グレートプレーンズ生態地域

グレートプレーンズの生態系は、その広大な面積に大きく起因して多様です。降雨量、標高、緯度の違いにより、短草、混交草、長草の草原、河畔生態系など、多様な生息地が形成されています。[ 1 ]

グレートプレーンズは、南はメキシコからアメリカ中部を経てカナダ中部まで広がっています。この地域には多くの地域が存在します。

この地域には、アメリカバイソン、プロングホーン、ラバ、オジロジカなどの多くの動物、アヒル、タカ、スズメなどの鳥類、および多くの無脊椎動物種が生息しています。

「アメリカの穀倉地帯」への入植は生態系の破壊を招きました。1800年代後半には、農業の普及によりアメリカバイソンがほぼ絶滅し、トールグラスプレーリーはかつての面積の1%以下にまで減少しました。[ 2 ]現在、平原は主に農業用地となっており、大規模な牧場や農場が広がっています。しかし、モンタナ州のアメリカンプレーリーなど、一部の地域では復元活動が行われており、危機に瀕していた生態系は徐々に拡大しています。

気候

気候は、東から西、南北へと吹き渡る風のパターンが地域全体を貫くため、独特です。この地域は米国とカナダの中央という地理的な位置にあるため、さまざまな種類の気団が通過し、絶えず変化する気象パターンに影響を与えます。つまり、グレートプレーンズは中央に位置するため、海岸沿いの地域よりも気候が安定していません。西部は半乾燥地帯であるのに対し、東部ははるかに湿潤であることからも、このことが分かります。夏、秋、冬、春の四季がありますが、季節ごとに気象条件が極端に異なります。たとえば、この地域の南部では通常、年間 90 °F を超える日が 70 〜 100 日ありますが、北部では 90 °F を超える日が 10 〜 20 日しかありません。あらゆる方向から吹き込む気団が、この変化に富んだ気候をもたらしています。

気団の種類によって、気温や湿度の特性が異なります。大陸性極性気団は、カナダ中央部から冷たく乾燥した空気を運び、この地域を南下します。大陸性熱帯気団はメキシコ湾とカリブ海から流れ込み、北上しながら熱く乾燥した空気を運びます。海洋性熱帯気団は米国南西部とメキシコ北部から流れ込み、暖かく湿った空気を運び込む傾向がありますが、乾燥している場合もあります。この生態地域に影響を与える最後の気団は海洋性極性気団です。太平洋から流れ込み、山岳地帯を東に移動します。冷たく湿った空気を運び込み、山を越えた後、暖かく乾燥した空気に変わります。これらの気団によって、季節は非常に極端で劇的になります。冬は厳しく変化に富んだ天候になります。真夏は、地域内のエリアと、そのエリアに影響を与える気団によって、暖かく湿った乾燥した空気が運び込まれます。

さまざまな気候パターンに並行して降水量も変化します。大気中の水分が最も多いメキシコ湾に最も近い地域では、年間降水量は 40 インチを超えます。モンタナ州など、この地域の西部では、年間降水量は 14 インチ未満です。冬には、南部の降雪量は 1 インチ未満ですが、北部では 40 インチを超えます。春もまた、冷たく乾燥した気団がメキシコ湾からの気団と相互作用して大平原に多量の降水をもたらす季節で、大雨、強風、雹、竜巻を伴う激しい雷雨が発生します。北部平原では、冬のほとんどの期間、実際には雪に覆われます。これは、冬の間はこの地域で一貫して降水量があるのに対し、夏の暑い時期には散発的に大雨が降る干ばつが発生する可能性が高くなることを示しています。

