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Nov 06, 2023

マッピングで判明: 堆積物が多いビーバーの池にはより多くの窒素が蓄えられる

I ricercatori ne hanno misurato le dimensioni, la forma, la profondità e ne hanno analizzato il suolo e l'acqua.

研究者らは、ソルトレイクシティ北部のベア・リバー山脈にあるビーバー池システムのサイズ、形状、深さを測定し、土壌と水の化学分析を行った。

クレジット: デネージュ・マレー

ビーバーの池には必須栄養素である窒素が含まれていますが、過剰に存在すると汚染物質となる可能性があります。 土地管理者はビーバーの池が窒素を貯蔵しているのか放出しているのかを知る必要があるが、化学検査には費用がかかる可能性がある。 新しい研究は、ビーバーの池の深さと堆積物を簡単にマッピングすることで、管理者がそれが窒素源なのか窒素吸収源なのかをどのように判断できるかを示しています。

この研究は、地球の生態系全体にわたる生物学的、地質的、化学的プロセス間の相互作用に関する研究を発表するJournal of Geophysical Research: Biogeosciencesに発表された。

窒素は合成肥料に使用され、肥料にも天然に含まれているため、放牧と農業により米国西部の河川に窒素汚染が加わり、下流の富栄養化を引き起こしています。 これまでの研究では、ビーバーの池の下流では窒素が高くなったり低くなったりする可能性があることがわかっています。 しかし、ビーバーの池内で窒素がどうなるかを詳しく調べた研究はほとんどなく、ビーバーの池が窒素汚染に良い傾向にあるのか悪い傾向にあるのか、またビーバーを生態系に再導入すべきかどうかという問題は未解決のままである。

ユタ州立大学在学中にこの研究を主導した生物地球化学者のデスネージュ・マレー氏は、「川にもよるが、われわれが研究したような場所では、ビーバーを再導入するのは賢明な決断かもしれない」と語った。 （彼女は現在、ニューハンプシャー大学に在籍しています。） 「これらの生態系は、そもそもビーバーとともに進化しました。したがって、浸食の減少、森林火災に対する耐性の向上、干ばつの際の貯水量の増加、そして現在では長期にわたる水の貯蔵の利点が組み合わさって、短期窒素貯蔵 – 人間がビーバーの自然生息地への再定着を促進すべき理由はたくさんあります。」

ベア・リバー山脈にあるマレーのビーバー複合施設の現場。上から見たコラージュ画像。頂上から小川が流れ込んでいる。 池には、低酸素背水帯で川と一緒に流入した窒素流出の約 15% が貯留しました。

クレジット: デネージュ・マレー

1600 年代から 1800 年代にかけて、米国本土では 2,500 万から 1 億 6,000 万頭のビーバーがほぼ絶滅するまで狩猟されました。 1980 年代後半までに、ビーバーの数は 600 万から 1,200 万頭まで回復しました。 現在、ビーバーを再導入する取り組みが米国各地で行われており、成功や人気はさまざまです。

新しい研究では、ソルトレイクシティ北のベアリバー山脈に位置する複合施設と呼ばれるビーバー池システム内のゾーンを地図にしています。 マレー氏とその共著者らは、水の流れ、池の深さ、堆積物の厚さと粒度に基づいて 5 つのゾーンを定義しました。 彼らは、さまざまなゾーンの水中にどれだけの窒素と酸素が含まれているかに関するデータを収集し、池の堆積物のサンプルを収集し、堆積物の長いコアを採取して、経時的な栄養素の変化を分析しました。 次に、堆積物の深さと水の深さの比率に特に注意を払いながら、すべてを地図に描きました。

「ビーバー複合体内の地形単位を観察するというこの新しいアプローチは、なぜビーバーが窒素や重金属、あるいは酸性鉱山の排水を減らしたのかを理解するのに役立つだろう」と水文学者で自称「ビーバー学者」のエミリー・フェアファックス氏は語った。もしそれが起こったら」カリフォルニア州立大学チャネル諸島校で。 フェアファックス氏は研究には関与していない。

ほとんどの窒素は、溶解窒素および粒子状窒素としてビーバーの池に入ります。 池の堆積物に入ると、窒素は化学変化を経て、アンモニウム、不活性窒素ガス、反応性二酸化窒素ガスなどの他の形態に変化し、大気中のオゾンを分解する可能性があります。

研究者らは、ビーバーの池が流入した窒素の最大15％を、主に背水帯の堆積物に蓄えていることを発見した。 バックウォーターゾーンには有機物が豊富な堆積物が厚く、窒素が貯蔵可能な不活性窒素ガスに変換するのに必要な酸素濃度が低い。 堆積物が少なく、酸素が多い他のゾーンでは、それほど多くの窒素を貯蔵することができませんでした。 これは、ビーバー池の小規模な地形と窒素との間のこのような相関関係を初めて示したもので、ビーバー池の栄養素を評価する新しい方法への扉を開きます。

マレー氏にとって大きな収穫は、ビーバーの池のゾーンをマッピングすること自体が強力なツールであるということです。土地管理者は、窒素循環の推定値を知りたいだけであれば、化学分析を省略できるでしょう。 有機物が豊富な堆積物が厚く、浅くて酸素が少ない水がある池は、窒素を蓄える可能性が高くなります。 酸素が多く堆積物が少ない、より速く動く池は窒素を放出する可能性が高くなります。

マレー氏は、「私たちが行った実験は難しく、時間がかかり、費用もかかる」ため、マッピングがより簡単で安価な代替手段になると述べた。 「私たちが発見したビーバーの池の形状とその化学的性質との密接な関係は非常に説得力があり、これらは科学の背景を持つ人なら誰でも実施できる基本的な測定です。」

新しい研究は特定の場所のケーススタディだが、フェアファックス氏はビーバーが見つかった場所ならどこでもマッピング手法が役立つと考えている。

「彼らは脱窒と栄養処理に重要なゾーンを特定した。ビーバーはまったく同じダムを作らないので、これには多くの可能性がある」とフェアファックス氏は語った。 彼女はまた、地元の研究の重要性を強調しました。

フェアファックス氏は「意思決定者が現地のデータを確認しない限り、政策は変わらないだろう」と述べた。 「西洋ではビーバーが栄養負荷に与える影響についての研究はあまり見たことがないので、これは文献に追加する非常に貴重な事例研究です。」