトンと動物プランクトンの分類群構成および個体数を比較した。

地点Aでは、珪藻類が82個体で最も多く、総個体数158個体の約51.9%を占めた。

地点Aは流れのある小川で、水温が低く、透明度が高く、CODやリン酸態リンが低かった。

珪藻類には、流れのある比較的清浄な水域で多く見られるものがある。地点Aで珪藻類が優占したことは、流れがあり、栄養塩負荷が比較的小さい環境と関係している可能性がある。

ただし、珪藻類の中にも富栄養な水域を好む種類が存在するため、珪藻類が多いという事実だけで水質を断定することはできない。

地点Bでは、緑藻類118個体、藍藻類94個体が多く、総個体数は450個体で3地点中最大であった。

地点Bは流れの少ない池で、水温24.2℃、pH 8.4、COD 6.8 mg/L、リン酸態リン0.145 mg/Lであった。

流れの少ない水域では、プランクトンが下流へ流されにくく、水中に蓄積しやすい。また、水温と栄養塩濃度が高い条件では、緑藻類や藍藻類が増殖しやすい。

地点BのpHが高かったことは、植物プランクトンの光合成によって二酸化炭素が消費された影響を受けた可能性がある。

一方、地点Bの溶存酸素は6.0 mg/Lで地点Aより低かった。昼間には光合成で酸素が増加するが、夜間にはプランクトンや微生物の呼吸によって酸素が消費される。

植物プランクトン量が多い池では、夜間や早朝に溶存酸素が大きく低下する場合があるため、1日の異なる時刻に測定する必要がある。

地点Bでは動物プランクトンも多く、ワムシ類64個体、ミジンコ類27個体、ケンミジンコ類21個体が観察された。

植物プランクトンが豊富であるため、それを餌とする動物プランクトンも増加した可能性がある。

ただし、動物プランクトンの個体数は、魚類による捕食、水温、餌となる植物プランクトンの大きさ、日周鉛直移動などにも影響される。

地点Cでは、緑藻類73個体、珪藻類68個体が多く、総個体数は292個体であった。

地点Cは農業用水路であり、地点Aより栄養塩濃度が高く、地点Bより流れがあった。

周辺農地から窒素やリンが流入し、植物プランクトンの増殖を促した可能性がある。一方、流れによってプランクトンが移動するため、地点Bほど高密度には蓄積しなかったと考えられる。

3地点を比較すると、流れの少ない地点Bで総個体数が最も多く、地点Aの約2.85倍であった。

この差には、水温、栄養塩、流れ、滞留時間、光環境などが複合的に関係していると考えられる。

地点Bにおける緑藻類の相対優占度は26.2%であり、単独で過半数を占める分類群はなかった。

このことから、地点Bでは複数の植物プランクトンと動物プランクトンが共存していたと考えられる。

ただし、観察された分類群数が同じでも、特定の1分類群に個体数が偏っている群集と、各分類群が均等に存在する群集では多様性が異なる。

そのため、より詳しく多様性を比較する場合には、分類群数に加えてShannon指数などを用いる必要がある。

反復計数では、地点Bの平均個体数は150個体、標準偏差は約3.6個体、変動係数は約2.4%であった。

反復間のばらつきが比較的小さかったため、プレパラート内の試料が比較的均一であり、計数の再現性も良好であったと考えられる。

ただし、プランクトンは容器内で沈降、浮上、遊泳するため、試料を採取する直前の混合状態によって個体数が変化する。

大型のミジンコ類や群体を形成する藻類は分布が偏りやすいため、試料を穏やかに混合し、複数回計数することが重要である。

また、プランクトンネットを用いた場合、ネットの目合いより小さい生物は通過するため、実際の群集に比べて大型種が多く観察される。

容器で直接採水する方法では小型種も含まれるが、個体数が少ない大型動物プランクトンを見つけにくい。

したがって、採集方法によって観察される群集構成が異なることを考慮する必要がある。

種同定にも誤差が生じる可能性がある。特に、形態が似ている緑藻類や珪藻類は、光学顕微鏡による短時間の観察だけでは種まで判別できない場合がある。

不確実な個体は無理に種名を付けず、属や上位分類群で記録した方が、結果の信頼性を保つことができる。

季節別の参考値では、夏に植物プランクトンと動物プランクトンが最も多かった。

夏は水温と日射量が高く、光合成と増殖が活発になるため、植物プランクトンが増加したと考えられる。

植物プランクトンが増えると、それを餌とする動物プランクトンも遅れて増える可能性がある。

一方、冬は低水温と日照時間の短さによって増殖速度が低下し、個体数が少なくなったと考えられる。

ただし、珪藻類の中には低水温期に優占するものもあり、単純に水温だけで季節変化を説明することはできない。

以上より、地点Aでは流れのある比較的低栄養な環境を反映して珪藻類が多く、地点Bでは高水温、高栄養塩、長い滞留時間により緑藻類と藍藻類が増加したと考えられた。

地点Cでは、農地からの栄養塩供給と水の流れの両方の影響を受け、緑藻類と珪藻類が多く観察された。

プランクトン群集を正確に評価するには、同一地点での季節別・時刻別調査、複数深度からの採集、水質項目との同時測定、採集方法の統一が必要である。

藍藻類が多かった原因として、高水温、流れの停滞、窒素やリンの増加などが考えられる。水面の着色、におい、pH、栄養塩濃度を合わせて確認し、季節や採集時刻による変化も検討する必要がある。

動物プランクトンが少なかった原因として、魚類による捕食、餌となる植物プランクトン不足、採集ネットの目合い、採集時刻、遊泳による分布の偏りなどが考えられる。複数時刻・複数地点での採集が必要である。

反復計数値が大きくばらついた場合、試料の混合不足、沈降、遊泳、群体形成、観察視野の選び方などが影響した可能性がある。試料を穏やかに均一化し、無作為に多数の視野を観察する必要がある。

地点間で分類群数が同じでも、各分類群の個体数割合が異なる場合、群集構造は同じとはいえない。分類群数だけでなく、相対優占度や多様度指数を用いて比較する必要がある。

光学顕微鏡では、近縁種の細かな形態差を確認できない場合がある。そのため、本観察では無理に種名を決定せず、属または分類群レベルで記録した。より正確な同定には、高倍率観察、専門的な検索表、電子顕微鏡、遺伝子解析などが必要である。