気候変動

グレートプレーンズ全域にわたる気候パターンの変動が極めて大きいため、気候変動の多くの側面が生態地域のすべての地域に等しく影響を及ぼすとは予想されていません。降水量に関しては、南部の乾燥地域はさらに乾燥し、北部の湿潤地域はさらに湿潤になると予想されるなど、極端な気象現象の悪化を意味します。その結果、地域全体ですでに問題となっている干ばつがさらに深刻化し、湿潤な北部では洪水の可能性が生じます。両地域の降水量の変化率は、異なる排出シナリオに依存しており、将来の排出量増加は、より大きな極端な気象現象を招く可能性があります。年間平均気温の劇的な上昇も予想されており、過去30年間で冬の平均気温はすでに7°F上昇しています。これらの気温上昇により、中南部の平野では冬はより暖かく、春はより暖かく、夏はより暑くなると予想されています。

グレートプレーンズの生物群集に関して言えば、これらの変化は様々な形で影響を及ぼす可能性があります。極端な干ばつは植生を枯死させ、一部地域では農業の崩壊につながる可能性があり、浸食のリスクを高めます。生育培地、栄養分、水分保持力の喪失は、土地を取り戻そうとするあらゆる生態系に壊滅的な打撃を与えるだけでなく、不毛地帯はストレス耐性の高い外来種の侵入を受けやすくなる可能性があります。さらに、干ばつは、多くの種、特に渡り性水鳥の繁殖に不可欠な草原の窪地を干上がらせる可能性があります。気温の変化は、一部の種の生息域の移動を引き起こす可能性があり、これまで生息域を共有していなかった種間の競争を激化させ、新しい環境に効果的に拡散または適応できない種の個体数を減少させたり、絶滅させたりする可能性があります。気温の変化、特に春の早まりは、生物季節の変化を引き起こし、生物と生態系の調和を崩し、最終的には衰退につながる可能性があります。その他の潜在的な問題としては、生態地域内での 生物多様性の喪失や生産性の低下などが挙げられます。

地質、地形、土壌

もともとカナダで形成された巨大な氷河は、アメリカ合衆国の中央部および低地平原を南下しました。これらの氷河とその堆積物は、氷河が覆う土地の表面に大きな影響を与え、特にミズーリ川とオハイオ川の間で最も大きな変化が見られました。グレートプレーンズに影響を与える重要な非生物的要因の一つは、氷河による平坦化の結果として生じた低起伏地形と関連する気象です。低起伏地形とは、地域全体にわたって標高差がほとんどない地域を指します。グレートプレーンズ全体に見られる様々なタイプの草原などの低起伏地形は、降雨分布に影響を与えます。この生態地域では、降雨量は西から東に向かって増加し、その結果、様々なタイプの草原が形成されます。

グレートプレーンズの地形は、標高の異なる地域の土壌組成に実際に影響を与えています。土壌有機物の蓄積は、草原などの低地で多く見られますが、エコリージョンの北西部全体に見られるビュート、メサ、断崖などの高地では多くありません。グレートプレーンズのハイプレーンズのような低草地帯では、乾期に土壌中に存在する水分に植物が依存するため、土壌は通常、年間を通して水分を蓄えません。この地域の土壌は一般的に排水性が高く、ロームと粘土で構成されています。様々な種類の雑草や低木などの特殊な植物がこの土壌を利用しています。この地域で植物が獲得した適応の一つに、植物バイオマスの約90%を占める巨大で複雑な根系があります。これにより、植物は地面にしっかりと根を張り、土壌の最も深い部分の水分にまで根を伸ばすことができます。高草の草原では、水はそれほど不足しておらず、土壌の水分量が多いため、根のバイオマスは小さくなります。

水文学

グレートプレーンズ生態地域は、その独特の水文学において重要な役割を果たす数多くの水域から構成されています。グレートプレーンズ地域内には 13 の河川があると考えられています。西部のロッキー山脈地域に源を発する河川のほとんどは、農場の灌漑用水源となっています。これらの河川は、生育期に河川に流れ込む山からの雪解け水から大きな恩恵を受けています。グレートプレーンズのもう 1 つの水源は湿地で、平野の北部の氷河地域に最も集中しています。グレートプレーンズ北部の地域の半分近くが湿地です。これらは、ネブラスカサンドヒルズの湿地と同様に、渡り鳥の主要な繁殖地、中継地、営巣地となっています。米国南西部のプラヤ(一時的な湖) も、冬の間、カナダや米国から渡ってくる水鳥の生息地となっています。

