二酸化炭素濃度の上昇により砂漠化が加速すると言われていましたけど、実際にはその反対のことが起きているという興味深いレポートをイェール大学の環境学科が運営するYaleEnvironment360というサイトに見つけました。
タイトル
二酸化炭素濃度の上昇で世界の乾燥地帯が緑化
概要
気候変動により広範囲に砂漠化が起こるという警告があるにもかかわらず、大気中の二酸化炭素の増加により多くの乾燥地帯が緑化しており、最近の研究ではこの傾向は今後も続くと予想されている。しかし科学者らは、この増加した植生が希少な水資源を吸収する可能性があると警告している。
BY FRED PEARCE • JULY 16, 2024
オーストラリア南東部はますます暑く、乾燥しています。干ばつが長引き、気温は定期的に華氏95度 (摂氏35度) を超えています。森林火災も頻発しています。しかし、どういうわけか、森林は成長し続けています。地球上で最も極端で不安定な生態系のひとつが、気象に逆らい、緑化を進めています。
それはオーストラリアだけではありません。アフリカのサヘルから乾燥した西インド、中国北部の砂漠から南アフリカまで、状況は同じです。「乾燥化が進んでいるにもかかわらず、世界中の乾燥地帯のほとんどで緑化が起こっている」と、オーストラリアのシドニーにあるニューサウスウェールズ大学気候変動研究センターの水循環研究者、ジェイソン・エバンズ氏は言います。
何が起こっているのでしょうか？ 最新の研究によると、主な原因は、産業革命以前から大気中の二酸化炭素濃度が50％上昇していることです。この二酸化炭素の増加は気候変動を引き起こしているだけでなく、植物の光合成を加速させています。二酸化炭素を豊富に含む空気は、植物が乏しい水を効率的に利用できるようにすることで、最も乾燥した場所でも植物の成長を促します。
最近の２つのモデリング研究によると、大気中に排出される二酸化炭素がさらに増えると、乾燥地の緑化は今後も続くと思われます。しかし、生態学者は、見た目に反して、緑化は乾燥地の生態系とそれに依存する人々にとってマイナス面もあるかもしれないと警告しています。砂漠の植物や動物は多くの場合、その恩恵を受けず、増えた植物が乏しい水を吸い上げてしまうかもしれないのです。
より暑く乾燥した気候の悪影響は消えてはいない。しかし、ほとんどの乾燥地帯では二酸化炭素の肥料効果が強力であることが証明されている
乾燥地帯は地球の陸地表面のおよそ40パーセントを占めています。砂漠の中心は、広大なサバンナの草原、乾燥した森林地帯、時には灌漑された畑に囲まれています。国際自然保護連合 (自然保護科学者の国際組織) によると、乾燥地帯は世界人口の３分の１以上が暮らしており、世界で最も生物多様性に富んだ生態系のひとつです。
過去半世紀にわたり、ほとんどの乾燥地帯では降雨量の減少、気温の上昇、蒸発率の上昇がみられます。また、不適切な農業慣行や家畜の過放牧によっても、多くの乾燥地帯が劣化しています。気候科学者や生態学者は最近まで、気象学的乾燥の進行と人間の活動による圧力が相まって、植生が減少すると推測していました。彼らは、国連当局が「現代最大の環境問題」と呼ぶ広範囲にわたる砂漠化について、常に警告してきました。
しかし、ほとんどの乾燥地帯では、予想されていた砂漠化は起きていません。植物は枯れてしおれるどころか、通常、成長が早くなり、その面積が拡大し、砂漠は後退しています。世界の炭素と水の循環を研究する研究者らによると、これは主に大気中の二酸化炭素の増加によるものだといいます。
光合成は、植物が葉の気孔から二酸化炭素を吸収し、それを植物物質に変換して成長するプロセスです。このプロセスには水が必要ですが、乾燥地域では水が植物の成長を制限する要因となることがよくあります。空気中の二酸化炭素濃度が高いと、光合成が容易になり、植物が光合成の過程で使用する水の量が少なくなるのです。
