米国のこの地域は広範囲に渡って破壊されており、犯人は実は地元の「インフラマニア」なのでしょうか？

生物多様性の観点から見ると、北極のツンドラは砂漠ほど寂しく荒涼としているわけではないが、熱帯雨林に比べるとはるかに活気に欠けている。下にある厚い永久凍土のせいで、背の高い植物が根を張って成長することが難しいため、苔、地衣類、一部のハーブ、低木にとっての楽園となっています。北極のウサギやヘラジカなどの動物も時々訪れます。彼らにとって、ツンドラの食べ物はおいしいものではないが、お腹を満たすには十分だ。降雨と雪解け水によってツンドラに流水が生まれ、運が良ければ水中にサケが見られるかもしれません。天気がもう少し暖かくなると、南から渡ってきた渡り鳥がここに立ち寄るようになります。北極の寒さは彼らの越冬を妨げることはできないが、少なくとも夏の思い出は残してくれる。

米国アラスカ州スワード半島の北極ツンドラ地帯にある場所。上の写真は1980年に撮影された赤外線航空写真です。青い矢印は水の流れの方向を示しています。下の写真は2019年に撮影された衛星写真です。白い矢印はいくつかのより明白なダムを示しています。画像出典: Tape.et al、2022

北極のツンドラは静かな小さな町のようで、人影はないが寂しくはない。この頃、誰かがツンドラに「水利プロジェクト」を建設し始めました。

下の 2 枚の写真は、1980 年の赤外線航空写真と 2019 年の衛星写真です。米国アラスカ州スワード半島の同じ北極ツンドラ川を示しています。上空から見ると、1980年には川は細い線に過ぎなかったが、2019年までに複数の池に「拡大」した。

これらの池は、山の急流や山火事、地震や地盤沈下によって生じたものではなく、「人々」が川に多数のダムを建設して水の流れを遮断し、その水が周囲に広がり、徐々に池に溜まったために生じたものです。

北極のツンドラにダムが出現。画像は Tape et al, 2018 より改変

このようなプロジェクトは人間の仕事のように思えますが、実際はそうではありません。これらの場所での水利プロジェクトの建設は現地の法律により許可されていません。もちろん、これらの法律は人間にしか適用できず、ダム建設が得意な自然界の有名な「インフラマニア」であるビーバーには適用できません。これらのダムは彼らの最高傑作であり、彼らは明らかに「インフラ事業」を北極のツンドラ地帯にまで拡大している。

油圧エンジニア

世界には2種類のビーバーが存在します。今回北極を「飾る」のは、主に北アメリカに生息する北米ビーバー（Castor canadensis）です。もう一つのビーバーはユーラシアビーバー（ヒマシ繊維）と呼ばれ、私の国にも分布しています。

ビーバーは水かきのある後ろ足とパドルのような尾のおかげで水中で泳ぐのが得意だが、いったん陸に上がると動かない小さな毛玉になり、オオカミやコヨーテなどの天敵に簡単に食べられてしまう。そのため、ビーバーはできるだけ安全だと感じる水中に留まるために、「水力技術者」の技術を遺伝子に刻み込んでいるのです。

ダムの建設は、ビーバーが「湖の真ん中に別荘を建てたい」という思いから始まりました。ビーバーの巣穴は通常、枝や泥で水の上に作った「丸太小屋」にあります。「丸太小屋」の入り口は水中にあり、上部には書斎の空気を循環させるための小さな開口部があります。ビーバーは水中の入り口から巣穴に出入りするため、その動きは捕食者に見えにくくなります。

ビーバーの巣の模式図、絵：馬東源、元画像ソース：Pixabay、写真：Bridesmill

しかし、彼らはただの「小さな小屋」では満足せず、周囲の環境も十分に快適でなければなりません！巣の周りの水の流れは速すぎてはならず、静かな水であることが最善です。そうでないと「小屋」が不安定になります。入口を水中に建設できるほど水位が高くなければならない。周囲の水域も十分に広くなければならず、そうすることで、彼らは動き回る余地が広がり、餌を探すときに陸上を歩く必要が少なくなり、危険に遭遇したときには間に合うように泳いで逃げることができる。水温も適度で、冷たすぎないようにしてください。

