陸域生態系の生物多様性が河川・沿岸域水質に与える影響：病原体・有害物質流出抑制機能と水産業への示唆
はじめに：陸海連結系における生物多様性の新たな視点
陸域の森林生態系と沿岸・海洋生態系は、河川の流れを介して密接に連結した一つのシステムとして捉えることができます。これまで、「森は海の恋人」という言葉に象徴されるように、森林の適切な管理が沿岸域への土砂や栄養塩の供給を調整し、豊かな水産資源を育むという視点が重要視されてきました。多くの研究は、森林施業や河川構造物などの物理的・化学的な影響に焦点を当てて行われています。
しかし、陸域生態系が持つ多様な「生物」そのものが、河川水質や沿岸生態系に与える影響については、まだ十分に体系的な理解が進んでいません。本稿では、陸域（特に森林や土壌）の生物多様性が持つ生態系機能のうち、病原体や人為的な有害物質の河川・沿岸域への流出を抑制する役割に焦点を当て、それが水産業を含む沿岸生態系の健全性維持にどのように寄与するのかを解説します。
陸域生態系の生物多様性が持つ水質浄化・病原体抑制機能
陸域、特に森林や農地を含む流域の生態系は、降水が河川水として流出する過程で、自然のフィルターとして機能します。このフィルター機能は、植生による物理的なろ過だけでなく、そこに生息する多様な生物群、特に土壌微生物や植物、菌類などの働きに大きく依存しています。
土壌微生物による分解・変換機能
土壌中には極めて多様な微生物群（細菌、アーキア、真菌など）が生息しており、これらが複雑な食物網を形成し、様々な生態系機能を担っています。 人為的な活動（農業、畜産業、生活排水など）によって陸域に持ち込まれる有機物、栄養塩、そして病原体や化学物質（農薬、抗生物質、内分泌かく乱物質など）は、土壌微生物によって分解、変換、あるいは無害化される可能性があります。例えば、特定の細菌群は硝化・脱窒作用によって余分な窒素をガスとして大気中に放出したり、複雑な有機物を単純な物質に分解したりします。また、土壌中の特定の微生物は、病原菌に対して拮抗作用を持つ物質を生産することが報告されています。
土壌の生物多様性が高いほど、多様な分解経路や代謝機能が存在し、様々な種類の汚染物質や病原体に対して、より効率的かつ安定的な処理能力を発揮すると考えられています。逆に、単一的な管理（例：大規模な単一樹種植林、過度な農薬使用）によって土壌微生物の多様性が低下すると、特定の物質や病原体に対する分解・抑制能力が損なわれ、河川水への流出リスクが高まる可能性があります。
植生による吸収・吸着・分解機能
森林植生やその他の陸域植生は、根系を通じて土壌中の水分と共に栄養塩を吸収するだけでなく、一部の有害物質（重金属など）を体内に取り込んだり、根圏微生物と共生して特定の物質を分解したりする機能を持っています。広葉樹林などの多様な植生は、異なる特性を持つ根系や共生微生物を持つため、より広範囲の物質に対して浄化能力を発揮することが期待されます。
特に、河川や湖沼に隣接する riparian zone（河畔林や湿地帯）は、陸域からの物質流出を食い止める最後の砦として非常に重要な役割を果たします。多様な植生と湿潤な土壌環境を持つこれらのエコトーンでは、脱窒作用を含む様々な微生物活動が活発に行われ、河川に流入する前の水質を改善する効果が高いことが知られています。
病原体・有害物質流出が沿岸生態系・水産業に与える影響
陸域起源の病原体や有害物質が河川水を通じて沿岸域に流入することは、沿岸生態系の健全性や水産業にとって深刻なリスクとなります。
病原体による水産生物への影響
家畜排泄物や未処理の生活排水に含まれる大腸菌群やその他の病原性細菌、ウイルスなどが沿岸域に流入すると、貝類などの二枚貝がこれらを蓄積し、ヒトが摂取した場合に健康被害を引き起こす可能性があります。また、養殖されている魚類や貝類が病原体に感染し、大量死や品質低下を招くこともあります。特定の森林管理が流域の糞便性細菌の濃度に影響を与えるという研究も報告されています。
