腐生系

腐生システムは水質を測定するツールであり、特に水体が有機物を自己調節して分解する能力を扱います。腐生システムは、いわゆる腐生菌、つまり有機物の分解を通じて繁栄する生物、つまり腐生栄養に由来します。

腐生システムは指標生物の調査に基づいています。たとえば、Lymnaea stagnalisなどの水生生物の生息数を推定し、リストされた生物の腐生値と耐性値を基に、式を使用して水質等級 (腐生指数) を算出します。

腐生水の水質は、I から IV までの 4 つのクラスと、3 つの中間クラス (I-II、II-III、III-IV) で表されます。クラス I の水体は最も清潔で、水質も最高です。腐生システムを水質測定に用いる場合の固有の欠点は、生分解性有機物質のみを考慮し、重金属汚染などの他の要因を無視することです。特定の生物が存在することで毒性物質の存在を排除できますが、そのような生物が混入すると腐生システムの概念から外れます。

このセクションでは、いくつかの交絡因子を調整せずに、ゼリンカとマルバンの方法に従って水体の腐植指数を計算する方法について説明します。^[1]

最初の反復では、各指標種の個体数Aがカウントされ、1 から 7 までのカテゴリに変換されます。個体数 1 は、1 匹または 2 匹の動物しか見つからなかったことを意味し、クラス 7 は、調査中に 1,000 匹を超える個体が見つかったことを意味します。個体数にはさまざまなクラスがあります。たとえば、一部の方法では、次に大きいクラスに約 2 倍の個体数が含まれるクラスを使用します。次の表は、ドイツで使用されている DIN 38410-1 (2008) 標準に準拠しており、次に大きいクラスは前のクラスの約 3 倍の大きさです。

腐生値s は、水生生物が繁栄するために必要な有機物の量を示します。腐生値が 1 の動物は、有機物がほとんど存在しない水中でのみ生存できますが、値が 4 の動物は、大量の有機物を含む水域を必要とします。前述の例である Lymnaea stagnalisカタツムリの腐生値は 2.0 です。環形動物のイトミミズであるTubifex tubifex は、大量の有機物を必要とし、s 値は 3.6 です。

重み係数g は1、2、4、8、16 のいずれかの値を持ち、許容範囲を示します。種が汚染されていない水とひどく汚染された水の両方で生存できる場合、調査で種を見つけても予測価値がほとんどないため、g は非常に小さくなります。実際には、重み係数 g ≥ 4 の指標種のみが使用されます。たとえば、トビケラ( Agapetus fuscipes ) の ag 値は 16 ですが、ゼブラ貝の値は g = 4 です。

水域の腐朽指数（水質）は、最終的に次の式で計算されます。

${\displaystyle S={\frac {\sum _{i=1}^{n}A\cdot s\cdot g}{\sum _{i=1}^{n}A\cdot g}}}$

水域の水質は、ローマ数字でSを四捨五入した値です。

出典^[2]

ドイツでは腐生水質を測定するために用いられる種はs = 2付近に集まる傾向があるが、オーストリアやチェコ共和国などの他の国ではより多様な生物のリストが使用されている。^[4]

以前の Pantle & Buck 法 (1955) では、各種の同じ腐植値s を使用していますが、重み係数g は使用していません。Pantle-Buck 腐植指数Sは 0 から 4 の範囲で計算されます。

${\displaystyle S={\frac {\sum _{i=1}^{n}A\cdot s}{\sum _{i=1}^{n}A}}}$

ここで、豊富さAは「非常に稀」から「大量発生」までの9つの主観的カテゴリーの1つとして表現されます。生物を数える必要がないため、多くの時間を節約できますが、評価者内および評価者間の信頼性の問題が生じます。^[1]

腐生指数は、個体数クラスの合計が 20 以上の場合にのみ有効な推定値とみなされます。たとえば、調査でいずれかの種の合計個体数が 500 個しか見つからなかった場合でも、調査でそれぞれ 125 個の個体を持つ 4 つの種 (個体数クラス 5) が見つかった場合、サンプルは依然として有効です。