農業科学者は、植物の成長に二酸化炭素を追加することの利点をずっと前から知っていました。農家は収穫量を増やすために、温室の密閉された空気にガスを注入することがあります。実際、私たちは今、大気全体に対して同じことを行っているのです。
より暑く乾燥した気候の悪影響は消えてはいませんが、ほとんどの乾燥地帯ではこの二酸化炭素の肥料効果はより強力になっています。化石燃料の燃焼によって大気中の二酸化炭素濃度が上昇し続けるなら、植物の成長のこの急激な促進は短期間で終わる可能性は低いと思われます。先月発表された新しいモデリング研究によると、この効果は今後数十年でより顕著になるでしょう。「世界の乾燥地帯のほとんどで、植物の生産性が増加すると予測されています」と、研究の共著者であるエバンズ氏は言います。
二酸化炭素のこの予想外のプラス面は、気候変動のペースそのものに影響を与えるでしょう。生態系を乾燥させて二酸化炭素を放出し、気候変動を加速させるのではなく、人為的に大気中にガスを放出することで、植物が炭素を吸収する量を増やし、わずかではありますが炭素の削減に貢献しています。
科学者らによると、成長の早い植物による余分な二酸化炭素の吸収が、大気中のガスの蓄積を緩和しているという
乾燥地だけでなく、あらゆるバイオームで地球規模の緑化が進んでいるという証拠は、ここしばらく増えています。2016年には、ボストン大学のリモートセンシング専門家ランガ・ミネニ氏が、８カ国から集まった32人の研究者とともに、NASAの衛星画像を調べて植生の傾向を調べました。彼らは、1980年以降、地球上の植生地域の４分の１から半分で、植生の豊かさを測る標準的な指標である葉面積指数が増加していると結論付けました。
ミネニ氏のその後の統計分析によると、地球の緑化の約70パーセントは二酸化炭素による施肥によるものであることが示唆されました。その他の要因としては、大気汚染、降雨量、土地被覆による窒素沈着の地域的変化などがあります。
この発見は、世界中のさまざまな生態系における光合成速度を評価するカリフォルニア大学バークレー校の2021年の研究によって確認されたようです。炭素循環研究者のトレバー・キーナン氏とその同僚は、植物と上空の空気との間のガス交換を測定する「フラックスタワー」のネットワークを使用して、1982年以来光合成が12％増加しており、その主な原因はやはり二酸化炭素によるものであると結論付けました。
成長の早い植物による二酸化炭素の吸収が、大気中のガスの蓄積を緩和しているとキーナン氏は言うのです。「気候変動を止めることは決してできないが、その進行を遅らせるのには役立っている」
この地球規模の緑化は、乾燥地帯で最も劇的に見られ、生態系とそれに依存する人々の生活に最も大きな影響を与えています。乾燥地帯のすべてで緑化が起こっているわけではありません。一部の場所は茶色くなっていますが、それほど多くはありません。
エバンス氏とマサチューセッツ州ファルマスのウッドウェル気候研究センターのリモートセンシング研究者アーデン・バレル氏による2020年の評価では、1982年以降、乾燥地帯の約６％が砂漠化を経験していることが判明しましたけど、これは気象条件に基づく以前の推定値の４分の１に過ぎません。これらの地域には、米国南西部の大部分、干ばつが発生しやすいブラジル北東部、中央アジアの一部が含まれています。
しかし、エバンス氏とバーレル氏は、顕著な緑化はこれまで認識されていたよりもはるかに広範囲に及んでおり、砂漠化の３倍以上であることを発見しました。緑化はインドからアフリカのサヘル、中国北部からオーストラリア南東部まで、世界の乾燥地帯の41％を占めていました。
最近の気候モデルによれば、乾燥地帯の緑化は今世紀半ばまで減速する可能性は低く、むしろ加速する可能性がある
