衛星画像は、科学者や研究者がマングローブ林を監視する助けとなります。
これらの生態系は、生物多様性を支えると同時に炭素貯蔵庫として重要な役割を果たしています。
衛星データは現地調査と組み合わせて用いられ、気候変動が森林にどのような影響を及ぼしうるかをより深く理解するために役立っています。
オーストラリアは世界のマングローブ林の約2％を有し、マングローブ林の面積が世界で5番目に大きい国です。マングローブは、そこに餌を求め、住み、身を守る動植物や鳥類の多様さによって、生態系において極めて重要な役割を果たしています。
マングローブ林は、サイクロンや暴風雨のエネルギーの大部分を吸収することで、沿岸地域社会を守る助けとなります。また、本来であれば温室効果ガスとして放出されるはずの大量の炭素を貯蔵することで、気候変動との闘いにも貢献しています。
言い換えれば、マングローブは私たちにとって最も貴重な生態系の一つです。その重要性にもかかわらず、これらの複雑な湿地林について、私たちが知らないことはまだ多くあります。例えば、その成長期はいつ始まるのでしょうか。また、それはどれくらいの期間続くのでしょうか。
通常、こうした疑問に答えるには現地での頻繁なデータ収集が必要ですが、それには費用と時間がかかります。その代替手段となるのが衛星画像の利用です。将来的には、これによりマングローブやその他の森林に対する気候変動の影響を追跡できるようになるでしょう。
フェノロジーとは何か？
私たちの研究では、衛星画像を用いて、ノーザンテリトリー、クイーンズランド州、ニューサウスウェールズ州のマングローブ林の生活環を調べました。衛星画像と、1980年代、1990年代、2000年代に収集された現地データを比較したところ、マングローブの生活環に驚くほどの多様性があることが分かりました。
ここでは「生活環」という言葉を使っていますが、科学的な用語は「フェノロジー」です。フェノロジーとは、動植物の生活環における周期的な出来事を研究する学問です。例えば、春と夏に開花や結実を迎える植物もあれば、秋と冬に落葉する植物もあります。
フェノロジーが重要なのは、植物は成長する際に大気中の炭素を吸収し、それを葉、幹、根、そして土壌中に蓄えるからです。フェノロジーはしばしば環境条件の影響を受けるため、フェノロジーを研究することで、気候変動がマングローブ林などのオーストラリアの生態系にどのような影響を及ぼしているかを理解する助けとなります。
では、マングローブのフェノロジーについて、短時間で多くのことを知るにはどうすればよいのでしょうか。そこで役立つのが衛星画像です。
衛星を使ってマングローブのフェノロジーを研究する方法
衛星は、森林の健全性、面積、フェノロジーの変化を研究するための優れたツールです。一部の衛星は数十年にわたって地球の画像を撮影し続けており、30年以上前のマングローブ林の状態を振り返って調べることを可能にしています。
衛星画像は、スマートフォンの写真フォルダのようなものと考えることができます。一枚の画像で多くの家族を見ることができ、時間の経過とともに皆がどのように成長し「花開く」のかを見ることができます。マングローブの場合、一枚の衛星画像で異なる地域や種を見ることができ、過去の画像を使ってマングローブ林の生活環を研究することができます。
例えば、以下に示す衛星画像は、オーストラリア政府の国立地図ウェブサイトのデータを使用したもので、1990年から2019年にかけてオーストラリア西部のキンバリー地域においてマングローブ林がどのように変化したかを示しています。一部の地域ではマングローブ林が縮小している一方で、他の地域では拡大していることが分かります。全体として、このマングローブ林は、この地域の人口が比較的少ないことも大きな要因となり、かなり良好な状態にあるようです。
ノーザンテリトリー、クイーンズランド州、ニューサウスウェールズ州のマングローブ林の衛星画像と、現地で収集されたデータとを比較した私たちの研究では、すべてのマングローブが同じ生活環を持つわけではないことが分かりました。
例えば、多くのマングローブの種は年に1回しか新芽を出しませんが、他の種は年に2回新芽を出します。こうした微妙ではあるものの重要な違いによって、マングローブやその他の森林に対する気候変動の影響を追跡できるようになるでしょう。
気候変動がマングローブのフェノロジーに与える影響
気候変動によって多くの森林のフェノロジーが変化しており、予想より早く開花や結実が起きています。
気候変動によってマングローブのフェノロジーがどのように影響を受けるかについては、科学ではまだ正確に示すことができませんが、その結果は壊滅的なものになりかねません。マングローブが予想より早く開花または結実すると、コウモリ、ハチ、鳥などの花粉媒介者が餌を失うか、別の森林へ移動してしまう可能性があります。花粉媒介者がいなければ、マングローブは繁殖できず、枯れてしまうおそれがあります。
私たちの研究の次の段階は、気候変動がマングローブの生活環にどのような影響を及ぼしているかを明らかにすることです。そのために、オーストラリア全土のマングローブの衛星画像を用い、気温と降雨量のデータも考慮に入れる予定です。
私たちは、気温の上昇によって葉の成長期間が長くなっていると考えています。この仮説は、現在のデータを1980年代と1990年代の衛星画像と比較することによって検証する予定です。
衛星による監視だけでは不十分
衛星は、マングローブ林の状態について多くのことを教えてくれます。例えば、衛星画像は2015年から2016年にかけて発生した立ち枯れ現象（以下に示す図は、オーストラリア政府の国立地図ウェブサイトのデータを使用したもの）を捉えました。この期間、干ばつと異常な高温の空気および海水温の影響により、カーペンタリア湾で約7,400ヘクタールのマングローブが枯死しました。
しかし、衛星による監視だけでは十分ではなく、現地で得られるような詳細な情報を捉えることはできません。例えば、マングローブの花は非常に小さいことが多く、果実は周囲に溶け込んでいることが多いため、衛星では開花や結実を捉えることができません。また、衛星では樹冠の下で起きていることを捉えることもできません。
現地で研究を行う研究者の働きを認識することも重要です。現地データは、衛星画像で見られる情報を検証または確認することを可能にします。一部のマングローブ林が年に2回新芽を出していることに気づいた際、私たちは現地データによってこの観察結果を検証し、マングローブ生態系の専門家にも確認を取りました。世界中の生態系の生活環や、森林が気候の変化にどのように対応しているかを理解するうえで、現地データは極めて重要です。