同様に、変動を考慮するために、単一の水域を異なる月に複数回調査する必要があります。

その歴史の中で、いくつかの補正係数が導入されてきました。たとえば、それらは河川の流量（流れの速い水域は本質的に酸素が豊富であり、したがって有機物の分解を早めます）、水の酸性化、および水域に対する人為的な変化を扱っています。同様に、生態系の高度（低地の河川は、バイオマス生産が低い山岳地帯の河川よりも自然に多くの有機物を運びます）および集水域の異なるサイズに対しても補正を適用する必要があります。^[4]

腐生システムは、特定の生物だけを調査した場合に水質を正確に示すようには設計されていません。繊毛虫と大型底生動物（体長1ミリメートルを超える底生動物）だけを調査すると、偏差が大きくなる可能性があります。なぜなら、後者の個体数は酸素レベルに簡単に影響され、有機物の有無には影響されないからです。^[5]

ドイツ語圏の国々では、腐生菌システムは長い歴史を持っています。水質を推定するための腐生菌の考え方は、アーサー・ヒル・ハッサル(1850) とフェルディナンド・ユリウス・コーン(1853) の著作によって予兆されていました。一連の出版物の中で、ドイツの植物学者リチャード・コルクヴィッツとマクシミリアン・マルソン (1902、1908、1909) は、水質を判断するための腐生菌システムを開発しました。^[4]彼らは約 300 種の植物と 500 種の動物 (魚を除く) のリストを作成し、それらの腐生菌値を推定しました。^[要出典]

1955年にH.クノップが資源量クラスを導入し、1950年代から1960年代にかけて水質指数の計算が確立されました（Pantle & Buck、1955年; Zelinka & Marvan、1961年; Marvan、1969年）。^[4]

2000年、パントルとバックの手法は、調査対象の生物を属ごとに識別する必要があるため批判されたが、淡水生態学者はそのような訓練を受けることはほとんどない。さらに、この手法は西ヨーロッパに広く分布する水生生物に焦点を当てており、東ヨーロッパやアジアの水質分析を妨げている。^[6]

ドイツで腐植指数を推定するために使用される手順は、DIN 38410で標準化されています。 ^[7]

• Fjerdingstad, E. (1971). 「環境品質の微生物基準」. Annual Review of Microbiology . 25 : 563–582. doi :10.1146/annurev.mi.25.100171.003023. PMID  4949039.サプロビックシステムの歴史と問題点のいくつかをレビューします。
• Wilhm, Jerry (1972)。「汚染された河川における生物群集のグラフと数学的分析」。Annual Review of Entomology。17 : 223–252。doi : 10.1146 /annurev.en.17.010172.001255。腐朽指数の簡単な紹介と、Pantle と Buck の方法と、より複雑な Zelinka と Marvan の方法を比較します。
• Knoben, RAE; Roos, C.; van Oirschot, MCM (1995). 水路の生物学的評価方法(PDF) . UN/ECE監視および評価タスクフォース. ISBN 9036945763。
• ロラウフス、ピーター; シュトゥーバウアー、イルゼ; ザフラドコヴァ、スヴェトラーナ; ブラベック、カレル; ムーグ、オットー (2004)。「サプロビックシステムの欧州連合水枠組み指令への統合」。ヨーロッパの流水の総合評価。pp. 285–298。doi :10.1007/ 978-94-007-0993-5_17。ISBN 978-94-010-3761-7。 {{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ)

ドイツ語

• パントル、R;バック、H (1955)。 「Die biologische Überwachung der Gewässer und die Darstellung der Ergebnisse」[水域の生物学的監視と結果の提示]。ガスとヴァッサーファッハ(ドイツ語)。96 (18): 604–620。
• ゼリンカ、M;マーヴァン、P (1961)。 「Zur Präzisierung der biologischen Klassifikation der Reinheit flysender Gewässer」[流水域の純度の生物学的分類をより正確に述べる]。Archiv für Hydrobiologie (ドイツ語)。
• フリードリヒ、ギュンター。ハーブスト、フォルクハルト (2004)。 「Eine erneute Revision des Saprobiensystems - weshalb und wozu?」 [腐生システムの新たな改訂 - なぜ、そしてなぜ?]。Acta Hydrochimica および Hydrobiologica。32：61～74。土井：10.1002/aheh.200300518。