JPH1042741A - 人工湧昇海域における植物プランクトンの増殖方法及び装置 - Google Patents

人工湧昇海域における植物プランクトンの増殖方法及び装置

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JPH1042741A
JPH1042741A JP8215967A JP21596796A JPH1042741A JP H1042741 A JPH1042741 A JP H1042741A JP 8215967 A JP8215967 A JP 8215967A JP 21596796 A JP21596796 A JP 21596796A JP H1042741 A JPH1042741 A JP H1042741A
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JP
Japan
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phytoplankton
floating body
sea
upwelling
plant plankton
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JP8215967A
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English (en)
Inventor
Masamichi Saiki
正道 斎木
Hiroshi Watanuki
啓 綿貫
Kiichi Hirose
紀一 廣瀬
Toru Aota
徹 青田
Sadao Ueda
定雄 上田
Shuji Kitao
修二 北尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Glass Co Ltd
Tetra Co Ltd
Original Assignee
Toyo Glass Co Ltd
Tetra Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/80Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in fisheries management
    • Y02A40/81Aquaculture, e.g. of fish

Landscapes

  • Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Cultivation Of Seaweed (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 海底に構造物を設けて人工的に湧昇を発生さ
せた人工湧昇海域の有光層において二価の鉄イオンを安
定的、継続的に供給し、植物プランクトンを効率良く増
殖させ、きわめて生産性の高い漁場の形成に資する。 【解決手段】 人工湧昇海域の海面または海中に浮体2
を設置し、前記浮体2に二価の鉄を含有したガラス質材
料からなる植物プランクトンの増殖材4を装着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、海底に構造物を設
置することにより人工的に湧昇を発生させた人工湧昇海
域において、植物プランクトンを効率良く増殖させる方
法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】太陽光が届かない水深の海洋深層水は、
表層付近の海水に比べ、植物プランクトンの生長、増殖
に必要な栄養塩(硝酸塩、燐酸塩、珪酸塩など)や鉄分
に富んでいるということが知られている。また、清澄で
あり、低水温で水質の安定性が高いという特徴を有して
いる。
【0003】一部の海域においては、この海洋深層水
が、風や海流、潮流などの自然の力、礁や瀬などの地形
に起因して、数日から数カ月の短い時間スケールで表層
部の有光層にまで上昇するという現象(湧昇)が知られ
ている。そのような自然湧昇海域においては、鉛直混合
により、深層水に含まれる豊富な栄養塩や鉄分が有光層
(植物プランクトンが増殖できる光量が到達する層)に
供給されることになり、さらに、この有光層に太陽光が
照射されることによって、植物プランクトンの生長、増
殖が促され、それを補食する動物プランクトン、さらに
は食物連鎖によって、魚類等が増え、良好な漁場が形成
されている。
【0004】以上のような深層水、湧昇、及び植物プラ
ンクトンとの関係に着目して、近年では、人工的に湧昇
