Modelling the hydrological impacts of catchment land use change on a valley peatland in the French Massif Central

フランス中部の花崗岩の緩やかな丘陵地帯の奥深くには、地面に刻まれた巨大で浅いボウルのような景観が広がっています。これがドージュスの集水域です。ここは雨が集まり、地面に染み込み、泥炭地として知られる希少で古来より続く湿地へと注ぎ込む場所です。これらの湿地は単なる湿った土の塊ではありません。数千年にわたって蓄積されてきた、部分的に分解された植物物質からなる「生きたスポンジ」なのです。これらは大量の炭素と水を保持しているため、汚染物質を蓄え、下流の河川の流れを調節する重要なフィルターとしての役割を果たしています。しかし、これらの生態系は、それらを育む水に対して非常に敏感です。もし水位がわずかでも低下すれば、泥炭内の繊細な生命のバランスが崩れ、蓄えられた炭素が放出されたり、そこに生息する独特な動植物を傷つけたりする可能性があります。これらの湿地を生かし続ける水は、主に2つの供給源から来ています。一つは地表を直接流れる雨であり、もう一つは地下深くから湧き上がる水です。これら両方の供給源は、完全に湿地を取り囲む丘に何が生えているかに依存しています。

1世紀以上にわたり、ドージュス周辺の丘陵地帯は変化してきました。農民たちは土地を離れ、森林が再生しましたが、必ずしも同じ種類の森林ではありませんでした。多くの場所で、ブナやオークといった自生する広葉樹が、ダグラスファーやマツのような成長の早い針葉樹の植林地に置き換わりました。樹木は一般的に環境に良いものですが、科学者たちは、異なる種類の樹木が水を吸い上げる割合が大きく異なることを以前から疑っていました。これらの森林の変化が下の湿地にどのように影響するかを正確に理解するために、研究チームはエリア全体の詳細なデジタルマップを作成しました。彼らは単に推測したのではなく、土壌、岩石、植生を通じて水がどのように移動するかをシミュレートする高度なコンピュータモデルを使用しました。彼らはこのモデルに、長年の実際の気象データと、湿地の井戸から採取された水位の測定値を入力しました。一度モデルが現実世界と一致することが証明されると、彼らは一連の実験を行いました。現在の樹木と草の混ざり具合を、3つの異なるシナリオのいずれかに完全に置き換えた場合に何が起こるかを、コンピュータに想像させたのです。それは、針葉樹の森、広葉樹の森、あるいは開けた草原とヒースランド（ヘザー）というシナリオです。

シミュレーションの結果は、これらの景観が水をどのように扱うかについて、鮮明な違いを明らかにしました。既存の植生を針葉樹の植林地に置き換えると、湿地は乾燥し始めました。モデルによれば、これらの常緑樹は、その密な針葉によって、地面に到達する前に大量の雨を枝で受け止めてしまいます。この遮られた水は空気中に蒸発してしまうため、土壌に到達する水が少なくなります。その結果、地表を流れて湿地に入る水の量は半分に減少し、地下から湧き上がる地下水は14パーセント減少しました。この地域を流れる河川への影響はさらに劇的でした。河川の平均流量はほぼ半分に減少し、最も乾燥する時期には、流量が最大で82パーセントも減少する可能性があります。おそらく最も懸念されるのは、泥炭内の地下水位への影響です。シミュレーションでは、特に湿地の縁の部分において、また暑く乾燥した晩夏において、湿地の水位が最大で1メートル低下しました。これは、これらの特定の種類の樹木を植えることが、濡れた飽和状態の湿地を、より乾燥した環境に変えてしまう可能性があり、絶え間ない水分を必要とする植物を脅かす可能性があることを示唆しています。

対照的に、他のシナリオは全く異なる様相を描き出しました。研究者が丘が草原やヒースランドに覆われていると想定した場合、湿地にはより多くの水が届きました。これらの開けた生息地は、より多くの雨が地面に到達することを可能にし、湿地への水の流入を30パーセント近く増加させました。泥炭内の水位はわずかに上昇し、特に夏季の干ばつ時においても地面を湿った状態に保ちました。また、研究では、丘が現在存在するものと同様の広葉樹に覆われている場合、どのようなことが起こるかも調査しました。その結果は現在の状況と非常に近く、自生の広葉樹林は水収支を劇的に変えることのない安定した選択肢であることを示唆していました。研究者たちは、これらの変化が景観全体で一様ではないことも発見しました。湿地の縁の部分は、針葉樹が導入された際に最も乾燥に対して脆弱であり、中心部は比較的安定していました。これは、縁の部分を湿らせる水が周囲の丘から来ているためであり、その供給が「喉の渇いた」樹木によって遮断されると、周辺部が最初に被害を受けるからです。

これらの知見が持つ意味は、このフランスの単一の谷だけに留まりません。ドージュスの集水域は、周囲の丘からの水に依存しているこの地域にある多くの高地湿地のひとつに過ぎません。この研究は、これらの湿地を保護するための政策は、湿地の境界線そのものよりも広い視野を持つ必要があることを示唆しています。保護された泥炭地の上にある丘に木を植えることは、炭素貯蔵のために良いアイデアに見えるかもしれませんが、もしその樹木が不適切な種類であれば、守ろうとしている湿地そのものを枯らしてしまう可能性があります。研究者たちは、コンピュータモデルが水文学的な変化を明確に示している一方で、温暖化する気候と組み合わさった場合、現実世界での影響はさらに複雑なものになり得ると強調しています。シミュレーションは、針葉樹の植林地と乾燥した夏季の組み合わせが、湿地と、これらの川に依存している下流のコミュニティの両方に深刻な水不足をもたらす可能性があることを示しています。結局のところ、この研究は、自然が深くつながっていることを思い出させてくれます。丘で起こることは、必然的に谷底へと波及します。そして、湿地を保護するためには、それを育む景観全体を管理する必要があるのです。