ビーバーダム
カナダ、オンタリオ州アルゴンキン州立公園のビーバーダム

ビーバーダム、またはビーバー貯水池は、ビーバーが築くダムです。捕食動物から身を守り、冬の間食料を蓄える池を作ります。これらの構造物は自然環境を変化させ、生態系全体がその変化の上に構築されるため、ビーバーはキーストーン種であり、生態系エンジニアでもあります。彼らは夜間に前足で泥を運び、歯の間に木材を挟んで、活発にダムを建設します。

工事

北アメリカビーバー（Castor canadensis）、ビーバーの2種のうちの1種

冬季にビーバーの巣穴への水中の入り口が氷で塞がれないようにするには、最低でも水位0.6～0.9メートル（2～3フィート）が必要です。十分な水深のある湖、川、大きな小川では、ビーバーはダムを築かず、土手の巣穴や巣穴で生活することがあります。[ 1 ]

ラッセン火山国立公園のビーバーダム

ビーバーは、水流の圧力を弱めるために川の流れを変えることから建設を始めます。枝や丸太を川底の泥に打ち込み、基礎を築きます。[ 1 ]次に、小枝、樹皮（落葉樹）、岩、泥、草、葉、植物の塊など、入手可能なものなら何でも使って上部構造を建設します。ビーバーは自分の体重と同じ量の資材を運ぶことができます。土砂崩れの際、丸太を引きずり、水路に流して所定の位置に置きます。[ 2 ]ダムが十分な深さまで水没し、ロッジを守る堀（多くの場合、数エーカーに及ぶ）が形成されると、ビーバーはロッジの建設を開始します。[ 3 ]

カリフォルニア州アルパインメドウズのトラッキー川支流ベアクリークで見られるように、ビーバーは泥や枝が不足しているときには岩をダムとして利用します。

直径90センチメートル（3.0フィート）に近い木はダムの建設に使われることもあるが、平均は10〜30センチメートル（3.9〜11.8インチ）である。丸太の長さは木の直径とビーバーの大きさによって決まる。ビーバーが高さ45メートル（148フィート）、直径115センチメートル（45インチ）の木を伐採した記録がある。この大きさの丸太はダムの構造部材として使われるのではなく、樹皮は食料として、また時には上部の枝に届くために使われる。ビーバーは、幹の周りに砂時計型の溝をかじって幅15センチメートル（5.9インチ）のアスペンを切り倒すのに約20分かかる。ビーバーの顎は1.5センチメートル（0.59インチ）の若木を一口で切れるほど強力である。[ 3 ]

ビーバーは寒冷な気候では秋と春に最も活発にダムの維持管理を行うが、氷のない気候では夏季は活動が低下するものの、年間を通してダムの維持管理を行うこともある。[ 4 ]ポーランドで行われた研究では、ビーバーは破壊されたダムを再建し、約8時間で水位を回復できることがわかった。[ 5 ]

ビーバーが中心地で餌を探す動物だと考えられる場合、彼らの運河は、ビーバーの池と切り株を地図化した2004～2012年の研究によると、彼らの巣をはるかに越えた「中心地」の延長であると考えられるかもしれない。[ 6 ]

ダムを建設することでビーバーは道具を使う行動を示していると考える人もいます。[ 7 ]

サイズ

ビーバーダムの長さは、一般的に数メートルから約100メートル（330フィート）までの範囲です。[ 8 ]運河は500メートル（1,600フィート）以上になることもあります。[ 9 ]最大のビーバーダムは、カナダのアルバータ州ウッドバッファロー国立公園にあり、長さは775メートル（2,543フィート）です。[ 10 ] NASA WorldWindが提供する衛星写真では、このダムは1975年には存在していませんでしたが、その後の画像に登場しています。このダムには2つ以上のロッジがあり、2つの元のダムを組み合わせたものです。Google Earthの画像では、最終的にメインのダムに接続して、今後10年間で全体の長さがさらに50〜100メートル（160〜330フィート）増加する可能性のある新しいダムが建設中であることが示されています。[ 11 ]座標: 58°16′15″N 112°15′6″ W / 北緯58.27083度、西経112.25167度 / 58.27083; -112.25167