そこでビーバーたちはダムを建設し始めました。彼らはまず、泥や枝、小石で水の流れをせき止め、次に木の幹を使って継続的に補強と修復を行い、最終的にダムを建設しました。ダムの作用により、河岸地帯が拡大し、水位が上昇し、水量が多くなり、水の流れが遅くなり、熱をよりよく保持して暖かくすることができます。ダムが建設された後も、ダムの正常な運用を確保するために、定期的にダムに戻って検査、修理、補強を行います。それだけでなく、ビーバーは水路を広げるために周囲に多くの小さな「運河」を作ります。これは、ダム建設用の木材の輸送を容易にするため、また時には食料に近づくためでもあります。つまり、ビーバーが行くところはどこでも、さまざまな「水利プロジェクト」がほぼ不可欠である。

ダムは修復中だ

北極

「ビーバーが北極の景観を変えている規模とスピードは、空から見ると北極で燃える火のように見える」とアラスカ大学フェアバンクスの生態学者ケン・テープ氏はインタビューで語った。

かつて、ビーバーは北極圏で生き残れる動物とは考えられておらず、北極圏のツンドラはビーバーにとって適切な生息地ではなかったようだ。その地域のほとんどは氷で覆われており、「水力技術者」はダム技術を使用することも、「丸太小屋」を建てる場所を見つけることもできなかった。ツンドラの植生が哀れなほど薄いため、ダムの「建設資材」を見つけることも不可能であり、食料も哀れなほど不足している。

しかし、今日では状況は異なります。地球温暖化の流れの中で、北極地域も気候変動の問題に直面しています。 19世紀末以来、北極の平均気温は1.8℃上昇しました。気温が上昇し続けると、流水が凍る時間が短くなり、植物の成長期が長くなり、より多くの低木（さらには木）が成長します。徐々に環境が変わり、今まではなかなか来なかったお客さんも喜んで来るようになり、ビーバーもその中の一匹でした。

北極のツンドラ地帯では、ビーバーは巣の周りにダムを築き、周囲の環境を「ビーバーの池」に変えています。画像出典: テープ。他、2018年

タップ氏とその同僚は、アラスカの北極圏ツンドラ地帯の70年間（1949～2019年）にわたるリモートセンシングデータの研究と地元住民へのインタビューを通じて、ビーバーが最初にこの地にやって来てダムを建設し、「ビーバー池」を形成したのは1980年頃であることを発見した。それ以来、ダムの数は増加し続けています。 2003年から2017年までのわずか10年余りで、ほとんどの地域で「ビーバー池」の数は2倍に増えました。 2019年現在、合計11,377個の「ビーバー池」が発見されています。

米国アラスカ州の北極圏ツンドラ地帯にある 11,377 個の「ビーバー池」の密度マップ。画像出典: Tape et al. 2022

「ビーバーのように、宇宙から見える痕跡を地球上に残す動物は多くありません。もちろん、この能力を持つ他の動物は人間だけです」とタップ氏は語った。

ビーバーの「水利工学」は、間違いなくビーバーを北極ツンドラの南の森林におけるキーストーン種にし、生態系と種の構成に大きな影響を与えている。ビーバーダムは、流量、水位、温度など、水の多くの特性を変え、それによって水中の無脊椎動物や微生物の組成を変え、水の栄養組成を変えます。魚にとって、ダムは一方では回遊を妨げるかもしれませんが、他方では多くの魚にとって適切な産卵と繁殖の環境を提供します。川岸の拡張などの要因により、多くの河岸植物が生育できる条件が整い、その結果、これらの植物を食べる動物やそこに生息する鳥が成長します...研究によると、ビーバーは湿地生態系における土壌と水の保全、干ばつ防止にも重要な役割を果たしています。かつて、アメリカの科学者たちは、川にビーバーを導入することで「ビーバーダム」を利用してニジマスの一種（Oncorhynchus mykiss）を救うことに成功したことさえありました。

