Hydrochemistry of two headwater peatlands affected by deep gullies in the Maloti Mountains of Lesotho

南アフリカの標高の高い山岳地帯、空気が薄く、連なる草原によって形作られた景観の中に、その境界を越えて生命を維持する隠れた水の貯蔵庫が存在しています。これらは泥炭地と呼ばれる、数千年にわたって蓄積された枯れた植物の層からなる、広大でスポンジのような湿地です。これらは自然のスポンジとして機能し、雨や雪解け水を吸い込み、下の川へとゆっくりと放出します。この緩やかな放出は、乾季の間も水を流れ続けさせ、地域社会を支え、さらには隣国へ水を提供することさえも可能にする極めて重要な役割を果たしています。しかし、これらの繊細なシステムは脅威にさらされています。「ガリー（溝）」として知られる深く狭い溝が泥炭を切り裂き、水を排水し、土壌を乾燥させているのです。これらの傷跡が水の旅路や化学組成にどのような影響を与えるかを理解するため、研究者たちはレソトのマロティ山脈へと赴き、2つの特定の泥炭地を調査しました。彼らは、ガリーが単に水を流し去っているだけなのか、それとも水そのものの化学的な構成を根本的に変えてしまい、それが結果としてそこに育つ植物や生態系全体の健康状態を変えてしまうのではないかということを確かめようとしたのです。

研究者たちは、標高3,000メートルを超える場所に位置する、モテテ（Motete）とマツク（Matsoku）という2つの泥炭地に焦点を当てました。これらの地域は深いガリーが発生しやすい場所であり、中には深さが6メートルに達するものもあり、1980年代以降、幅が広がっています。水の隠れた動きを調査するために、チームは様々な深さとガリーからの距離に、パイプと井戸のネットワークを設置しました。彼らは、雨、雪、地下水、そして河川水を捉えるため、湿った夏季と乾燥した冬季の両方の時期に水サンプルを採取しました。カルシウム、マグネシウム、鉄といったサンプルに含まれる化学成分を分析し、さらに水分子内の特定の水素および酸素原子のタイプを測定することで、科学者たちは水がどこから来たのか、そしてどのように地形の中を移動したのかを追跡することができました。この手法により、地面を掘り返したり、このような遠隔地では損傷する恐れのある複雑な機械に頼ったりすることなく、水の流れの目に見えない経路を見ることができたのです。

研究の結果、ガリーがこれらの泥炭地における水の動きを劇的に変えていることが明らかになりました。健康的で手つかずの泥炭地では、ミネラル豊富な地下水が下から自然に押し上げられ、地表を潤して土壌を湿潤かつ肥沃に保ちます。研究者たちは、ガリーから離れた場所では、このミネラル豊富な水の湧昇が依然として起こっており、典型的な湿地の豊かな植生を支えていることを見出しました。しかし、ガリーの近くでは状況が異なります。地面に刻まれた深い切れ込みは排水口として機能し、地下水位を引き下げ、雨水を直接地面へと沈み込ませます。この雨水は化学的に異なっており、ミネラルが乏しく、土壌を浸透する際に鉄を放出させる化学反応を引き起こし、酸性化を招きます。冬、地面が乾燥しているとき、ガリー付近の水は蒸発によって塩分やミネラルが濃縮されますが、雨季には新鮮な雨によって希釈されます。この季節的な変動が、在来のセッジ（スゲ科の植物）やコケが必要とする安定したミネラル豊富な条件から、より酸性的で栄養の乏しい状態へと、土壌の化学的環境を激変させているのです。

この化学的変化の影響は、植物にも現れています。水がミネラル豊富で安定している場所では、泥炭地は多様な草、セッジ、コケを支えています。しかし、地下水位が低下し化学組成が変化したガリー付近では、植生が、本来そのような湿潤な環境では生き残れないはずの、強靭で乾燥に強い低木や高地植物へと置き換わっています。研究者たちは、ガリーが深ければ深いほど、この変化が深刻になることを観察しました。巨大なガリーが景観を真っ二つに割っているマツク泥炭地では、排水が非常に強力であるため、泥炭地の大部分が「水を蓄える場所」から「水を失う場所」へと変化しています。この変容は、泥炭地が水を保持し、下流の河川へとゆっくり放出するという能力を脅かしています。研究は、介入が行われない限り、これらのガリーは深まり続け、泥炭を乾燥させ、景観を「水を蓄えるスポンジ」から「排水された侵食された斜面」へと永久に変えてしまうことを示唆しています。

これらの知見は、これらの極めて重要な生態系を修復するための明確な行動の必要性を指し示しています。研究者たちは、石や木材で作られた小さなダムでガリーを塞ぐという手法が、世界の他の地域で水位と植生を回復させるために効果を発揮してきたと指摘しています。レソトにおいてこのような手法を適用することは、排水を阻止し、地下水位を上昇させ、ミネラル豊富な地下水が再び地表に到達することを助ける可能性があります。これは、地域の生物多様性を守るだけでなく、これらの山々から下流のコミュニティや国々へと流れる水資源を守ることにもつながります。本研究は、これら高標高の湿地の健全性が単なる局所的な問題ではなく、この地域の水安全保障の決定的な要素であることを強調しており、水の隠れた化学組成を理解することが、それらを救うための第一歩であるとしています。