昨年、中国蘭州大学のグオロン・ジャン氏とその同僚らは、過去30年間に乾燥地帯の乾燥度と葉面積の間に世界的な乖離が見られたと報告しました。ジャン氏によると、この「乖離」の理由は「二酸化炭素の肥料効果」にあるといいます。
砂漠化が急速に進むという過去の予測がなぜこれほど間違っていたのか。エバンズ氏によると、その理由のひとつは、研究者たちが、大気の乾燥度を測る標準的な指標である乾燥度指数がわかれば植物が生育する可能性を確実に予測できると信じるようになったからだといいます。
乾燥指数は、降水量と蒸発による水分損失の可能性の比率です。比率が低いほど条件は乾燥しています。地球全体の二酸化炭素濃度が変化していない場合、植生への適用はうまくいきますが、大気中の二酸化炭素濃度が上昇すると、植物は水分をより効率的に使用するため、成長は乾燥指数を反映しなくなります。二酸化炭素レベルの上昇が降水量の減少よりも大きな影響を及ぼしている場合、乾燥は緑化を伴います。
乾燥地における植物の成長を制限する要因は水だけではありません。栄養分、特に窒素の入手可能性ももうひとつの要因です。このため、二酸化炭素増加によって緑化が今後も増え続けるかどうかという疑問が浮上します。しかし、最近の気候モデルでは、乾燥地の緑化は今世紀半ばまで減速する可能性は低く、むしろ加速する可能性があると示唆されています。
昨年、北京の清州大学の水文学モデル研究者、ツィウェイ・リウ氏は、二酸化炭素濃度が増加することと乾燥が及ぼす影響を考慮すると、今世紀末までに乾燥地はわずか５％しか拡大しないが、植生の生産性は約50％増加するだろうと結論付けました。
そして先月、ニューサウスウェールズ大学のバーレル、エバンス、シンユエ・チャンが、これまでで最も詳細なモデリングで同じことを発見しました。新しい予測は「気候変動により乾燥が継続して進むことを示している」が、「乾燥地帯の４％未満が砂漠化する」と彼らは結論付けました。将来の緑化の正確な範囲は、大気中に蓄積される二酸化炭素の量に依存するとエバンスは言います。しかし、すべてのシナリオにおいて、彼らのモデリングはほとんどの乾燥地帯がより緑化すると予測しています。
この緑化の影響はすでに深刻です。オーストラリア東部の森林地帯は過去40年間にわたり「記録破りの干ばつと熱波を繰り返し」てきたと、現在アデレード大学に在籍するサミ・リファイ氏は言います。しかし、その間「二酸化炭素濃度増加による緑化の増大は乾燥化の進行を上回り、オーストラリアの森林生態系の拡大を促した」。
灌漑によって生み出される緑化は、乏しい水資源を破壊し、貴重な乾燥地の生態系を消滅させる可能性がある
研究者の中には、農家の土地利用方法など、他の要因が地域的に重要になる可能性があると主張する人もいます。薪用に木が伐採されたり、不適切な耕作方法によって土壌浸食が起こったり、利用されている乾燥地の多くを占める草地に家畜が過剰に放牧されたりなど、土地利用の不備が砂漠化の原因となることがよくあります。しかし、農家は灌漑作物を栽培したり、畑で木を育てたりして、不毛の地を「緑化」することもあります。緑化が最も劇的な地域では、多くの力が働いている可能性があります。
2019年にマイネニらが行った研究では、土地利用管理は「『地球の緑化』の重要な推進力であり、観測された緑葉面積の純増加の３分の１以上を占め、おそらくそれ以上を占めている」と結論付けられています。
サハラ砂漠の南端にあるサヘル地域を例にとってみましょう。この地域の植物の成長は、大気中の二酸化炭素の過剰増加の恩恵を受けています。しかし、この地域では 1970 年代と 1980 年代の壊滅的な干ばつのあと、雨が戻ってきました。また、一部の地域では、農家が農法を変え、畑の木々の自然な再生を促して、作物に日陰と栄養分を提供しています。
