Improving water quantity and quality in a mountain hard-rock watershed (La Vera, Spain) through Ancestral Nature-Based Solution for Managed Aquifer Recharge

水は生命の資源ですが、スペインの高地にある岩だらけの山々では、それはしばしば束の間の贈り物としてやってきます。これらの険しい花崗岩の景観では、雨や雪解け水が斜面をあまりに速く流れ落ちるため、地面に浸透する時間がほとんどありません。その代わりに、水は川へと流れ出し、その結果、地下の帯水層（真水の隠れた貯蔵庫）は枯渇し、残された水は、人間の飲用に適した安全で心地よいものにするための必須ミネラルを欠いた、危険なほど純粋すぎる状態になってしまいます。何世紀もの間、これらの地域のコミュニティは、二重の課題に直面してきました。いかにして乾いた夏を生き抜くための十分な水を確保するか、そして、いかにして飲む水の化学的なバランスを確保するかという課題です。

自然に基づいた解決策（ネイチャーベースド・ソリューション）は、前進するための道を示しています。これらは、自然のプロセスに抗うのではなく、むしろ自然のプロセスを活用し、土地そのものを使って水を貯蔵し、処理する戦略です。そのようなアプローチの一つに、管理された帯水層涵養（かんよう）があります。これは、人間が地表水を意図的に地下へと導き、地下の貯蔵庫を満たす手法です。現代のエンジニアリングはポンプやコンクート製のタンクに依存することが多いですが、古代のコミュニティは独自の洗練された方法を開発していました。彼らは、流れる小川の流れを緩めるために、丘の斜面に沿って単純な、ライニングのない溝を作りました。これにより、水が土壌や岩石へと浸透していくことが可能になりました。本論文では、これらの古代のシステムの一つである、スペイン西部のラ・ベラ地方における「ペスケラス（pesqueras）」について調査します。この研究は、単にこれらの溝が地下水を補充することに成功しているかどうかだけでなく、水が地下を移動する際に、その水の化学組成がどのように変化するかについても調査するものです。研究の結果、これらの先祖伝来の構造物は、単に水を貯蔵するだけでなく、天然のフィルターおよびミネラル添加装置として機能し、希薄で酸性の強い山の流出水を、より飲用に適した水へと変容させていることが明らかになりました。

シエラ・デ・グレドスの南斜面に位置する険しい地域であるサン・グレゴリオ流域では、オチョ・カニョス灌漑コミュニティと呼ばれる地元の共同体が、これらの古代の溝の修復に取り組んでいます。数十年にわたる農村の人口減少により、ペスケラスは荒廃していましたが、その後、コミュニティによって12キロメートル以上の溝が復元されました。これらの溝は、流れから水を分流させ、丘の斜面に広げ、水が風化した花崗岩の厚い層へと浸透するようにしています。この風化した岩はスポンジのような役割を果たし、水を保持し、ゆっくりと下方へ浸透させていきます。先行研究では、これらの復元された溝が地域の水供給に大きく貢献しており、地域の総地下水涵養量の約58パーセント、すなわち年間約200万立方メートルの水に相当することがすでに示されていました。しかし、科学者たちは、このプロセスが水の質にどのような影響を与えるのか、あるいは、水が岩石の中を移動する際に具体的にどのような化学的変化が起こるのかについては分かっていませんでした。

これらの疑問に答えるため、スペイン地質鉱物研究所（Instituto Geológico y Minero de España）およびその他の機関の研究者たちは、湿潤な春と乾燥した秋という、二つの異なる季節に詳細な調査を実施しました。彼らは、河川、涵養用の溝自体、そして地元の町に水を供給する天然の湧水から水サンプルを採取しました。溶存ミネラルのレベルや、水分子内の酸素と水素原子のユニークなシグネチャーを含むこれらのサンプルの化学組成を分析することで、チームは地表から深い帯水層への水の旅を追跡することができました。彼らは、長石や雲母などのミネラルが豊富な花崗岩の基盤岩と、水がどのように相互作用するかという兆候を探りました。

