北米の化石花粉試料を分析した研究により、植物の回復力が1万3000年間で最も低い水準にある可能性が示された。
研究者らは、Neotoma古生態学データベースの花粉データを用い、過去2万年間にわたり、北米大陸にある12の主要な植物バイオームを調査した。
研究者らによると、今日の景観は「再び回復力の低さを示しており、今後の絶滅の可能性を暗示している」という。
北米の植物バイオームの回復力の低下は、約1万3000年前の氷河の後退と人類の到来以来見られなかったような大量絶滅の舞台を整えつつあるかもしれない、と新たな研究は示している。
この警告は、大陸全体の358地点から採取された1万4189の化石花粉試料の研究に基づくものである。
今日の景観は再び回復力の低さを示しており、今後の絶滅の可能性を暗示している
研究者らは試料のデータを用いて景観の回復力を評価した。その際、森林や草原などの特定の景観が存在した期間（残留時間と呼ばれる要素）と、森林火災などの撹乱後にどの程度回復したか（回復と呼ばれる要素）を考慮した。
「私たちの研究は、今日の景観が再び回復力の低さを示しており、今後の絶滅の可能性を暗示していることを示している」と著者らは記している。「景観と生態系の両方の回復力を高めることに焦点を当てた保全戦略は、局所的な連結性を高め、生物多様性が豊かで多様な地形を持つ地域を対象とすることで、これらの絶滅リスクを軽減できる。」
植物バイオームと大量絶滅
この研究は、長期間にわたるバイオームの残留時間と回復時間を定量化した初の研究とみられている。研究者らは、Neotoma古生態学データベースの花粉データを用い、過去2万年間にわたり、北米の12の主要な植物バイオームを調査した。
「北米の氷河の後退によって生態系が不安定化し、マンモス、ウマ、ラクダなどの大型草食動物が食料供給の確保に苦しむことになった」と、ジョージア工科大学生物科学部および地球・大気科学部の助教授であるジェニー・マグワイア氏は述べている。
「この不安定化と人類の北米への到来が重なり、大陸の大型陸生哺乳類の絶滅を招く二重の打撃となった。」
研究者らは、今日の景観の回復力が、更新世の大型動物相の絶滅以降に見られたどの水準よりも低いことを見出した。
「今日でも、同様に低い景観の回復力が見られ、同様の二重の打撃が見られる。人類は活動範囲を広げており、気候は変化している急速に。」とYue Wang氏は述べる。Wang氏は本研究を主導した博士研究員である。「これらの影響を緩和する戦略が存在することは分かっているが、私たちの研究結果は、自然システムが絶滅に対して脆弱であることに対する深刻な警告である。」
花粉試料に表された植物の構成を分析したところ、過去2万年間において、森林は草原の生息地よりも長く存続していたことがわかった。平均で森林は約700年、草原は約360年存続していた。一方で、撹乱後に再び確立するまでには森林の方がはるかに長い時間を要し、平均で森林は360年、草原は260年かかっていた。
「これらの結果はやや意外なものであった」とマグワイア氏は述べる。「バイオームは、数百年ではなく、数千年にわたってさらに長く存続すると予想していた。」
研究者らはまた、気温が急速に変化している場合、森林と草原は速やかに移行することを見出した。気温が急速に変化している、また、生態系に植物の生物多様性が豊かに含まれている場合、最も速やかに回復することも分かった。しかし、すべてのバイオームが回復するわけではない。研究によれば、最大3世紀かかる過程を経て、元のバイオームタイプを取り戻すのは64%にすぎない。研究結果によると、北極圏の生態系が最も回復しにくいことが示された。
「景観の回復力」について
景観の回復力とは、撹乱に応じて生息地が存続したり、速やかに回復したりする能力であり、気候や環境の変化の時期において陸生生物多様性を維持するうえで役立ってきたと、研究者らは指摘している。陸生生物多様性を維持するうえで役立ってきた
「今日の急速な気候変動と土地利用の変化を踏まえると、景観の移行の速度と様式、および景観の回復力の要因を特定することは、自然システムを維持し生物多様性を保全するうえで極めて重要である」と著者らは記している。「しかし、回復力のある景観は、撹乱の定量化が困難であり、生態系の移行はまれであるため、短い時間スケールでは識別が難しい。」
従来の生態学理論に反して、研究者らは、花粉の多様性（種の多様性を示す指標）が必ずしも残留時間と相関しないことを見出した。生態学理論では、生物多様性は「機能的冗長性」を高めることで生態系の回復力を向上させ、一つまたは複数の種が失われても、システムが安定性を維持できるとされている。「しかし、種の多様性は必ずしも機能的冗長性を反映するものではなく、その結果、生態系の安定性と相関しない可能性がある」と研究者らは記している。
本研究では、5種の森林タイプ（森林ツンドラ、針葉樹・広葉樹混交林、亜寒帯林、落葉広葉樹林、沿岸林）、5種の低木・草本バイオームタイプ（北極植生、砂漠、山岳植生、草原、地中海植生）、および2種の類似先例のないバイオームタイプ（トウヒのパークランドと混交パークランド）の花粉データを用いた。
Neotoma古生態学データベースには、化石花粉と胞子が含まれており、これらは湖沼や湿地の堆積物に広く存在する。コアサンプリングによって採取された試料は、多様な植物分類群を代表しており、長期間にわたる時間を網羅している。
気候変動と人間による環境への影響は北米の植物バイオームの将来にとって憂慮すべきものであるが、対処する方法はあるとWang氏は述べている。
「これらの影響の一部を緩和する戦略は存在すると認識している。たとえば、急速に回復できる生物多様性の豊かな地域を優先すること、そして、種が温暖化に応じて移動できるよう自然生息地間の連結性を高めることである。」
本研究の成果はGlobal Change Biologyに掲載されている。
本研究は、米国国立科学財団の支援を受けた。本資料に示されている意見、知見、結論、または提言はすべて著者のものであり、必ずしも米国国立科学財団の見解を反映するものではない。
出典：Georgia Tech