ワシントン D.C. の世界資源研究所の地理学者クリス・レイジ氏は、ニジェールの農家のこの傾向を追跡調査しました。同氏の推定によると、以前はほとんど樹木がなかった同国南部の約 1,250 万エーカーの土地に、現在では約２億本もの樹木が植えられています。
「もし二酸化炭素濃度が上がることがここでの緑化の決定要因であるなら、それはこの地域のどこでも起こるはずだが、そうではない」と彼は言います。その代わりに、ナイジェリアとの国境で緑化は突然止まり、そこでは農民は木を育てることにほとんど関心を示しません。
エバンス氏も、ニジェール南部で彼の研究で発見された例外的な緑化は、おそらく農民による樹木再生と関係があるだろうと同意している。また、インドの農民も重要な役割を果たしてきたと同氏は言う。グジャラート州などの乾燥州では、農民は地下水を汲み上げ、かつては不毛だった土地に作物を灌漑している。その結果、土壌水分が増加し、緑化として現れると、グジャラート州ガンディナガルにあるインド工科大学の水資源エンジニア、インドラ・トリパシ氏は3月に発表した研究で結論付けている。
では、これはすべて良いニュースなのでしょうか？ まったくそうではないと生態学者は警告しています。最も明らかなのは、農業用灌漑によって畑が緑化されると、乏しい水資源のバランスが崩れ、貴重な乾燥地の生態系が消滅する可能性があるのです。
そして、自然生態系の緑化にもマイナス面があります。「砂漠を守ろう」は環境保護のメッセージとしてはあまり一般的ではないかもしれませんが、乾燥地の生態系は重要です。砂漠は、雨が降らなくても何十年も生き残ることができる植物であれ、霧の水分を集めるために体に新しい形状を進化させた砂漠の甲虫であれ、乏しい水に独自に適応した種にとって重要な生息地です。
オーストラリア南東部など一部の地域では、乾燥した環境での余分な植生により山火事の危険性が高まっています
こうした特殊な種は、進化して利用してきた環境が変化すると、絶滅する可能性があります。外部の生物が侵入してくるかもしれないからです。実際、生態系の緑化自体が、高濃度の二酸化炭素を最大限に活用し、急速に成長して在来種を絶滅させるのに適した、成長の早い外来植物の侵入の兆候なのかもしれません。
カリフォルニア大学リバーサイド校がソノラ砂漠で行った長期研究によると、降雨量の減少と気温の上昇に適応した低木が在来植物を犠牲にして侵入し、生態系の崩壊を示す緑化になっているようだといいます。
場所によっては、乾燥した環境での過剰な植生が森林火災のリスクを高めています。４年前、オーストラリア南東部で火災が発生し、サウスカロライナ州と同じ面積が焼け落ちました。森林管理者は、この大火災の原因は干ばつ、高温、可燃性の木質植生の蓄積の組み合わせにあるとしていますが、分析によると、これは部分的には二酸化炭素濃度増加による過度の緑化の結果です。緑化の象徴ともいえるこの森林は、炎に包まれました。
気候変動が世界中の乾燥地帯で急速かつ広範囲にわたる砂漠化を引き起こすだろうと世界が予想したのは間違いでした。実際は逆のことが起きています。しかし、現在、衛星画像で同じ地域の多くで見られる劇的な緑化が、問題の終結を宣言する理由になると考えるのも同様に愚かなことかもしれません。
フレッド・ピアース 英国を拠点とするフリーランスの作家兼ジャーナリスト。Yale Environment 360 の寄稿ライターであり、『The Land Grabbers』、『Earth Then and Now: Amazing Images of Our Changing World』、『The Climate Files: The Battle for the Truth About Global Warming』など、多数の著書を執筆している。