有害物質による生態系・水産業への影響
農薬、工業排水、都市排水などに由来する様々な化学物質（残留性有機汚染物質POPs、重金属、プラスチック、マイクロプラスチックなど）が河川を通じて沿岸域に流入します。これらの物質は、プランクトンから魚類、そしてそれを捕食する高次消費者に至るまで、食物連鎖を通じて生物体内に蓄積（生物濃縮）されることがあります。 内分泌かく乱作用を持つ化学物質は、魚類やその他の水生生物の繁殖行動や生理機能に異常を引き起こす可能性があります。また、重金属などは底質に蓄積し、底生生物群集に影響を与え、沿岸生態系全体の機能にダメージを与える可能性があります。これらの影響は、漁獲量の減少や水産物の安全性に対する懸念につながり、水産業に直接的な被害をもたらすことがあります。
陸域生態系が、これらの病原体や有害物質を効率的に捕捉・分解・無害化する機能が高いほど、沿岸域への負荷は軽減され、水産資源の持続可能性や生態系のレジリエンスが高まると考えられます。
研究事例と今後の展望
陸域の生物多様性と河川・沿岸水質の関連性に関する研究は増加傾向にあります。例えば、森林土壌の微生物群集構造と、そこを通過する水の病原体濃度や特定の化学物質濃度との関係性を解析する研究が進められています。また、異なる植生タイプや土地利用が、流出水の水質（病原体、栄養塩、特定の化学物質など）に与える影響を流域スケールで評価する研究も行われています。
これらの研究から得られる知見は、単に自然保護の観点だけでなく、水資源管理、公衆衛生、そして水産業の持続可能性といった多様な分野において重要な示唆を与えます。
今後の研究課題としては、以下の点が挙げられます。
- 陸域生態系の特定の生物群（例：特定の微生物群集、植物機能群）と、特定の病原体や有害物質に対する流出抑制機能との定量的な関係性の解明。
- 異なる気候条件下や土地利用変化シナリオの下での、陸域生物多様性の水質浄化機能の変化予測。
- 陸域における生物多様性保全活動が、具体的な河川水質改善や沿岸域の病原体・有害物質負荷低減にどの程度貢献しているかを評価するための長期モニタリング手法の開発。
- 陸域・河川・沿岸・海洋を連結したシステムとして捉え、生物多様性の視点を統合したモデリングやリスク評価手法の構築。
これらの研究が進むことで、陸域の生物多様性保全が、河川・沿岸生態系の健全性維持や水産業の持続可能性に対して持つ隠れた、しかし極めて重要な役割がより明確になるでしょう。それは、森林管理や土地利用計画において、単なる物理的・化学的側面だけでなく、生物多様性の維持・回復を積極的に組み込むことの重要性を示唆しています。
結論
陸域生態系の生物多様性は、河川・沿岸域への病原体や有害物質の流出を抑制する上で、無視できない重要な生態系機能を果たしています。土壌微生物による分解・無害化、植生による吸収・吸着、そして河畔林などのエコトーンにおけるフィルター作用は、陸域から沿岸域へ流入する水の「質」を左右する要素です。
これらの機能が適切に働くためには、陸域生態系、特に森林や流域全体の生物多様性が健全に保たれていることが不可欠です。陸域の生物多様性の劣化は、単に陸域内の生態系サービスを損なうだけでなく、河川を経て沿岸生態系や水産業にまで悪影響を及ぼす可能性があります。
したがって、持続可能な林業や流域管理、そして沿岸域の生物多様性保全や水産業の安定的な維持を考える上で、陸域の生物多様性が持つ水質浄化・病原体・有害物質抑制機能という分野横断的な視点を統合することが極めて重要です。今後の研究と流域全体の統合的な管理体制の構築が求められます。