もう一つの大きなビーバーダムは、長さ652メートル（2,139フィート）、高さ4.3メートル（14フィート）、基礎の厚さ7.0メートル（23フィート）で、モンタナ州スリーフォークスで発見されました。[ 3 ]

効果

モン・メガンティックの冬のビーバーダム

ダム建設は、損傷した湿地の回復に役立ちます。湿地の利点は、下流の洪水対策、生物多様性（様々な生物の生息地を提供することによる）、そして農薬などの毒素の分解とビーバーダムによるシルトの保持による水質浄化などです。ビーバーダムは侵食を軽減し、一部の水生生物の生息制限要因となる濁度を低下させます。これらの利点は長期にわたる可能性があり、集水域を綿密に監視しない限り、ほとんど気づかれない可能性があります。北米の絶滅危惧種および危惧種のほぼ半数が湿地に依存しています。[ 13 ]

2012年には、ビーバーダムが魚類および魚類の生息地に与える影響に関する体系的なレビューが実施された（北米（88%）に偏っている）。ビーバーダムの便益として最も多く挙げられたのは、生息地の多様性の向上、育成・越冬地、流水避難場所、無脊椎動物の生産であった。一方、最も多く挙げられた悪影響は、ダムによる魚類の移動阻害、産卵地の沈泥、池の低酸素状態であった。便益（184件）は、費用（119件）よりも多く挙げられた。[ 14 ]

治水

フランシス・フラー・ビクターの 1887 年の著書『ロッキー山脈での 11 年間と辺境での生活』に描かれたビーバーダム。

ビーバーダムは水面より上にフリーボードを持つ場合があります。大雨が降ると、川や湖は満水になります。その後、ダムは貯水量を徐々に放出し、川を流れる洪水の波の高さをいくらか軽減します。 [ 15 ] [ 16 ]

川の水面は周囲の地下水面と交差します。水位が上昇すると、ビーバーダム上部の地下水面の勾配が緩やかになり、ビーバーダム付近の水は川にゆっくりと流れ込みます。これは洪水の波を軽減し、雨が降っていないときの水量を増やす効果もあります。つまり、ビーバーダムは川の水で湿潤する面積を増やすことで水の流れをスムーズにします。これにより、より多くの水が地面に浸透し、流れが遅くなります。この水は最終的に川に戻ります。源流にビーバーダムがある川では、満水位が低く、干水位が高くなります。

泥炭地などの湿地では、地下水位を上昇させることで、変動する地下水位を安定化させることができ、炭素と水の両方のレベルに影響を与えます。2017年に行われたビーバーダムの水文学に関する研究では、ロッキー山脈の泥炭地に設置されたビーバーダムのモニタリングによって、地下水貯留量と地域の水収支が増加し、干ばつの防止に効果があることが示されました。この研究は、炭素隔離の改善の可能性も示唆しています。[ 17 ]

過剰な栄養素の除去

大雪の上で活動するビーバーは、地面から高いところで切り込みを入れます

ビーバーの池は、川の流れから栄養分を取り除く原因となる可能性がある。川岸での農業は、リン酸塩、硝酸塩、その他の栄養素の負荷を増加させることが多く、これが富栄養化を引き起こし、飲料水を汚染する可能性がある。シルトの他に、ビーバーのダムには、特に秋には、ビーバーの活動で落ちた小枝や葉が集まる。この物質の主成分は、β-グルコースモノマーのポリマーであるセルロースである。（これにより、 α-グルコースモノマーで構成されるデンプンよりも結晶構造が強化される。セルロースは多糖類の一種である。）多くのバクテリアがセルラーゼを生成し、グルコースを分解してエネルギーとして利用できる。藻類が太陽光からエネルギーを得るのと同じように、これらのバクテリアはセルロースからエネルギーを得て、非常によく似た食物連鎖の基盤を形成している。

さらに、細菌群は水流を通過する窒素やリン化合物を吸収し、ビーバー池とその周辺の生態系にこれらの栄養素やその他の栄養素を維持します。[ 18 ]