雨季のプラヤ湖。プラヤ湖は渡り鳥にとって重要な繁殖地です。

オガララ帯水層、またはハイプレーンズ帯水層は、グレートプレーンズ地域全体の不可欠な淡水源であり、人口の80％に飲料水を供給し、1,300万エーカーの土地を灌漑しています。降水、季節湖、先史時代の貯水池が帯水層の水源となっています。帯水層は中央部と南部地域の174,000平方マイルの地下にあり、32億5,000万エーカーフィートの水を含み、約20万の灌漑井戸で使用されています。帯水層から汲み上げられる水の約95％は、グレートプレーンズの広大な農地の灌漑に使用されています。プラヤ湖、または季節湖は、帯水層の主な涵養源であり、ハイプレーンズ地域全体の涵養率は年間平均0.5インチです。人口増加、農業および経済成長により、帯水層に依存する地域での水需要が増加し、帯水層の平均水位は 1950 年以降 13 フィート低下しました。

環境の脅威

グレートプレーンズに最も大きな害を及ぼす環境上の脅威は、水枯渇、土地の劣化、気温変化の増大などである。グレートプレーンズの冬の数か月は、2014年、2015年、2016年の冬を除いて、北部のノースダコタ州付近でも、南部のテキサス州とその隣接州でも、かなり暖かくなっている。冬は暖かくなってはいるものの、夏の数か月の気温上昇は冬の数か月の気温上昇よりも大きくなると予測されている。[ 3 ] この気温上昇の影響で、熱波、干ばつ、大雨などの異常気象が頻繁に発生すると予測されている。この気温の大幅な上昇は、すでに減少している水源の枯渇をさらに促進する原因となるだろう。グレートプレーンズの水の枯渇は、すべての人々に悪影響を及ぼすだろう。 「グレートプレーンズで使用される水の大部分は、サウスダコタ州からテキサス州まで広がるハイプレーンズ帯水層（最大の層にちなんでオガララ帯水層と呼ばれることもある）から供給されています。」[ 3 ]グレートプレーンズにおける水の保全は、グレートプレーンズの持続可能性を維持するための最も重要な要素の一つです。また、土地を利用する農家が持続可能な農法を採用することも非常に重要です。持続可能な農法は多種多様であるため、どれが最も持続可能な方法かを判断するのは困難です。しかし、『アメリカ地理学者協会紀要』によると、農家が農法を変える可能性は低く、グレートプレーンズにとっての成果は疑問視されています。[ 4 ]「本当に必要なのは、新しい方法、概念、そして測定技術です。」[ 4 ]このような広大な生態地域の持続可能性を変える上で最大の課題は、土地を利用する農家の大部分に、土地に害を与えない方法で農法を実施させることです。しかし、非常に多様な農法が存在するため、これは大きな課題となります。 「草原の保全には、1)草原を救うための優先順位付けと状況設定のための新しい技術、2)在来草原の面積と状態の大幅な減少を逆転させるための生態学に基づいた取り組み、3)牧草地管理専門職における標準化されたツールの見直し、4)新しい天然資源機関が必要です。」[ 5 ]

生息地

グレートプレーンズは広大なため、多様な生息地が存在します。緯度と経度の違い、標高の違い、そして水辺への近さが、これらの草原の生態系を形作っています。

背の高い草原

特徴的な背の高い草原植物であるビッグブルーステムの花

トールグラス・プレーリーは、グレートプレーンズの南部と東部に分布しています。かつて北米大陸の1億7000万エーカーを覆っていました。現在、その4%未満しか残っておらず、そのほとんどはカンザス州フリントヒルズに集中しています。[ 2 ]この地域はハイプレーンズよりも低く湿潤で、他の多くの地域よりも温暖です。年間降水量が40インチを超える地域もあります。ブルーステムをはじめとする多くのイネ科のイネ科植物が生育しています。歴史的に、現在森林に覆われている中西部の多くの地域は、かつてトールグラス・プレーリーでした。火はプレーリーの維持に非常に重要です。火がなければ、多くの地域が森林化してしまう可能性があります。

