3.効果メカニズムに関する研究論文等の収集整理
水生生物の機械的損傷に関して、次の12編の研究論文を収集した。
1) M.Sato, D. P. Theret, L. T. Wheeler, N. Ohshima and R. M. Nerem(1990). Application of the micropipette technique to the measurement of cultered porcine aortic endothelial cell viscoelastic properties. J.Biomech. Engng.
2) W. H. Thomas and C. H. Gibson(1990 a). Effects of small-scale turbulence on microalgae. J. Appl. Phycol. 2,71-77.
3) W. H. Thomas and C. H. Gibson(1990 b). Quantified small-scale turbulence inhibits a red tide dinoflagellate, Gonyaulax polyedera Stein. Deep-Sea Res. 37,1583-1593.
4) M. I. Latz, J. F. Case, and R. L. Gran. (1994). Excitation of Bioluminescence by Laminar Fluid Shear Associated with Simple Couette-Flow. Limnol. Oceanogr. 39,1424-1439.
5) J. H. Power(1996). Simulations of the effect of advective-diffusive on observations of plankton abundance and population rates. J. Plankt. Res. 18,1881-1896.
6) H. Tennekes and J. L. Lumley著,藤原仁志・荒川忠一訳「乱流入門」東海大学出版会(1998).
7) M. I. Latz, and J. Rohr. (1999). Luminescent response of the red tide dinoflagellates Lingulodinium polyedrum to laminar and turbulent flow. Limnol. Oceanogr. 44,1423-1435.
8) S. Wendling, C. Oddou, and D. Isabey. (1999). Stiffening response of a cellular tensegrity model. J. Theor. Biol. 196,309-325.
9) D. M. Lewis and T. J. Pedley(2000). Planktonic contac rates in homogeneous isotropic turbulence: Theoretical Predictions and kinetic simulations. J. Theor. Biol. 205,377-408.
10) F. Peters and C. Marrase(2000). Effects of turbulence on polankton: an overview of experimental evidence and some heoretical considerations. Mar. Ecol. Prog. Ser. 205,291-306.
11) 加藤洋治(2001).キャビテーションの環境保全への応用,キャビテーションに関するシンポジウム(第11回)
12) Kato, H. (2001):“Utilization of cavitation for environmental protection, Killing planktons and dispersing spilled oil”, [B6.006] 4th International Symposium on Cavitation, Pasadena.
剪断応力と関連する乱流の水生生物への影響に関しては、乱流の強さを表すエネルギー散逸率ε10-1〜103cm2S-3のオーダーで検討されている。この範囲は、静穏から悪天候までの自然の海表面の状態に該当しており、機械的殺滅法のエネルギーよりも遙かに小さいレベルである。W. H. Thomas and C. H. Gibson(1990a,b)2)3)によれば、有毒種Alexandriumが属する渦鞭毛藻は、自然海域の状態でも特に強い乱流が数日継続する場合には細胞数が減少すると報告されている。また、Wedling et al.(1996)8)は、細胞の剛性をモデルで表現して、応力による細胞の変形を明らかにし、Sato et al.(1990)1)はマイクロピペットを用いた実験で、後生動物の細胞の弾性には応力による閾値が存在するとしている。さらに、Latz et al.(1994)4)とLatz and Rohr(1999)7)は、有毒種Alexandriumと同じ渦鞭毛藻のLingulodinium polyedrumが剪断力を感じると蛍光を発することを確認している。
以上の知見は、極弱い剪断力でも水生生物が何らかの影響を受けることを示している。したがって、機械的殺滅法で発生していると考えられる強い剪断力では、例え短時間の作用でも水生生物に対して大きなダメージを与えていると考えられる。
キャビテーションの水生生物に対する作用に関しては、加藤(2001)11)にまとめられており、プランクトンを殺滅あるいは除去する効果があること、最大圧力100Mpa〜150Mpaで水中の固形物が小型化(プランクトン等の粒子が粉砕)することが報告されている。
このように、機械的殺滅法の水生生物に対する作用・効果に関しては、剪断力とキャビテーションの両方が考えられる。
なお、これら研究論文の知見をふまえ、後述する「効果メカニズムに関する実験的解明」の実験方法を決定した。