農薬・除草剤の除去

農業によって除草剤や殺虫剤が河川に投入されます。これらの毒物の一部は、ビーバーダムの底に生息するセルロースを豊富に含むバクテリアによって代謝・分解されます。

脱窒

一部の科学者は、窒素カスケード（自然循環で窒素ガスに戻せる量を超える固定窒素の生成）が、二酸化炭素の排出と同様に地球生態系にとって大きな問題である可能性があると考えています。[ 19 ]研究によると、小川沿いのビーバーダムは脱窒作用（窒素化合物を窒素に戻す反応）に寄与しています。ダムに堆積する土や植物の残骸に含まれるバクテリアが、硝酸塩を窒素ガスに変換します。このガスは泡となって地表に上がり、再び大気と混ざり合います。[ 20 ]

サーモンとマス

スウェーデン、イェムトランド州、オルデン近くの大きなヨーロッパのビーバーダム
ビーバーダムを通る実験用のパイプ。産卵期に回遊魚がダムを通過できるように設置されている。

ビーバーダムとそれに付随する池は、サケやマスの生育場となる可能性がある。[ 21 ]この兆候は、1818年にカナダの英国政府とアメリカ政府の間でコロンビア川流域へのアクセスを認める協定が結ばれた後に見られた。ハドソン湾会社は激怒し、罠猟師たちにこの地域の毛皮動物を駆除するよう指示した。ビーバーは最初に絶滅させられた種となった。サケの遡上量はその後数年間で急激に減少したが、当時はサケの遡上量の減少に関連する要因は何も存在していなかった。[ 22 ]

ビーバーダムがサケの遡上を増やす理由はいくつかある。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]ビーバーダムはサケの幼魚が捕食性の渉禽類から身を隠すのに十分な深さの池を作る。ダムは生態系に栄養素、特に成魚の遡上によってもたらされる栄養脈を閉じ込める。これらの栄養素は卵黄嚢が消化された後の幼魚の栄養となる。ダムは穏やかな水を提供するので、サケの幼魚は流れに乗るのではなく成長にエネルギーを使うことができる。つまり、食料の蓄えがある大きなスモルトは海に到達したときの生存率がより高くなる。最後に、ビーバーダムは水を透明に保ち、それがすべてのサケ科魚類にとって有利に働く。

ミシガン州ファイフ湖近くの小川にある小さなビーバーダム

カエル

ビーバーダムはカエルやヒキガエルの個体群にとって有益であることが示されています。これは、幼生が暖かく酸素が豊富な水の中で成長するための保護された領域を提供するためと考えられます。[ 26 ]カナダのアルバータ州で行われた研究では、「ビーバー池に設置された落とし穴トラップは、近くの自由に流れる小川と比較して、新しく変態したアメリカアカガエルの5.7倍、西部ヒキガエルの29倍、北方コーラスガエルの24倍を捕獲しました。」[ 27 ]

鳥

ビーバーダムは渡り鳥の助けとなります。減少している鳴鳥の個体群にとって重要な植物種の成長を促進することで、ビーバーダムは餌と生息地の創出に貢献します。ビーバーダムの存在は、鳴鳥の多様性の増加と関連していることが示されています。[ 28 ]また、水たまりの生息地を必要とするアヒルなどの在来の水鳥にもプラスの影響を与える可能性があります。[ 29 ]

混乱

アルゴンキン公園では、カヌー愛好家たちがビーバーダムの通過に挑戦しています。ダムの高さは約1メートル（3フィート）です。

ビーバーダムは、洪水によって甚大な被害をもたらす可能性があります。また、鉄道の路盤に隣接して洪水が発生した場合、線路が流されて脱線事故を引き起こす可能性があります。ビーバーダムが決壊すると、鉄砲水によって暗渠が氾濫する恐れがあります。

