世界の泥炭地の湿地土壌には、豊富な炭素が含まれています。
しかし、山火事から土地利用の変化に至るまで、さまざまな脅威に直面しており、この炭素が放出される恐れがあります。
新たな論文は、こうしたリスクと将来におよぼしうる影響を検討しています。
泥炭地は他に類を見ない生態系です。恒常的に水で飽和しており、その湿地土壌は多くの植物や樹木にとって生育に適さない環境ですが、炭素を豊富に含んでいます。
しかし、世界の泥炭地は複数の面で脅威にさらされています。気候温暖化や海面上昇から、土地利用の変化や山火事に至るまで、泥炭地生態系を乱すことは、長年蓄積された炭素を大気中へ放出するリスクをはらんでいます。
当社の最近の論文は、掲載誌 Nature Climate Changeに掲載された論文で、科学文献のレビューと専門家への調査を行い、今世紀およびそれ以降にわたる世界の泥炭地に対する最大のリスクと、その潜在的影響を探りました。
泥炭地はなぜこれほど炭素を豊富に含むのでしょうか？
泥炭地土壌の主な特徴は、その飽和状態です。水が土壌中の酸素を遮断し、植物の根は機能するために酸素を必要とします。このため、泥炭地は植物が生存しにくい環境となります。
その結果、高緯度の泥炭地は、こうした「無酸素」条件によく適応したスゲやコケ類が優占しています。一方、樹木は生存がより困難です。
ただし熱帯の泥炭地では、冠水した泥炭地土壌の上に樹冠全体が形成されることがあり、樹木は無酸素状態に対処する戦略を見いだしています。こうした対処機構の一つが「不定根」で、これは地面に届く前に枝から垂れ下がり、酸素を得る根のことです。植物は、最も生育に適さない場所であっても、しばしば拡大する方法を見つけ出します。
一方、地下では、土壌中の酸素不足によって、微生物が有機物を分解するあらゆる過程が遅くなります。酸素のない分解はメタンを生成するため、泥炭地は天然のメタン排出源となっています。
最終的に、この減速により、植物の光合成による土壌への炭素の流入量が分解による流出量を上回り、その結果、炭素が土壌に蓄積します。言い換えれば、手つかずの状態の泥炭地は、大気中の炭素を吸収するため、天然の炭素「吸収源」となっています。
数千年にわたり、世界中の泥炭地土壌で炭素が年々ゆっくりと蓄積してきた結果、深い泥炭層が形成されており、その深さは10メートルを超える場合もあります。
全体として、世界の泥炭地には、世界中のすべての樹木を合わせた量の約2倍の炭素が含まれています。また、地球の陸地表面のわずか3%しか覆っていないにもかかわらず、泥炭地は世界の土壌炭素ストックの約25%を貯蔵しています。これらの推定値には幅があり、約4,000億トンから1兆トンの炭素に及びますが、合計ですが、事実として泥炭地は巨大な炭素貯蔵庫です。
「シンデレラ」の生態系
泥炭地は、歴史的に生産性の低い荒涼とした景観、さらには不健康で危険な場所とみなされてきました。このため、泥炭地を「改良」する、つまり排水して、人間に食料や燃料をもたらす「生産的な」景観に変える動きが生まれました。
排水によって泥炭土壌に酸素が戻り、急速な「好気性」分解が進みます。その結果、排水された泥炭地は一般に炭素の排出源となり、水を保持する能力も低下します。約15%が、世界の泥炭地のうち劣化状態にあると考えられており、この割合は英国の泥炭地では80%に上ります。
管理手法として泥炭地を排水することは、泥炭地が提供する生態系サービスをすべて考慮していません。これは炭素隔離の面だけでなく、生物多様性、水や食料の供給、そして文化的に重要な景観や過去の環境の記録という点でも言えることです。
例えば、多くの人々は上流の泥炭地に依存して飲料水を得ています。泥炭地を、荒涼とした不毛の空間とみなす認識から、人類と地球上の生命に多様な恩恵をもたらしていると認識する考え方へと転換すべき時が来ています。
泥炭地の重要性や美しさは、例えば森林と比べると、人間にとって理解するのがそれほど容易ではないかもしれません。しかし泥炭地で起こるほとんどの現象は地下で生じており、その下で進行するすべての過程を目にすることはできません。このため、この生態系は「シンデレラ」の生態系と呼ばれており、その美しさと恩恵は、私たちが発見するまで隠されたままなのです。
ただ、必要なのは身をかがめ、次のものをより間近で観察することだけかもしれません：ミズゴケや食虫植物を間近で見れば、泥炭地の魅力に引き込まれるでしょう。
地球温暖化と泥炭地
泥炭地が気候変動にどのように反応するかについては、依然として多くの議論があります。幸い、泥炭地の記録そのものに情報が蓄積されており、それを抽出して、過去の気候変化に泥炭地がどう反応してきたかを明らかにすることができます。
毎年、新たな泥炭層が堆積するたびに、土壌には当時の環境条件に関する証拠の断片が取り込まれます。これには花粉、有殻アメーバ、炭素および酸素の同位体比などの形態があります。科学者は土壌をボーリングしてコアを採取し、過去の泥炭堆積の時系列を取り出すことができます。
