北極は緑化が進む

北極圏は世界の陸地面積のわずか5%程度を占めるに過ぎませんが、巨大な炭素とメタンの貯蔵庫であり、地球の気候システムにおいて重要な役割を果たしています。過去 50 年間、北極圏の温暖化の速度は加速しており、もともと低地だったツンドラの植生が高く成長し始めており、この地域の生態系機能に重大な影響を及ぼすことになります。最近、中国の科学者による新たな研究により、北極の植物の起源と形成過程が明らかになり、極地の生物多様性の保護に役立つだろう。関連する結果は最近、国際学術誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」にオンラインで発表されました。

かつては緑豊かな場所だった

北極は高緯度に位置し、極寒で凍り付いた地域です。しかし、地球の歴史において、ここはかつては暖かくて湿気の多い場所でした。地質学および古生物学の研究によると、6,600万年前の北極の気候は暖かく湿潤で、クスノキ科、フトモモ科、マキ科などの熱帯および亜熱帯の植物が生い茂り、森林が生い茂っていたそうです。岩石層には植物の化石が豊富に存在し、石炭鉱床も発見されており、当時の北極の湿潤な気候特性を十分に証明しています。

新生代古第三紀後期以降、地球の気温が下がるにつれて、北極の氷床が形成され、植生は森林から現在のツンドラ植生へと進化しました。北極ヤナギ、ムラサキユキノシタ、フェアリーツリーなどの低い植物は地面に生育し、ユキノシタや茎のないハエ草の群落は群落またはマット状に生育します。これらはすべて植物が環境に適応するための方法です。

現在、中国の科学者は32の被子植物グループに関する包括的な研究を通じて、現代の北極の植物相の構成要素を後期中新世初期まで遡ることができることを発見した。それ以来、外来種と在来種の多様性は鮮新世と更新世の変わり目に急速に増加しましたが、中期更新世氷期極大期以降は急激に減少しました。北極の植生は、いくつかの浮き沈みを経て、現在のツンドラ植生へと進化しました。

低地の植生はより高く、より緑豊かに成長している

地球温室効果により、北極圏の元々非常に低かったツンドラの植生は、地域が温暖化するにつれて高く成長しています。元々生えていた植物が成長するだけでなく、侵入してきた新しい植物も大きくなります。

科学者たちは、背の高い植物はより多くの雪をより簡単に「捕らえる」ことができ、それが植物の下の土壌を断熱するのに役立ち、冬に土壌が凍る時間が長くなり、土壌がより多くの炭素を放出する機会が増えることを発見しました。

植生の高さの増加は北極の一部の場所で起こっているだけではなく、ツンドラ全体で起こっています。背の高い植物が現在のペースで増え続けると、今世紀末までに植物群落の高さは 20 ～ 60 % 増加する可能性があります。

科学者らはまた、北極の陸地面積では雪解けが早くなり、植生の緑化が進む傾向が見られ、北極の植生の緑化と夏の暖かさ指数も同期して変化していることを発見した。 2002年から2021年の間に、北極大陸の面積の77.4％の緑地が増加し、その面積は約550万平方キロメートルとなり、アマゾンの熱帯雨林全体の面積に相当します。

北極の植生の緑化の増加は主に人間の活動に関係しています。最も多かった5年はいずれも2017年以降で、植生の「緑化」は加速傾向にある。

湿地や沼地が拡大する可能性がある

現在、世界の「土壌炭素」の30％～50％が北半球の永久凍土に閉じ込められています。気候変動によって引き起こされる生態系の不均衡は、大量の二酸化炭素とメタンの放出に直接つながります。そのため、北極は現在、緩やかな温暖化傾向を示しています。

温暖化により炭素循環が加速し、将来的には北極は広大な氷原ではなくなるかもしれない。それだけでなく、炭素循環の加速は植物の被覆面積にも影響を及ぼし、一部の生物が他の隣接地域に急速に広がることを促し、一連の生態学的反応を引き起こします。

科学者の研究によると、北極の被子植物の多様性は複数の生物地理学的地域に由来するものの、外来種の約54%は北アメリカ西部から来ており、その移住のダイナミクスは北極の植物の進化の歴史全体にわたっており、北極と北アメリカ西部の間には長期的な生物学的分散回廊が存在する可能性があることを示している。明らかに、北極圏における現在の大規模な植生の「緑化」は、この地域の生態系の機能に深刻な影響を及ぼし、野生生物の移動と分布に影響を及ぼすでしょう。

北極の植生に大きな変化が起きれば、北極や地球全体の気候変動も悪化するだろう。現在、気温の上昇により北極の永久凍土が溶け始め、分解によって排出される二酸化炭素が大気中に放出され、温室効果がますます深刻化しています。

さらに、北極圏の永久凍土が徐々に消失し、土壌が湿潤化したり、湿地や沼地が拡大したりするでしょう。これらの地域ではコケや草本植物がよく見られ、湿地は一部の水生植物や水生生物の生息地となります。

北極の植生の変化は、地球規模の気候変動の「指標」であり「非破壊的な調査」であると考えられています。北極の植生の変化と傾向に関する研究は、地球規模の炭素循環と気候の進化に関する人類の理解を深め、北極の生物多様性の変化の広範囲にわたる影響をさらに理解することにもつながります。

（著者は中国科学院南京地質古生物学研究所の研究員であり、南京古生物学博物館の名誉学芸員である）