研究結果は、復元されたペスケラスが、まさに洗練された天然の処理システムとして機能していることを裏付けました。溝に入る水は、溶存ミネラルがほとんどない、非常に希薄で酸性の強い流出水です。水が風化した花崗岩の中へと沈み込むにつれ、水は岩石との緩やかな「化学的な対話」を開始します。水は花崗岩からミネラルを溶かし出し、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムといった必須元素に加え、重炭酸塩やシリカを吸収していきます。このプロセスは「水と岩石の相互作用」として知られており、徐々に水のミネラル含有量を増加させます。その結果、飲用には理想的とは言えないほど純粋で酸性の強い水から、バランスの取れた安全な飲料水へと変容するのです。研究によれば、下流の湧水から現れる水は、流域の上部にある水よりも有意に高いミネラルレベルを示しており、地下の花崗岩を通る旅によって水が豊かになったことが証明されました。

決定的なことに、研究者たちは、水の分子のわずかな重さの違いである「安定同位体」を用いて、水の動きを追跡しました。これらの同位体は指紋のような役割を果たし、地面に直接降った雨と、溝を通じて分流された水を区別することを可能にします。データによれば、アルデアヌエバ・デ・ラ・ベラの町に水を供給する湧水には、ペスケラスによって分流された高標高の河川の同位体シグネチャーが保持されていることが示されました。これは、水が実際に涵養用の溝を経由し、深い地下の岩層を通り、数マイル離れた場所にある湧水として現れていることを裏付けています。また、同位体の証拠は、溝がなかった場合よりも水が地下に滞留する時間が長くなっていることも明らかにしており、それによって岩石との相互作用の期間が長くなり、より完全な化学的コンディショニングが行われていることが示されました。

研究はまた、この地域の地質が最終的な味や組成にどのように影響を与えるかについても強調しています。水が、岩石がグラノダイオライトと呼ばれるタイプの花崗岩である流域の上部から、異なる岩石タイプであるロイコグラナイト（白粒花崗岩）と接する下部へと移動するにつれて、化学的なバランスは変化します。上流ゾーンでは、水はより多くのナトリウムとカリウムを取り込みます。さらに下流のロイコグラナイト・ゾーンへと流れるにつれ、水はより多くのカルシウムとマグネシウムを吸収し始めます。この自然な進行により、町に届く水は、通過した岩石の特定のミネラルによって精製された、複雑な混合物となります。研究者たちは、これらの変化にもかかわらず、水は世界保健機関（WHO）が定める飲料水の安全基準内に収まっていることを発見し、この古代の管理手法が高品質な資源を生み出していることを証明しました。

ラ・ベラにおけるペスケラスの成功は、変化する気候における水管理への強力な教訓を与えています。地元の知識とコミュニティの努力によって完全に推進されたこれらの溝の修復は、強靭かつ低コストなシステムを作り上げました。これには電気や複雑な機械を必要としません。地形の自然な傾斜と岩石の化学的特性を利用しているからです。水を遅らせて浸透させることで、コミュニティは干ばつに対して脆弱性の低い、信頼できる地下水供給を確保しました。さらに、このプロセスは水の質を自然に向上させ、潜在的に問題となり得る超純粋な流出水を、健康的な飲料水へと変えています。

この研究は、伝統的な生態学的知識が、現代の環境課題に対して科学的に妥当な解決策を提供できるという考えを検証するものです。ペスケラスは単なる歴史的な遺物ではありません。それらは、水の量と質の両方を高める、能動的に機能しているインフラストラクチャなのです。この研究は、コミュニティが自然のプロセスと協力することで、気候変動の圧力に耐えうる強固な水システムを構築できることを示しています。ラ・ベラの湧水から現れる水は、その旅の物語を伝えています。空から始まり、人間の手によって導かれ、大地によって条件付けられ、そしてコミュニティのための不可欠な資源として届けられる旅の物語です。このアプローチは、同様の地質を持つ他の山岳地域においても、このような先祖伝来のシステムを復元することが、将来の水を確保するための鍵となる可能性を示唆しています。