流及び湧昇を発生させようとする技術の研究が行われて
いる。これは、海底に構造物を設置することで、意図的
に海底の地形を変え、人工的に湧昇を発生させるという
ものである。これにより、深層水が有光層まで上昇し、
植物プランクトンの増殖を図ることができるということ
が確認されている(特開平5−15275号、特開平5
−30877号、特開平5−123076号、特開平5
−123077号、特開平5−211828号等)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、湧昇に
よって有光層に栄養塩及び鉄分に富んだ深層水が供給さ
れても、必ずしも供給された栄養塩の量に見合った植物
プランクトンの増殖が図れるとは限らない。これは、海
水中に存在する鉄分のうち、植物プランクトンが摂取で
きる形態の鉄分が不足していることに起因している。
【0006】鉄は、クロロフィルの光合成に必須の元素
であり、また、チトクローム分子の構成元素でもあるこ
とから、藻類の代謝にとって非常に重要なものである。
さらに、鉄は硝酸塩の還元酵素に寄与し、植物プランク
トンの細胞内の酸化還元において重要な働きをしてい
る。そして、植物プランクトンが摂取できる鉄の形態
は、Fe (OH)2 + 、Fe2+などのイオンと一部の錯体
であるということが判明している。
【0007】深層水には、前述したように鉄分が高い濃
度で含まれているが、そのほとんどが酸化された粒状の
Fe(OH)3、FeOOH、あるいは結晶形を持つFe
2 3 という形態で海水中に存在しており、植物プラン
クトンが摂取できる状態の鉄としては、極微量のFe
(OH)2 + が存在しているにすぎない。海水中において
は、粒状の鉄Fe(OH)3はFe(OH)2 + と平衡関係
にある。すなわち、海水中に存在するFe(OH)2 +
植物プランクトンによって摂取され、その濃度が希薄に
なると、その分Fe(OH)3が溶解し、Fe(OH)2 +
が新たに生成されることになる。しかしながら、粒状の
鉄は溶解速度が極めて小さいため、植物プランクトンに
よるFe(OH)2 + の摂取に対して、Fe(OH)3の溶
解が追いつかなくなる。こうして、Fe(OH)2 + が常
に不足の状態となり、植物プランクトンの増殖が抑制さ
れる要因となっている。
【0008】以上のようなことから、湧昇によって栄養
塩の濃度が上昇した海水中に、鉄を植物プランクトンが
摂取できる状態で与えてやれば、植物プランクトンの増
殖効率が上がり、供給された栄養塩の量に見合った増殖
が期待できる。
【0009】人工湧昇海域においてこの方法を実施する
には、鉄イオンを散布するという方法が考えられる。し
かし、単発的にFe(OH)2 + 若しくはFe2+を散布し
ても、30分から1時間ほどで、拡散、沈降し、あるい
は酸化してFe(OH)3若しくはFeOOHとなってし
まうため、植物プランクトンにとって、散布された鉄イ
オンを摂取するための充分な時間がなく、結果的に植物
プランクトンの増殖を継続的に効率よく促進することは
困難である。
【0010】また、散布を継続的に行うとしても、人的
労働力によるときは、相当な時間と労力を要し、一方、
機械的な設備を設けるとしても、気象の変化が著しい海
洋上に設備を設け、これを維持していくには莫大な費用
がかかることが予想される。
【0011】本発明は、上記の従来技術の欠点ないし問
題点を解決するためになされたものであって、その目的
とするところは、人工湧昇海域の有光層において二価の
鉄イオンを安定的、継続的に供給し、植物プランクトン
を効率良く増殖させ、きわめて生産性の高い漁場の形成
に資することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る人
工湧昇海域における植物プランクトンの増殖方法は、人
工湧昇流発生構造物により人工的に湧昇を発生させた人
工湧昇海域において、海面または海中に浮体を設置し、
前記浮体に二価の鉄を含有したガラス質材料からなる植
物プランクトンの増殖材を装着したことを特徴とする。
【0013】また、請求項2の発明に係る人工湧昇海域
における植物プランクトンの増殖装置は、人工湧昇海域
に設置されるものであって、周囲に籠部を設けた浮体
と、前記浮体に載置された植物プランクトンの増殖材と
からなり、前記植物プランクトンの増殖材は、二価の鉄
を含有したガラス質材料からなることを特徴とするもの
である。
【0014】さらに、請求項3の発明に係る人工湧昇海
域における植物プランクトンの増殖装置は、浮体に設け
られた籠部が複数のセルに区切られ、植物プランクトン
の増殖材が充填されたカセット式籠体を前記セルに収納