短草草原

短草草原は、コロラド州、カンザス州、モンタナ州、ネブラスカ州、ニューメキシコ州、ノースダコタ州、オクラホマ州、サウスダコタ州、テキサス州、ワイオミング州の高原に分布しています。元々の短草草原の70%が現在も残っており、最も断片化の少ない草原生態系の一つとなっています。[ 6 ]

特徴的な植物相

草原は、樹木を育てるのに十分な雨が降らない場所に発生し、そのためイネ科植物と少数の低木しか生き残れません。大平原には、短草草原、混交草原、長草草原の3種類の草原があります。これらの草原のそれぞれにおいて、イネ科植物はあらゆる重要な役割を果たしています。食料や住処を提供し、多くの種の幼虫の宿主となり、バッファローの主食でもありました。これらのイネ科植物は生態系にとって極めて重要であり、草原を吹き抜ける強風から土壌を守っています。いずれも干ばつに強く、土壌をしっかりと保持する短い根を持っています。[ 1 ]

短草草原には2種類の優占植物があり、バッファローグラス（Bouteloua dactyloides）は強くて丈夫な草で、草食動物の大好物です。もう1種類はブルーグラマ（Bouteloua gracilis）で、土壌保持に不可欠です。[ 7 ]長草草原には4種類の優占植物があり、ビッグブルーステムグラス（Andropogen gerardii）、インディアングラス（Sorghastrum nutans）、スイッチグラス（Panicum virgatum）、リトルブルーステム（Schizachyrium scoparium）です。ビッグブルーステムグラスは高さ4～8フィート（約1.2～2.4メートル）で、バッファローの大好物でした。

特徴的な動物相

「キーストーン種」とは、「その地域社会において不釣り合いなほど重要な種」のことです。[ 8 ]グレートプレーンズのキーストーン種には、バイソンやプレーリードッグなどが挙げられます。草原には、シカ、ウサギ、ネズミ、そして多くの種類の鳥類など、他にも多くの種が生息しています。

プレーリードッグ

2匹のオグロメジロプレーリードッグ

グレートプレーンズでは、プレーリードッグはキーストーン種です。プレーリードッグの生息地域と生息していない地域の種の豊富さを比較した研究では、プレーリードッグが植生を変え、それによって他の種の生息地や食糧の入手可能性に影響を及ぼすことで、周囲に大きな影響を与えているという明確な証拠が示されています。プレーリードッグは長い草を広範囲に食べるため、グレートプレーンズ内には植物の多様性のモザイクが見られます。このモザイクはさまざまな小型哺乳類を支えています。植生を変えることに加えて、プレーリードッグは、デザートワタオオカミ、シマスズメ、シカネズミなどの他の小型哺乳類が隠れ家として使う大規模なトンネルシステムを作り出すことで、他の多くの生物の生息地も作り出します。キーストーン種の大きな特徴は、他の生物の生息地を作り、変更する能力であり、プレーリードッグがこれを行っていることは明らかです。

この生態地域には、オグロメジロプレーリードッグ、オジロメジロプレーリードッグ、ガニソンメジロプレーリードッグなど数種類のプレーリードッグが生息していますが、最も数が多く広く分布しているのはオグロメジロプレーリードッグです。

バイソン

アメリカバイソン。(バイソン)

アメリカバイソン（Bison bison）はかつて大平原の草原を大群で歩き回っていた。生息数は数千万頭に達し、北米大陸の大半に生息していた。[ 9 ]個体数の減少は、その生態学的影響を著しく低下させた。草食動物としてのバイソンの大きな影響力、植物から動物へのバイオマスの主要な変換者、そして栄養素の循環における重要な役割は失われてしまった。[ 10 ] 彼らの草食習慣は、プレーリードッグなど、今日この地域で見られる生物多様性の多くを確立する上で極めて重要な役割を果たした。[ 9 ]火とともに、バイソンは草原に蓄積された余分な植物質を除去する役割を担っていた。[ 10 ]死んだ植物質が蓄積すると、種子の発芽が大きく妨げられ、生物多様性が停滞する。余分なバイオマスの除去は、平原の植物種の生物多様性を促進し維持するのに役立った。アメリカバイソンはかつてグレートプレーンズの現在の生物多様性の確立と維持の両方において重要な役割を果たしましたが、現在も残っている個体数は大幅に減少しており、グレートプレーンズの生態地域にはほとんど生態学的影響を及ぼしていません。