ビーバーの生態学的役割は過小評価できません。アメリカの科学者たちは「ビーバーダム」を利用してニジマスの数、生存率、繁殖率を高めることに成功した。画像提供: オレゴン州立大学

祝福か呪いか？

ビーバーが北極にやってくることは、北極自体の生物多様性にとって良いことかもしれない。しかし、地球の気候に関してはそうではないかもしれない。

ビーバーの到来が北極の生態系にどのような影響を与えるかについてはまだ明確な結論は出ていないが、タップ氏とその同僚はいくつかの前向きな予測を立てている。かつては、凍った水環境と低温のため、多くの生物が北極ツンドラを訪れることができませんでした。「ビーバー池」の出現により、水面の面積と深さが増加し、熱をよりよく保持できるようになり、凍結する可能性が低くなり、多くの新しい水生生物種がここに移住するようになる可能性があります。

北極のツンドラには数種類のサケが生息していますが、かつては通過するだけの存在でした。ビーバーによってこの地域の水環境が変化したことにより、これらのサケはここで卵を産み、繁殖することが可能になった。ビーバーの「水利プロジェクト」により永久凍土に蓄えられた鉱物も露出し、周囲の低木の成長を促進し、低木の成長はより多くの他の生物を引き寄せることになるだろう。ビーバーの出現は、北極圏のツンドラ地帯にあるこの静かな町に市場を建設し、周辺地域から散在する住民を徐々に惹きつけ、パーティーを開催し、ゆっくりと活気のある場所に変えるようなものなのかもしれません。

ビーバーは北極圏のツンドラの生物多様性に良い影響を与えているかもしれないが、注意を払うべき悪い影響を与える可能性もある。「ビーバー池」の繁栄の代償は、永久凍土の融解です。永久凍土の炭素含有量は大気中の約2倍であると推定されています。永久凍土が突然解けると、そこに含まれる二酸化炭素とメタンが放出され、気候変動がさらに悪化することになる。「ビーバー池」によって水没した地域では、その下の永久凍土が解けることになる。ビーバーが北極圏のツンドラ地帯に大規模なダムを建設し続けると、実際に「北極圏を燃やし」、永久凍土から温室効果ガスを放出し続けることになるかもしれない。

ビーバーによって引き起こされた北極ツンドラの水環境の変化。赤い矢印はビーバーダムを示し、黄色の矢印は永久凍土が溶けている可能性のある場所を示しています。画像出典: ジョーンズ他、2020年

ビーバーは気候温暖化のために北極にやって来たが、北極にやってくると地球温暖化を悪化させ続ける可能性がある。テープ氏とその同僚らはまた、将来的には北極圏のツンドラ地帯に生息するビーバーの数が増え、生息域がさらに北へ移動するだろうと予測している。将来的には、北極ツンドラビーバーのさらなる研究と管理も重要です。

しかし、それが良いことか悪いことかは別として、一つ確かなことは、米国アラスカ州の北極圏ツンドラの将来は、ビーバーの到来により劇的な変化を遂げつつあるということだ。

ビーバーが北極ツンドラに及ぼす可能性のある影響。画像出典: Tape et al, 2018

参考文献:

[1] https://www.nature.com/articles/s41598-022-09330-6

[2] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.14332

[3] https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ab80f1?utm_source=mp-fotoscapes#erlab80f1f8

[4]https://web.archive.org/web/20200123132507/https://www.aphis.usda.gov/wildlife_damage/beaver_damage/downloads/Baker%20and%20Hill%20Beaver%20Chapter.pdf

[5] https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/wat2.1592

[6] https://www.nature.com/articles/srep28581

[7] https://www.businessinsider.com/beavers-invade-alaska-arctic-tundra-photos-satellite-images-damage-2023-1

[8] https://www.livescience.com/why-beavers-build-dams

[9] https://animaldiversity.org/accounts/Castor_canadensis/

[10] https://ucmp.berkeley.edu/exhibits/biomes/tundra.php

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

チーム名: グローバルサイエンス

著者: 馬東源

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司

この記事の表紙画像と画像は著作権ライブラリから取得しています