することにより、植物プランクトンの増殖材を浮体に載
置したことを特徴とするものである。
【0015】本発明に用いられる植物プランクトンの増
殖材は、ガラス質の非晶質構造の特性に着目して完成さ
れたものであって、ガラス質材料をマトリックス材料と
し、二価の鉄を一定以上含む鉄分を閉じこめることによ
って、長期にわたって安定的に二価の鉄イオンを海中に
ゆっくりと放出し続けることができるものである。
【0016】なお、ガラス質材料は、その非晶質網目構
造を形成するケイ素、酸素を中心とする網目形成イオ
ン、その網目構造の中に入り込む網目修飾イオン、そし
て網目形成イオンあるいは網目修飾イオンとして機能す
る鉄を含んでおり、そのようなガラス質材料を海水に浸
漬すると、水分子がガラス質材料の網目構造の網目を徐
々にゆっくりと切断する。このため、そのガラス質成分
が長期間にわたって徐々に溶出することになる。
【0017】また、本発明に用いられる植物プランクト
ンの増殖材は、所望により多孔質とすることができる。
すなわち、多孔質ガラスで増殖材を構成することによっ
て、増殖材と海水との接触面積が増大するため、増殖材
中の構成元素成分の溶出が促進される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施例に
基づいて説明する。図1は、本発明の概念図、図2は、
本発明に用いられる浮体に増殖材を装着した状態を示す
斜視図である。
【0019】図1において、1は人工湧昇流発生構造物
の例である。海底10が比較的平坦な海域においては、
有光層14の海水と深層12の海水(深層水)は、各々
の層においてそれぞれ安定しているが、本実施例では、
深層水の海流(あるいは潮流)11がこの人工湧昇流発
生構造物1に衝突することによって、その流動が上方に
偏向されるとともに、鉛直渦13が形成されるので、鉛
直混合が促進され、深層水が有光層まで上昇する。
【0020】このようにして、湧昇域9においては、鉛
直混合により深層水に豊富に含まれている栄養塩や鉄分
が、これらに乏しい有光層に供給されることになる。浮
体2は、湧昇域9の海面上に設置され、この海域から外
れないよう、海底に沈められた碇5に、ロープ6によっ
て係留されている。浮体2には、増殖材を載置するため
の籠部3が取り付けられている。
【0021】浮体2を設置する場所は、複数設置すると
きは設置間隔等も含めて、設置海域の海流、湧昇域9の
広さ等を考慮して決定する。
【0022】図2において、籠部3は、ほぼ全体が海水
に浸かるよう浮体2に取り付けられており、その上面に
は、開閉可能な蓋8が取り付けられている。増殖材4
は、粒径1〜2cmに形成され、カセット式籠体7に充
填されている。このカセット式籠体7は浮体2の籠部3
の中に装着される。7aは、カセット式籠体7が浮体2
の籠部3に装着された状態を示している。カセット式籠
体7を装着したら、蓋8を閉め、これを固定することに
よって、波動等に起因するカセット式籠体7の離脱が防
止される。カセット式籠体7の網目は、増殖材4がこぼ
れ落ちないよう、増殖材4の粒径よりも小さくなってい
るが、浮体2の籠部3及び蓋8の網目は、多少の付着生
物によっても目詰まりしないよう、比較的大きく形成さ
れている。一定期間経過後、増殖材4の溶解が進み、効
果が低下してきた場合は、船舶等で近づき、浮体2の籠
部3に装着されているカセット式籠体7を、増殖材4が
充填されている新しいものと交換する。交換は、1〜3
年に1回程度行えばよい。
【0023】また、浮体2への増殖材4の装着方法は、
増殖材4を充填した籠をロープなどで浮体2から垂下さ
せるようなものであっても良い。
【0024】次に本発明に用いられる植物プランクトン
の増殖材の化学組成の例を第1表に示す。なお、表中の
数字は各成分の含有量:重量%であり、カッコ内の数字
は、二価の鉄の含有量:重量%である。
【0025】
【表1】
【0026】上記第1表に示した化学組成の増殖材A、
B、C、D及びEのそれぞれについて、次のような鉄分
の溶出実験を行った。ガラス質材料の各増殖材をめのう
乳鉢で粉砕し、粉砕した試料をふるい18号(850μ
m)にかけ、その通過物を今度は、ふるい50号(30
0μm)にかけ、これを通過する微細粒子を除いた。ふ
るい50号に残留した粒子を、ふるいと共に水中で1分
間ゆるくふるいながら洗い、さらにエタノール中で1分
間洗ったのち、100℃で30分間乾燥し、次いでデシ
ケータ中に置いて冷却して試験試料を得た。この試験試
料10gを200mLの硬質ガラス製三角フラスコに入
れ、これに純水100mLを加え、時計皿で蓋をして、
水浴中で2時間加熱した。加熱の終了後、直ちに流水中