絶滅危惧種

インディアナコウモリ（Myotis sodalis）

インディアナコウモリはグレートプレーンズにおける重要な捕食者です。インディアナコウモリは夜空の下で蛾、蚊、ハエなどを捕食することで生物多様性を維持しています。冬季には廃墟となった洞窟や鉱山で冬眠し、温暖な季節には木の樹皮の下で眠ります。インディアナコウモリは主に洞窟内での人間活動によって絶滅の危機に瀕しています。しかし、この種を保護するための支援活動が進められています。コウモリに親切に接するだけでなく、冬眠期間中は訪問者が洞窟や鉱山に立ち入ることを禁止するゲートが設置されています。また、インディアナコウモリの個体数を減少させている他の要因を探るための研究も進められています。[ 11 ]

グレートプレーンズで減少しているもう一つの種は、スッポン（白亜紀後期）です。このランはわずか100株しか残っていません。外来種と土地保全活動家、そして人間による花摘みも、このランの個体数の減少に大きく関与しています。スッポンを救う唯一の有効な保全活動は、制御された火災、つまり周囲の外来植物の除去と、スッポンが再繁殖するのに十分な表面積と栄養分を与えることです。この植物は菌類と共生関係にあるため、生存するためには菌類の隣で生育する必要があります。[ 12 ]

参照

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参考文献

  1. ^ a bハルトマン、G. エリック。 （1978年）。中西部の木、低木、花。シカゴ：現代書籍。ISBN 0809276933。
  2. ^ a b「トールグラス・プレーリー国立保護区」国立公園局。
  3. ^ a bケンブリッジ大学 (2009).米国における地球規模の気候変動の影響. ニューヨーク: 米国地球変動研究プログラム.
  4. ^ a b Sims, J.; Saarinen, T. (1969). 「環境の脅威への対処：グレートプレーンズの農民と突然の嵐」アメリカ地理学者協会紀要. 59 (4): 677– 686. doi : 10.1111/j.1467-8306.1969.tb01806.x .
  5. ^サムソン、フレッド・B.；ノップフ、フリッツ・L.；オストリー、ウェイン・R. 「グレートプレーンズの生態系：過去、現在、そして未来」ネブラスカ大学、p.7。
  6. ^ 「北米の短草草原」世界放牧地学習体験記。
  7. ^タールトン州立大学. 「Grassland Slides」 . 2016年8月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年3月14日閲覧。
  8. ^ Moquet, N.; Gravel, D.; Massol, F.; Calcagno, V.; Blasius, B. (2013). Blasius, Bernd (編). 「キーストーン種の概念を群集と生態系に拡張する」.エコロジーレター. 16 (1): 1– 8. doi : 10.1111/ele.12014 . PMID 23062191 . 
  9. ^ a b Freese, Curtis H.; et al. (2007). 「プレーンズバイソンに再びチャンス」.生物保全. 136 (2): 175– 184. doi : 10.1016/j.biocon.2006.11.019 .
  10. ^ a b Knapp, Alan K.; et al. (1999). 「北米の高草原におけるバイソンのキーストーン役割」. BioScience . 49 (1): 39– 50. doi : 10.2307/1313492 . JSTOR 1313492 . 
  11. ^ 「野生生物 - インディアナ州のコウモリに関するファクトシート」米国森林局連盟。米国農務省森林局。 2013年3月8日閲覧。
  12. ^ Lynn, A. 「Small White Lady's Slipper Plants」ミネソタ州天然資源局。2013年5月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年3月10日閲覧。
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