ビーバー問題への従来の解決策は、地域内のビーバーを全て捕獲・駆除することに重点を置いてきました。これは時には必要な場合もありますが、通常は短命な解決策です。なぜなら、アメリカ合衆国ではビーバーの個体数が（19世紀にほぼ絶滅した後）目覚ましい回復を見せており、適切な生息地に再定着し続ける可能性が高いからです。[ 30 ]現代的な解決策としては、比較的費用対効果が高く、メンテナンスの手間も少ない流動装置などが挙げられます。

ティエラ・デル・フエゴ島のように、天敵のいない地域に導入されたビーバーは、数千エーカーもの土地を水没させ、害獣とみなされています。ティエラ・デル・フエゴ島と北米の大部分の地域との顕著な違いの一つは、ティエラ・デル・フエゴ島の樹木は、ヤナギ、ポプラ、ポプラなどの他の北米の樹木のように萌芽更新ができないことです。そのため、ビーバーによる被害はより深刻であると考えられます。ビーバーによる破壊は人為的な地理的要因にとどまらず、絶滅危惧種の営巣地を破壊することもあります。

北極圏の気温上昇によりビーバーは生息地をさらに北に拡大することができ、ダムは船の航行を妨げ、食料へのアクセスを阻害し、水質に影響を与え、下流の魚類の個体数を危険にさらしています。[ 31 ]ダムによって形成された水たまりは熱を蓄えるため、地域の水文学が変化し、永久凍土の局所的な融解を引き起こし、ひいては地球温暖化の一因となっています。[ 31 ]

ストリームのライフサイクル

アディロンダック州立公園の干拓されたビーバー池
アレガニー州立公園の干拓されたビーバー池

湿地の造成

ビーバーの池が堆積物によって浅くなりすぎたり、樹木が枯渇したりすると、ビーバーはその場所を放棄し、湿地を残します。最終的にはダムが決壊し、水は枯渇します。古いダムの背後には、シルト、枝、枯れ葉など、豊かな層が広がり、湿地に住む一部の生物にとって理想的な生息地となっています。

草原の創造

湿地が植物の残骸で埋まり乾燥すると、牧草地の生物が定着し、湿地は最終的に、以前は森林だった場所に放牧に適した草原となる可能性があります。これは、そうでなければ生息していなかった多くの動物にとって貴重なニッチを提供します。ビーバーダムの建設は、ダムの材料となった植物（ヤナギなど）の伐採による繁殖を促進し、不定根の成長を促進します。

川沿いの森

最終的に、草原にはポプラやヤナギなど、ビーバーが好む川沿いの樹木が群落を形成します。その後、ビーバーが再びこの地域に定着し、このサイクルが再び始まります。

ボトムランド

渓流のライフサイクルが繰り返されるたびに、谷底に有機土壌の層が新たに堆積します。谷はゆっくりと埋められ、谷底の平坦な部分は広がります。研究はまだ乏しいものの、北米の低地の一部は、そこに生息していた何世代にもわたるビーバーの努力によって形成された、あるいは少なくとも追加された可能性が高いと考えられます。[ 32 ]

類似品

人間は、ビーバーのいない場所でビーバーダムの恩恵を受けるため、あるいはビーバーが特定の地域に定住するよう促すために、小川にビーバーダムに似た構造物を作ることがあります。[ 33 ]これらはしばしば「ビーバーダム類似体」（BDA）と呼ばれますが、他の名称も用いられています。[ 34 ]ビーバーを誘致することが目的の場合、その場所が侵食されすぎてビーバーが通常の方法でダムを建設できないなど、現状では不向きな場合があります。BDAの建設者は、流されてしまう水平の枝を支えるために川底に木の支柱を打ち込むなど、ビーバーの能力を超えた建設技術を用いることがあります。その目的は、そこをさまよったり、運ばれてきたビーバーがそこに住み着き、ダムの建設と維持管理を引き継いでくれることです。

テキサス州フォートワース出身の元ソフトウェアプログラマー、ショーン・オーバートンは、テキサス州西部のイーグル山脈近くの320エーカーの土地、ダストアップス牧場を購入し、人工ビーバーダム方式を使用して不毛の砂漠を豊かな砂漠の森に変えることを目標としました。[ 35 ]

参照

参考文献

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