Growing-season Arctic carbon fluxes are changing relatively faster in tundra than in boreal ecosystems
2001年から2020年までの複数の独立したデータセットに基づき、本研究は、急速な北極圏の温暖化が、ツンドラ生態系における炭素吸収量および生産性の相対的な増加を、ボリアル（亜寒帯）地域と比較して著しく速めていることを明らかにしており、北極圏を一様に安定した炭素吸収源とみなす見解に異を唱えている。
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北極圏は、世界の他の地域では類を見ないペースで温暖化が進んでおり、この現象は、大地がどのように呼吸するかという仕組みを根本的に変えつつあります。何が起きているのかを理解するには、まず炭素循環の繊細なバランスを把握しなければなりません。植物は地球の肺として機能し、光合成として知られるプロセスを通じて、葉や茎を形成するために空気中から二酸化炭素を取り込みます。同時に、植物とその下の土壌は、呼吸を通じて絶えず炭素を大気中に放出しています。この日々の交換の純結果が、その景観が炭素を吸収するスポンジとして機能するか、あるいは放出源として機能するかを決定します。数十年にわたり、科学者たちは広大な北部の森林や草原を、気候変動のペースを緩める助けとなる信頼できるスポンジと見なしてきました。しかし、気温が上昇するにつれ、この交換のルールは変化しており、北極圏が炭素を蓄え続けるのか、それとも放出を開始するのかという問いは、現代における最も緊急な環境上のパズルの一つとなっています。
フィンランド気象研究所とヘルシンキ大学の研究者らによる新しい研究は、この複雑さの層を剥ぎ取り、驚くべき真実を明らかにしました。それは、凍土（ツンドラ）が南部の森林よりもはるかに速く変化しているということです。2001年から2020年までの20年間のデータを比較することで、研究チームは、全陸域北極圏において成長期の炭素バランスがどのように進化してきたかを調査しました。彼らは単一の手法に頼るのではなく、植物の健康状態を示す衛星観測、地上測定値に基づいたコンピュータモデル、そして空からの炭素を追跡する大気データを含む、独立した複数の証拠を織り合わせました。この多角的なアプローチにより、以前は不確実性の霧の中にあったものから、明確で一貫した姿が見えてきました。
研究者たちは、ツンドラとボレアル森林（亜寒帯林）の両方が活発化している一方で、ツンドラの方がより劇的な変容を遂げていることを見出しました。低地に位置する樹木のないツンドラ地域では、夏季に植物が吸収する二酸化炭素の量は平均して約7〜8パーセント増加しました。対照的に、南部のより密なボレアル森林では、約4〜5パーセントという緩やかな上昇にとどまりました。この違いは単なる規模の問題ではありません。これは、これらの生態系が温暖さにどのように反応するかという、根本的な変化を反映しています。研究ではまた、植物がどれほど懸命に光合成を行っているかを示す、植物が放つ微かな光のシグナルを追跡しました。「太陽光誘起クロロフィル蛍光」として知られるこのシグナルは、森林ではわずか5パーセントであったのに対し、ツンドラでは9パーセント跳ね上がりました。これは、北部の凍った土地の植物が、南部の植物よりも確かに、より激しく、より速く活動していることを裏付けています。
しかし、植物がより活発になったからといって、自動的に優れた炭素吸収源になるわけではありません。物語は、空気中に放出される炭素に目を向けると、より複雑になります。地面が温まるにつれて、土壌中の微生物や植物自身がより多くの炭素を吐き出します。本研究は、カナダ北極諸島のような、最も不毛で生産性の低い部分においては、この放出量の増加が新たな成長にほぼ追いついており、これらの地域がより強力な炭素スポンジにはなっていないことを示唆しています。実際、これらの希薄な景観の中には、純粋な炭素放出源へと傾きつつある場所さえあります。しかし、カナディンの東部やロシアのタイミル半島など、他のツンドラ地域では、植物の成長の急増があまりに強力であるため、放出される余剰の炭素を圧倒しており、この地域が持つ炭素を吸い上げる能力を大幅に強化させています。
研究者たちは、全体的な傾向としてはツンドラにおける炭素吸収の強化を示しているものの、状況は北極圏全体で一様ではないことに注意深く言及しました。これらの変化は、植生の種類、永久凍土の存在、そして局所的な水条件を含む、複雑な要因の混合によって引き起こされています。永久凍土が解けている場所では、栄養素の放出が植物に突然のブーストを与えることもあれば、同じ解凍が植生にストレスを与える水浸しの土壌をもたらすこともあります。この研究は、ツンドラが単一の、画一的な存在ではなく、異なる反応のパッチワークであることを強調しています。急速に緑化し、より多くの炭素を吸収している地域もあれば、温暖化に追いつこうと苦闘している地域もあります。
結局のところ、この研究は、北極圏の炭素循環が急速な流動状態にあることを示唆しており、ツンドラが変化と不確実性の両面においてその先頭を走っています。研究結果は、北極圏全体が安定した、変化のない炭素吸収源であるという古い見解に異を唱えるものです。代わりに、景観は自らを再構築しており、樹木の少ない北部は、森林に覆われた南部よりも、温暖化する世界に対してより迅速に反応しています。現在、ツンドラは以前よりも多くの炭素を吸収していますが、研究は、このバランスは脆弱であると警告しています。北極圏の炭素吸収源の未来は、植物が温暖化する土壌から放出される炭素を相殺できるほど速く成長し続けられるかどうかにかかっており、そのレースは、数百万平方マイルに及ぶ凍った地面の上で繰り広げられているのです。
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