Comparative assessment of sediment carbon storage and greenhouse gas dynamics in degraded mangroves and saltmarsh ecosystems of the Sundarban, India

世界の海岸線には、気候の安定化に向けた強力な自然のエンジンとして機能する湿地が連なっています。その中でも、マングローブ林と塩性湿地は、大気中の炭素を捕捉し、その下の土壌の中に閉じ込めることができるため、特に重要です。このプロセスはしばしば「ブルーカーボン」と呼ばれ、地球の温暖化を遅らせる助けとなります。しかし、これらの生態系は単なる貯蔵庫ではありません。これらは大気中にガスを放出する、活動的な化学工場でもあります。二酸化炭素のようなガスの中には、土壌の自然な呼吸の一部であるものもありますが、メタンや一酸化二窒素のようなガスは、二酸化炭素よりもさらに効果的に熱を閉じ込める強力な温室効果ガスです。これらの異なる湿地がどのように炭素を貯蔵し、ガスを放出するのかを理解することは、特に植物が人間の活動によって損傷したり劣化したりする場合において極めて重要です。これらの景観を保護したいのであれば、それらがストレス下でどのように機能するかを正確に知る必要があります。なぜなら、大量の炭素を貯蔵している湿地であっても、私たちが全く予想していなかった方法で有害なガスを放出している可能性があるからです。

インド東海岸の広大なデルタ地帯であるシュンドルバンスでは、研究者たちがこれら2種類の湿地、すなわち劣化したマングローブ林と塩性湿地を比較する調査を行いました。彼らは、人間活動によって自然の景観がさまざまな程度で変化しているサガール島として知られる特定の領域に焦点を当てました。研究チームは、3つの明確な調査地点を選定しました。1つの地点は人間の居住地から遠く離れており、人間による圧力は比較的低い状態にありました。他の2つの地点は村や町に非常に近く、農業、漁業、集落の拡大を含む高いレベルの人間との相互作用に直面していました。各地点において、科学者たちは、アビセニア（Avicennia）やブルギエラ（Bruguiera）といった樹木が育つマングローブエリアと、それに隣接する草本や低層植生に支配された塩性湿地の両方を調査しました。彼らの目的は、地表だけでなく地中深くを調べ、どれだけの炭素が貯蔵され、土壌がどのようにガスを大気中に放出しているかを見ることでした。

完全な全体像を把握するために、研究者たちは深さ1メートルまで地面を掘り下げました。彼らは表面から最も深い地点へと層ごとにサンプルを採取し、堆積物の中に捕捉された有機炭素の量を測定しました。また、土壌の密度、および土壌内の塩分と窒生濃度のレベルも測定しました。同時に、地面の上に密閉されたチャンバーを設置して、土壌から放出されるガスを捕集しました。これにより、生態系から流出する二酸化炭素、メタン、および一酸化二窒素の流量を測定することができました。マングローブと塩性湿地を、これら3つの地点間で比較することで、植生の種類と人間による撹乱のレベルが、これらの生態系の挙動をどのように変化させるのかを確認することができました。

結果は、これら2つの生態系が炭素を貯蔵する方法における顕著な違いを明らかにしました。マングローブ林では、研究者が深く掘り進むにつれて、土壌中の炭素量が増加しました。60センチメートルから100センチメートルの最も深い層が、最も多くの炭素を保持していました。これは、マングローブが炭素を地中の深い場所に埋め込み、そこで長期間保護・保存することに優れていることを示唆しています。対照的に、塩性湿地では逆のパターンが見られました。炭素は地表付近に集中しており、深く掘るにつれて減少しました。これは、塩性湿地が炭素の大部分を、環境の影響を受けやすく、急速に分解しやすい地表に近い土壌層に貯蔵していることを示しています。この深い貯蔵能力により、マングローブは土壌上部1メートルにおいて、1ヘクタールあたり約100トンから107トン以上という、大幅に多い総炭素量を保持していました。塩性湿地は、1ヘクタールあたり67から79メトロン・トンという、より少ない総量を保持していました。

この貯蔵の違いは、生態系が放出するガスのあり方にも影響を与えました。炭素が地表付近に集中している塩性湿地は、マングローブよりもはるかに多くの二酸化炭素を放出しました。測定の結果、マングローブが1平方メートルあたり毎時104.0〜134.3ミリグラムの二酸化炭素を放出したのに対し、塩性湿地は156.7〜194.4ミリグラムの二酸化炭素を放出しました。これは、塩性湿地における炭素が、より急速に処理され大気へと戻されていることを示唆しています。しかし、マングローブはメタンに関しては異なる物語を伝えていました。全体としてより多くの炭素を保持しているにもかかわらず、マングлоブは塩性湿地よりも強力な温室効果ガスであるメタンを多く放出していました。マングローブは1平方メートルあたり毎時0.348〜0.422ミリグラムのメタンを放出しましたが、塩性湿地は0.284〜0.317ミリグラムの範囲で、より少ない放出にとどまりました。

研究は、もう一つの強力な温室効果ガスである一酸化二窒素についても調査しました。ここでは、塩性湿地が再び高い活動を示し、マングローブよりも多くのガスを放出しました。塩性湿地は1平方メートルあたり毎時89.8〜95.3マイクログラムの一酸化二窒素を放出したのに対し、マングローブは75.4〜84.5マイクログラムでした。研究者たちは、塩性湿地が一般的に土壌中の塩分と窒素のレベルが高く、それが二酸化炭素と一酸化二窒素の高い放出を駆動しているように見えることを発見しました。一方で、深い炭素貯蔵と異なる化学的環境を持つマングローブは、メタンの生成を促進する傾向があるようです。

これらの知見は、たとえ近くに位置していても、すべての沿岸湿地が同じように機能するわけではないことを浮き彫りにしています。マングローブは深い貯蔵庫として機能し、下層の土壌に炭素を安全に保持しますが、同時にメタンも生成します。塩性湿地は、保持する総炭素量は少ないものの、地表付近での活動が活発であり、より多くの二酸化炭素と一酸化二窒素を放出します。このことは、気候への利益のためにこれらの生態系を管理するには、微細な差異を考慮したアプローチが必要であることを意味します。マングローブを保護することは、巨大な地下炭素バンクを保存することに繋がりますが、それは同時に、それらが放出するメタンの管理も意味します。塩性湿地を管理するには、地表付近での炭素の急速なターンオーバーと、窒素ベースのガスの放出に注意を払う必要があります。本研究は、これらの劣化した景観の気候学的価値を真に理解するためには、炭素貯蔵量だけを見てはならないと結論付けています。私たちは、異なる湿地が地球の気候システムにおいて異なる役割を果たしていることを認識した上で、それらがどのように炭素を貯蔵し、大気とガスを交換しているのかという、全体像を考慮しなければなりません。