これらの古気候学的研究によると、高緯度の泥炭地は温暖化に伴って吸収能力を高める可能性が高いことが示されています。つまり、気温が上昇するにつれて、より速く炭素を蓄積するということです（劣化していないと仮定した場合）。
これは、泥炭地が「負のフィードバック」と呼ばれるものである、ということを意味します。すなわち、温暖化に対する泥炭地の応答が、さらなる温暖化を抑制する効果を持つのです。
ただし、これは高緯度地域においてのみ当てはまる可能性があります。そこでは温暖化により生育期が長くなり、光合成による炭素の流入量が増加します。微生物による分解も温暖化とともに増加しますが、これまでのデータでは、植物の光合成のほうがさらに増加することが示されています。
熱帯では状況が異なる可能性がありますが、熱帯の泥炭地は研究が十分に進んでいないため、確かなことは言えません。しかし、私たちの研究結果は、全体として、泥炭地が保全されれば、気候変動の緩和に役立つ可能性があることを示唆しています。
もう一つの課題は、気候が泥炭地の分布にどのように影響するかです。泥炭地全体の炭素吸収源は、炭素をどれだけ速く蓄積するかだけでなく、これらの生態系がどれだけ広範囲に広がっているかによっても影響を受けます。
泥炭地の範囲は気候の影響を受け、より具体的には、土壌を飽和状態に保つのに十分な水分があるかどうかによって決まります。今後、泥炭地の範囲がどのように変化するかについては不確実性がありますが、他の多くの生態系と同様に、十分な水分が得られれば、その分布は北方向へ移動する可能性が高いと考えられます。
全体として、気候変動により、特に高緯度地域において泥炭地の炭素吸収能力が高まる可能性が高く、泥炭地の分布を、現時点では予測できない形で変化させるため、不確実性は残ります。
泥炭地の未来
泥炭地の将来の運命を決定するのは、気候変動だけではありません。以下の図は、土地利用の変化、大気汚染、火災など、同様に重要な役割を果たすと考えられる他の変化要因の一部を示しています。
最近の論文では、専門家から泥炭地に関する意見を集め、完新世（過去約1万年間）、人新世（最近の過去）を通じて泥炭地の炭素吸収源がどのように変化してきたか、そして今後どのように変化する可能性が高いかを検討しました。
専門家の意見は分かれていますが、全体として、今世紀中には、主に気候変動の影響と熱帯泥炭地における人間の影響により、泥炭地が全体的な炭素吸収源から排出源へと移行すると予想しています。
しかし、泥炭地がどのように変化するかを理解する上での制約の一つは、現在、科学者が気候変動予測に用いる地球システムモデル（ESM）に泥炭地が含まれていないことです。
これは、泥炭地が炭素循環において重要な役割を果たしていないとみなされることが一般的だからです。一部には、泥炭地は炭素の蓄積速度が遅く（泥炭地が形成されるには数千年かかる）、また「不活性」な炭素貯蔵庫とみなされてきたためです。
しかし現在では、これらの大規模な炭素貯蔵庫が安定していないことがわかっています。例えば、東南アジア、ロシアやその他の北方林地域、例えば英国などで大規模な泥炭火災が発生しているのを目にしてきました。また、火災などの過程によって泥炭の炭素が動員され、大気中に放出される可能性があることもわかっています。
したがって、泥炭地の将来と気候変動をより正確に予測するには、ESMに泥炭地を組み込む必要があります。
課題と機会
最近、科学者や実務者の間で、自然に基づく気候ソリューションへの関心が高まっています。これは、保全、再生、または土地管理の改善を通じて、大気中のCO2を除去する方法です。
研究は、重要な選択肢として泥炭地の重要性を明らかにしています。例えば、ある研究では推定しており、泥炭地の再生による世界の温室効果ガス削減の可能性は（土地利用の変化によって悪影響を受けている泥炭地のみを対象とした場合）、すべての農地土壌における最も楽観的な隔離ポテンシャルに匹敵することが示されています。言い換えれば、泥炭地からの排出回避は、私たちが利用できる最も重要な自然の気候ソリューションの一つとなり得るのです。
しかし、泥炭の炭素動態を気候政策や管理の分野に取り入れることは、依然として初期段階にあります。さらに、相反する 研究が既に始めて現れています。特に、泥炭地の炭素蓄積能力の最近の変化に関するものです。
政策に直接関連する、適切な土地利用の決定を確実にし、炭素隔離における将来の変化を見通すためにも、特に熱帯泥炭地を中心に、泥炭地の炭素動態についてより深い理解が必要です。
私たちの論文から得られる主要なメッセージは、泥炭地が不可欠な生態系であるということです。泥炭地は私たちに水をもたらし、維持したい膨大な量の炭素を蓄えています。したがって私たちには、人類と地球の双方にとって有益な形で泥炭地を管理する方法を見いだす責任があります。
