過去 二十年にわたり、科学者たちは環境条件の変化に対して生態系がどのように反応するかを予測する方法を開発してきました。「 生態学的予測」と呼ばれるこれらの新たなツールは、効果的に活用されれば、水路への汚染の削減に役立つ可能性があります。
デッドゾーンと有毒藻類の予測は、天気予報や気候予測と似ています。これらは、今年の窒素やリンの流入量といった短期的な要因に対する生態系の反応について、近未来の予測を示すことができます。また、シナリオの中で用いて、将来これらの要因を管理した場合の影響を分析することもできます。
これらの特定の予測が重要なのは、実際の事象とよく一致する場合、政策および管理上の決定を導くためにモデルを用いることへの信頼が高まるからです。毎年これらの予測を行うことは、これらの問題が解決されつつあるかどうかを定期的に確認する機会にもなります。
これらの生態系の状態の範囲と場所を把握できれば、意思決定者が管理判断を適応させることが可能になりますが、現在の生態学的予測は、少なくともデッドゾーンと有毒藻類に関するものは、そのような規模の順応的管理を支えるには、空間的にも時間的にも十分に精緻化されていません。そうなることが望まれます。それまでの間も、これらの予測を用いることは、未解決の問題を強く思い起こさせてくれます。
今年の生態系予測
デッドゾーン（低酸素状態）とは、湖や海の中で酸素濃度が海洋生物にとって危険な水準まで低下した領域のことです。通常は、陸域からの窒素やリンの流入によって成長が促進された藻類が分解される際に生じます。有毒藻類も、同じ過剰な栄養塩によって増殖が促され、給水源を汚染すると、水生生物や人間に毒性を及ぼすことがあります。
ここ数週間、私は 予測値 を 米海洋大気庁（NOAA）の アンサンブル予測に提供し、対象は今年の メキシコ湾 と チェサピーク湾のデッドゾーン、そして エリー湖の有毒藻類の範囲です。
2015年の予測は、これらの根深い問題がまだ効果的に対処されていないことを改めて示しています。デッドゾーンの予測はおおむね「平均的」な状況を示すものですが、「平均的」が自然な状態を意味するわけではなく、こうした場合「平均的」であることは容認できないという点に留意することが重要です。有毒藻類の予測は、長期的な栄養塩流入の削減が不可欠であることを明確に示しています。
メキシコ湾 – 2001年の行動計画 （ 2008年に確認され、 さらに 2013年にも 再確認された）において、連邦、州、部族の政府によるミシシッピ川・メキシコ湾流域栄養塩対策タスクフォースは、5年移動平均で見たメキシコ湾の低酸素状態、すなわち酸素欠乏の範囲を、2015年までに5,000平方キロメートル（1,930平方マイル）に縮小する目標を設定しました。
メキシコ湾の窒素負荷量。
ドナルド・スカヴィア、執筆者提供
しかし、その目標に向けた進展はほとんど見られていません。1995年以降、メキシコ湾のデッドゾーンは平均で15,323平方キロメートルに達しており、これは今年予測されている規模がコネチカット州ほどであることと大差ありません。中西部の農業からの栄養分を多く含む流出水はミシシッピ川に流れ込み、最終的にメキシコ湾へと至ります。メキシコ湾に流入する窒素の量は、主に農業由来の流出により、1960年代から1980年代の間に約300%増加し、それ以降はほとんど変化していません。
メキシコ湾のデッドゾーンの規模は年によって変動し、その多くはコーンベルト地域の気象パターンの変化によるものですが、結論として、中西部の農地からの窒素とリンの流出を削減するためのより深刻な措置が講じられるまでは、天候に関係なく、行動計画の目標である5,000平方キロメートルには決して到達しないでしょう。
チェサピーク湾 – メキシコ湾と同様に、チェサピーク湾のデッドゾーン予測は5.7立方キロメートル（1.37立方マイル、またはオリンピック規格のプール230万杯分）で、長期平均をわずかに下回っています。メキシコ湾と同様に、流入量とひいては低酸素状態には年ごとに非常に大きな変動があります。しかし、メキシコ湾とは異なり、 栄養塩流入の削減に向けた何らかの進展が見られるようです。
チェサピーク湾の窒素負荷量。
ドナルド・スカヴィア
なぜか。 環境保護庁（EPA）が執行する地域協定の下で、6州とコロンビア特別区は2025年までに窒素負荷を25%削減することで合意しています。「執行」という語に注目してください。協定の総量規制（TMDL）流域実施計画に基づき、2017年に2年間の節目点検を実施することは、効果をもたらすはずです。これらの指標はEPAによって評価され、未達成の場合は地域協定の加盟国に警告が発せられ、その結果として追加の規制措置が講じられる可能性があります。EPAは最近、この地域がその目標を 半分ほど逃す可能性が高いと判断しました。そのため、実質的な成果は、EPAと、政権を担う政府が2017年に厳しい姿勢で臨めるかどうかにかかっています。
