気温の上昇に伴い、多くの植物は生き残りをかけた厳しい闘いに直面している。ETHチューリッヒの新たな研究によれば、この傾向は、気候変動によって生息地に移り住んできた植物との競争が強まる場所で特に顕著である。
気候変動は止まることなく進み、平均気温が上昇しているため、多くの野生の動植物は新たな生息地への移動を余儀なくされている。 種が新たな組み合わせで共存するにつれ、気候変動は生態系の相互作用という手札を組み替えており、その結果は未知のままである。
高山植物にとって、これは将来、これまで接してこなかった種との競争に直面する可能性を意味する。すなわち、現在は低標高に生育しているが、気候変動によって移り住んできた植物である。
最近 Nature誌に掲載された新たな研究では、植物生態学者のJake Alexander、Jeff Diez、そしてETHチューリッヒ教授のJonathan Levineが、この新たな競争の源が決定的となりうることを示す初の実証的証拠を提供している。
温暖化した世界でシミュレートされた競争
研究者らはスイス、チューア近郊のカランダで実験を行い、高山植物が現在の高山の隣接植物と競合する限り、3度高い気候でも生き残れることを発見した。しかし、高山植物が低標高に自生する植物群集と対峙すると、その生存率は半分以上低下した。競争に耐えた植物でさえ、生育は乏しく、開花も少なかった。
「これは重要です。温暖化後にその植物の生育や分布を予測したいのであれば、誰と競合しているのかを知る必要があることを示しているからです」とアレクサンダーは述べている。同氏は、この影響は光をめぐる競争によって説明できると考えている。低標高の植物は背が高く、葉も大きいことが多いため、小型の高山種を凌駕できるのだという。
当初、生態学者らは、気温上昇が高山植物の衰退につながると想定していた。しかし、アレクサンダーと同僚らは、気候変動によるこの直接的影響がマイナスとなることはまれであることを見いだした。「今後、高山植物の生存を困難にする決定的要因は競争であり、特に新たに低標高から移入してくる種との競争です」とアレクサンダーは述べている。この知見は、気候温暖化後には、気温の直接的影響よりも、変化する種間相互作用の方が重要であるという増え続ける証拠に寄与するものである。
さまざまなシナリオの検証
ETHチューリッヒの研究者が行った実験は、野外で新たな競争者の役割を実証的に検証した初めての試みである。ほとんどの生息地では、将来どの種が互いに競合することになるのか、科学者にはただわからない。「しかし山岳地帯では、それがわかります」とETHチューリッヒのJonathan Levine教授は述べている。「高山植物の将来の競争相手は、斜面のわずか数百メートル下にいるだけなのです。」
実験を行うため、研究者らは4種の代表的な植物、spring pasqueflower、alpine kidney vetch、glossy scabious、black plantainを、高山草地の現在の生育地から、600メートル低い標高の新たな生息地へ移植した。この移動は、今後50年から100年にわたって予想されるスイスの平均気温約3度の上昇を模したものである。植物は、低標高の現地植生、すなわち将来の新たな競争相手の中に、あるいは高山草地から持ち込まれた植生、すなわち現在の競争相手の中に移植された。さらに科学者らは、気候温暖化に伴い対象種が高標高へ首尾よく移住した後の競争を模擬するため、同様の手法を用いた。
この複雑な実験計画により、研究者らはさまざまなシナリオを検証することができた。第一に、高山植物が温暖な気候下で現在地にとどまり、低標高の種に侵入されるか、現在の高山群集と競合し続けるシナリオを検証した。第二に、高山植物が上方への移動に成功し、高山帯の植物群集、あるいは一緒に移動してきた現在の競争相手と出会うシナリオを検証した。
予想以上に明確だった競争の影響
温暖な気候条件下での新たな競争相手の圧倒的な影響は、本研究の著者を含む高山生息地に詳しい生態学者にとって驚きではないかもしれない。それでも彼らは、種の気候変動への応答を予測する取り組みにとって、これらの知見が重要だと考えている。「将来、種がどこに分布するかについての予測の大多数は、競合相手が誰であるかは問題ではないという前提に基づいています」とJeff Diez（現在はカリフォルニア大学リバーサイド校教授）は述べている。
「従来想定されていた高温ではなく、低標高の植物相からの競争こそが決定的影響を与えることが判明したのは、非常に価値ある発見です」とアレクサンダーは述べている。
新たな競争相手が、必ずしもこれほど強い影響を持つとは限らない。おそらく、4つの対象種は、高山帯の植物群集の中でも自らの地位を保てる可能性がある。これは、この標高の代表種が類似した葉や植物の構造を持つためである。
アレクサンダーは、本実験でシミュレートされたシナリオが「極端」であることを認識している。将来、植生はより緩やかに変化し、すべての植物が同じ速度で移動するわけではない。より現実的なシナリオは、新たな種が段階的に上方へ移動していくことだが、これを実験的に調べることはより困難である。さらにETHチューリッヒの研究者らは、4種の高山植物の生育をわずか2年間しか観察できなかった。それでも、これは今後の温暖な気候下で植物に決定的影響を与える要因について、十分な指標を示すのに足る期間であった。「本研究は、種の気候変動への応答を予測する際には、新たな『生息域拡大種』との競争を考慮しなければならないことを示す、最初期の実証的指標の一つを提供するものです」とアレクサンダーは強調している。
参考文献
Alexander JM, Diez JM, Levine JM. 新たな競争者が気候変動に対する種の応答を形作る。Nature、2015年9月16日オンライン先行公開。DOI: 10.1038/nature14952
本記事は ETH Zurichとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムによる見解の支持を意味するものではありません。
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執筆者：Peter Rüegg、ETH Zurichのニュース・メディア広報チームに所属。
画像：サンホセ東方のカルタゴ県ティエラブランカのプランテーションでタマネギを植える農家。REUTERS/Juan Carlos Ulate.
