河川のダイナミズムを考慮した水系一貫物質循環・生態系統合モデルの開発

本年度は，前年度までに開発を進めた物質循環・生態系統合モデルの検証を進めるために，(1)対象河川における検証データの収集と，(2)観測された現象の数値解析モデルによる再現を試みた．まず，検証データの収集については，水系スケールでの物理・生物・化学的プロセスに基づき，数値解析モデルを検証するために河川生態系代謝の観測を実施した．これは，有機物の生産と消費から，水圏生態系の特徴を明らかにするものであり，本研究では，初夏から初冬にかけて据置型の機器を現地に設置し，継続的な観測を行った．観測結果より，総生産速度，生態系呼吸速度および純生態系生産速度から，河川景観に依存した代謝構造の特徴を抽出し，対象水系での流程特性を明らかにした．なお，セグメント1(礫床区間)にある一部の観測地点を除き，従属栄養となる当該水系の特徴を捉えた．次に，観測に基づき抽出された，生態系代謝の時空間特性を検討材料として，数値解析モデルが有する再現性や応答性の把握を進めた．対象水系を模した諸条件を設定し，数値解析を実行した結果，観測された代謝構造の流程変化を記述し，また，純生態系生産速度をオーダーレベルで再現した．これに加えて，出水攪乱効果の検討では，物理的攪乱に伴う純生態系生産速度の著しい低下と，その後の回復過程を数値解析により表現した．また，現地観測では礫床と比して，砂床区間での出水攪乱に対する生態系代謝の高い応答性が認められており，本数値解析モデルを用いて，この特徴を記述した．

本年度は，前年度までに開発を進めた物質循環・生態系統合モデルの検証を進めるために，(1)対象河川における検証データの収集と，(2)観測された現象の数値解析モデルによる再現を試みた．まず，検証データの収集については，水系スケールでの物理・生物・化学的プロセスに基づき，数値解析モデルを検証するために河川生態系代謝の観測を実施した．これは，有機物の生産と消費から，水圏生態系の特徴を明らかにするものであり，本研究では，初夏から初冬にかけて据置型の機器を現地に設置し，継続的な観測を行った．観測結果より，総生産速度，生態系呼吸速度および純生態系生産速度から，河川景観に依存した代謝構造の特徴を抽出し，対象水系での流程特性を明らかにした．なお，セグメント1(礫床区間)にある一部の観測地点を除き，従属栄養となる当該水系の特徴を捉えた．次に，観測に基づき抽出された，生態系代謝の時空間特性を検討材料として，数値解析モデルが有する再現性や応答性の把握を進めた．対象水系を模した諸条件を設定し，数値解析を実行した結果，観測された代謝構造の流程変化を記述し，また，純生態系生産速度をオーダーレベルで再現した．これに加えて，出水攪乱効果の検討では，物理的攪乱に伴う純生態系生産速度の著しい低下と，その後の回復過程を数値解析により表現した．また，現地観測では礫床と比して，砂床区間での出水攪乱に対する生態系代謝の高い応答性が認められており，本数値解析モデルを用いて，この特徴を記述した．