エリー湖 – 今年のエリー湖の有毒藻類予測は、2014年の 給水を停止させ 、トレドの約50万人の住民に影響を及ぼした異常増殖よりも大きく、記録的な規模の 2011年の異常増殖に迫るものです。注目すべきは、正式な予測の一、二週間前まではNOAAが 比較的穏やかな異常増殖を予想していたことです。予測が変わったのは春の一度の嵐の結果であり、これらの異常増殖は農業が主体のマウミー川流域からの拡散性リン供給によって引き起こされるため、今回の更新は驚くにあたらず、この問題がどれほど、これらの 気候変動により強まった暴風雨に左右されているかを改めて示すものです。
さらに、デッドゾーンとは異なり、これらの異常増殖は時間的にも空間的にも非常に動的です。実際、2014年の異常増殖は、大規模だった2011年のものよりはるかに小さかったものの、トレドの給水源の近くで形成され、地域の風が異常増殖を市の深層取水口へと混ぜ込みました。したがって、異常増殖の予測は規模にかかわらず、必ずしもリスクと相関するわけではありません。リン流入が大幅かつ継続的に削減され、最も穏やかな異常増殖しか起きなくなるまで、この地域の人々、生態系、経済は脅かされ続けています。指をクロスさせて祈るように、季節的な天候の変動が私たちを守ってくれることを期待するわけにはいきません。
シナリオ分析のための生態学モデルの活用
私たちはまた、これらの年次予測に参加しています。同じモデルが、 デッドゾーン と 有毒な異常増殖 を許容できる水準まで減らすために必要な、長期的な栄養塩流入目標の決定を導く際に活用されているからです。
予測の実績。
ドナルド・スカヴィア
私たちは、これらの年次予測の一部について精度を追跡してきました。その結果、測定前にデッドゾーンを乱すハリケーンや熱帯暴風雨がなかった年には、モデルはかなり良好に機能していることがわかりました。このことから、必要な栄養負荷削減について助言を行うためにこれらのモデルを用いることへの信頼が高まります。
実際、これらのモデルの一部は、栄養塩流入削減を定める政策立案者の指針として用いられており、ほとんどのモデルが驚くほど一貫して、流入量を35～45%削減することを推奨しています。しかし、これらの 推奨事項 は十年以上前から実施されているものの、ほとんど進展が見られていません。予測、シナリオ、推奨事項、そして協定だけでは、明らかに十分ではありません。
では、どうすべきか。
先日の 投稿で、既存および新規の農業ベストマネジメントプラクティス（BMP）、例えば河畔緩衝帯や湿地再生を、より広範に適用することは重要であるものの、それだけではメキシコ湾、チェサピーク湾、エリー湖への窒素とリンの流入削減には十分でないかもしれないと指摘しました。BMPが効果的であったとしても、現行の自主的かつインセンティブ型の仕組みは機能していません。これは、 報告書 （米農務省経済調査局の上級エコノミスト、マーク・リバウド氏による）で示されているとおりです。
実際、私たちの流域は産業規模の列作物農業に圧倒されており、その多くはトウモロコシであり、真の前進は、トウモロコシへの需要を減らすことによってのみ実現されます。そのためには、米国の食生活を見直し、農業サプライチェーンの変革を促し、トウモロコシ由来のエタノール生産を削減することが必要です。
食生活やサプライチェーンを変えるには長期的な文化の変革が必要ですが、自動車でのトウモロコシの利用を減らすことは、より迅速に実現できるでしょう。
一見単純だが政治的には危険かもしれない措置として、議会がエタノール生産へのトウモロコシの使用を禁止することが考えられます。これは多くの場所で何度も提案されてきました。それでも、連邦政府がトウモロコシを自動車燃料として燃やし続けるのはなぜなのか。とりわけ、エタノールがガソリンより多くの温室効果ガスを排出することが 実証されており 、それは 消費者 や 環境にとって良くないのではないか？ その答えは、4年ごとにアイオワ州を訪れ、トウモロコシとエタノールへの愛を表明する大統領候補たちと、より強力な ロビイスト陣を築きつつあるエタノール産業にあるのかもしれません。
もちろん、これらは、ワシントンD.C.や各州の州都で練られた政治的な考慮事項です。その間にも、私たちが毎年予測しているデッドゾーンと藻類の異常増殖は、過剰な栄養塩流出による継続的な被害を示しています。
本記事は、 The Conversationに最初に掲載されました。読むには 原文記事をご覧ください。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： ドナルド・スカヴィア は、グラハム・ファミリー持続可能性教授で、 ミシガン大学に所属しています。
写真：マサチューセッツ州ニューベリーのプラムアイランドにあるパーカー国立野生生物保護区の塩性湿地上空を飛ぶオオアオサギ。ロイター／ブライアン・スナイダー。