で冷却して、試料溶出液を得た。なお、上記の溶出試験
方法は、常温の水中での溶出に換算すると約7箇月間に
発生する溶出に該当する。上記の方法で得た試料溶出液
25mLを100mLのメスフラスコに採り、これに
0.1W/V%のo−フェナントロリン水溶液10mL
を添加し、さらに20W/V%の酢酸アンモニウム水溶
液15mLを加えたのち、水で標線まで薄め、30分間
放置する。この溶液の一部を測光セルに入れ、測定波長
510nmで吸光度を測定し、その吸光度と対照の水の
吸光度とから、鉄の濃度を算出する。その結果、得られ
た溶出量の値を第2表に示す。
【0027】
【表2】
【0028】上記の結果より、この増殖材は、二価の鉄
を長期にわたって溶出することがわかる。また、人工湧
昇海域において植物プランクトンを効率よく増殖させる
に十分な量の鉄分を溶出することが確認された。
【0029】
【発明の効果】本発明は、上記のように人工湧昇海域に
おいて、海面または海中に浮体を設置し、二価の鉄を含
有するガラス質材料からなる植物プランクトンの増殖材
を前記浮体に装着し、前記増殖材が海水に浸されること
によって、ガラス質成分が長期間にわたって徐々にゆっ
くりと海水中に溶出する。これによって、植物プランク
トンの増殖に必要な栄養塩に富んだ人工湧昇海域に、そ
の増殖を効率よく促進する二価の鉄イオンを安定的、継
続的に供給できるという効果がある。そして、植物プラ
ンクトンの更なる増殖により、動物プランクトン、魚類
等が増え、きわめて良好な漁場形成に資することができ
る。
【0030】また、請求項3の発明においては、増殖材
を補給する必要がある場合、浮体に装着されているカセ
ット式籠体を増殖材が充填されている新しいものに交換
すればよいため、不安定な海上においても速やかに、か
つ容易に行うことができる。
【0031】なお、本発明に用いられる増殖材は、ケイ
素、鉄など、すべて海水中に含まれる成分から構成され
ているため、本発明の実施によって含有成分を海水中に
溶出させても、生態系などの自然環境に悪影響を与える
ものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の概念図である。
【図2】 本発明に用いられる浮体2に増殖材4を装着
した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1:人工湧昇流発生構造物 2:浮体 3:籠部 4:増殖材 5:碇 6:ロープ 7:カセット式籠体 8:蓋 9:湧昇域 10:海底 11:海流 12:深層 13:鉛直渦 14:有光層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣瀬 紀一 茨城県土浦市東中貫町2−7 株式会社テ トラ応用水理研究所内 (72)発明者 青田 徹 茨城県土浦市東中貫町2−7 株式会社テ トラ応用水理研究所内 (72)発明者 上田 定雄 神奈川県川崎市中原区小杉御殿町2−115 −10 (72)発明者 北尾 修二 神奈川県横浜市瀬谷区下瀬谷2−47−4

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】海底に構造物を設けて人工的に湧昇を発生
    させた人工湧昇海域の海面または海中に浮体を設置し、
    二価の鉄を含有したガラス質材料からなる植物プランク
    トンの増殖材を前記浮体に装着したことを特徴とする、
    人工湧昇海域における植物プランクトンの増殖方法。
  2. 【請求項2】海底に構造物を設けて人工的に湧昇を発生
    させた人工湧昇海域の海面または海中に設置される植物
    プランクトンの増殖装置であって、周囲に籠部を設けた
    浮体と、前記浮体に載置された植物プランクトンの増殖
    材とからなり、前記植物プランクトンの増殖材は、二価
    の鉄を含有したガラス質材料からなることを特徴とす
    る、人工湧昇海域における植物プランクトンの増殖装
    置。
  3. 【請求項3】浮体に設けられた籠部は複数のセルに区切
    られ、植物プランクトンの増殖材が充填されたカセット
    式籠体を前記セルに収納することにより、植物プランク
    トンの増殖材を浮体に載置した、請求項2に記載の人工
    湧昇海域における植物プランクトンの増殖装置。
JP8215967A 1996-07-30 1996-07-30 人工湧昇海域における植物プランクトンの増殖方法及び装置 Pending JPH1042741A (ja)

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