要約:
世界 6 大陸を対象とした最新の研究では、草原が農業、農業開発、その他の人為的撹乱を経験した後、たとえ撹乱が停止され、数百年かけて自然回復が起こったとしても、植物群落は元の草原とまったく同じように再形成できない可能性があることが判明しました。研究者らは世界中の742種の植物を分析し、回復中の二次草原は成長が早く背の高い植物が占める傾向が高いのに対し、これまで耕作されていない古代の草原は、干ばつや火災、草食動物に耐えることができる成長が遅く長命な多年生植物で構成されていることが判明した。
この研究は、ミシガン州立大学および米国のその他の機関の研究者によって完了され、その結果は米国科学アカデミー紀要に掲載されました。この研究は、研究対象がどの大陸の出身であっても、あるいは気候条件がどれほど異なっていても、古代の草原と、破壊された後に回復した二次草原との間には、植物の形質に全く一貫した差異があることを示している。
科学界は以前から、農業によって草原が破壊された後、植物の多様性が回復するには数十年以上かかる可能性があり、一部の元の植物は数百年経っても再現できないことを研究者らは指摘した。新しい研究は、植生が再成長したように見える草原がまだ本当に元の生態学的状態に戻っていない可能性がある理由をさらに説明しています。
研究によると、古代の草原が耕されたり農地に変えられたりする場合、最も消滅する可能性が高い多年生植物は、成長が遅く、寿命が長く、葉が硬い植物であることがわかっています。これらの植物は成長が遅いですが、長期生存に適しており、干ばつ、火災、草食動物などの高ストレス環境に耐えることができます。
しかし、草原が完全に破壊されると、これらの植物の本来の利点は欠点に変わります。成長が遅いため、土地破壊後の競争環境では、急速に成長し繁殖できる植物と資源を争うことは困難です。
その結果、復元中の草原には、最初に別の種類の植物が定着することがよくあります。これらの植物はより速く成長し、より早く繁殖し、水、栄養素、太陽光を効率的に取得します。彼らは荒廃した土地に迅速に定着できるだけでなく、短い生殖サイクルを通じて新しい個体群を迅速に形成することもできます。
研究者らは、その違いは植物の高さにも反映されていることを発見しました。二次草原の植物は古代草原よりも高く成長する傾向があります。これは、背の高い植物が日光を獲得する際に有利になるためです。これらの植物が一度繁殖すると、次の世代は同様の成長特性を継承し、植物群落構造の継続を可能にします。
特定の植物の違いも非常に明白です。たとえば、米国南東部の松草原で一般的な Stipa stricto は、古代の草原植物に典型的な生存戦略を持つ非常に乾燥耐性のある多年生植物ですが、二次草原の主要な特徴ではありません。対照的に、回復中の草原には、土壌中の水と栄養素を素早く利用するアカザなどの繁殖力の速い一年生植物が生息する可能性が高くなります。
さらに驚くべきことは、この違いが非常に長期間続く可能性があるということです。研究されたいくつかのケースでは、修復から300年が経過した後でも、二次草原の植物は依然として古代の植物よりも背が高かった。これは、生態系が一見植生を再生したように見えても、それが元の生物学的特性を取り戻したことを意味するわけではないことを意味します。
草原は単なる「木のない土地」ではないため、この発見は草原の生態系を理解する上で重要です。広範囲に広がった植物の根系は地表の流出と土壌浸食を軽減し、草原には地上炭素の約 3 分の 1 が蓄えられます。草原は、北米のバイソンからアフリカのヌー、アジアのオオノガンに至るまで、多数の野生動物や家畜にとって重要な生息地でもあり、それらはすべてさまざまなタイプの草原生態系に依存しています。
草原は地球の陸地面積の 4 分の 1 近くを占め、10 億人以上の人々の生活を直接的または間接的に支えています。ユーラシア大陸はハンガリーから中国まで伸びており、全長は約 5,000 マイルで、ユーラシアの草原、北米の大平原、アフリカのサバンナが含まれており、これらはすべてこの生態系の重要な構成要素です。
しかし、過去 2 世紀にわたって、古代の草原の多くが農地、プランテーション、都市開発に転換されました。ブラジルのセラードは世界で最も生物多様性の高いサバンナの 1 つですが、農業開発の圧力により 3 か月ごとにロンドンほどの面積が失われています。ある研究によると、インドのサバンナの面積は1880年の約1億エーカーから2010年の約6,000万エーカーに減少し、北米で保存されている歴史的な草原の面積は元の面積の半分以下になっている。
その一方で、世界中で数百万エーカーの農地が放棄されており、二次草原が再生する機会が生まれています。したがって、ますます注目を集めている問題は、「農地に草が再び生えたら、元の生態系が戻るのか」ということです。
この研究で得られた答えは、少なくとも植物群落の構成と特徴に関しては、多くの場合、答えはノーであるということです。二次草原は緑の植生を再形成する可能性がありますが、優勢な植物は長期的な変化を経ている可能性があり、元の草原にあるいくつかの固有または代表的な植物はまだ戻っていない可能性があります。
研究者らは、こうした植物群落の違いが生態系の他の機能にどの程度影響を与えるかまだ分かっていません。たとえば、二次草原が古代草原と同じ効率で大気から二酸化炭素を吸収できるかどうか、または同じ方法で栄養素を循環できるかどうかについては、さらなる研究が必要です。
しかし、これらの発見は草原の生態系修復作業に直接的な影響を及ぼしました。農地の耕作をやめて自然回復を待つだけでは、その結果として生じる植物群落は自動的に撹乱前の状態に戻るとは限りません。したがって、研究者らは、単に草で土地を再生することが目的ではなく、古代の草原と同様の機能と植物組成を備えた生態系を復元することである場合、人間は在来植物の種子を広めたり、特定の植物を移植したりするなど、より積極的に関与する必要があるかもしれないと考えています。
同時に、研究者らは、既存の太古の草原を後から復元するよりも保護することの方が重要である可能性があることを強調しています。なぜなら、数百年以上かけて形成された自生の草原は、一度失われると、単純に農業をやめただけではすぐには回復できないからです。これらの生態系にとって、「植物が再生する」ことと「本当に元の生態系を取り戻す」ことは全く別のプロセスです。
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