地下水依存型生態系
地下水依存型生態系（GDE）は、その存続のために地下水に依存する生態系です。地下水は地表下に浸透し、土壌の空隙や岩石の亀裂内に滞留する水です。このプロセスによって、地下水位や帯水層が形成され、地下水の大きな貯蔵庫となります。生態系とは、環境の非生物的側面（空気、土壌、水、さらには地下水など）と相互作用する生物群集です。いくつかの例外を除き、さまざまな生態系とそれぞれの地下水との相互作用は重要でありながら十分に理解されていない関係であり、その管理は河川内生態系ほど進んでいません。[ 1 ]
同定方法
同位体
土壌、河川、地下水、植生の道管（または静脈系）に含まれる水中の安定同位体の組成を、サンプル中の質量を測定・分類する質量分析法を用いて調べることで、地下水深の変化に関するデータと、時間および植生の根のパターンを組み合わせ、それぞれの生態系における植生による地下水利用の経時的な空間変化を示すことができます。[ 1 ]
植物
地下水に依存する生態系は、植物の水利用と成長からも推測できます。降雨量の多い地域では、生態系の植物による水利用と、その地域の土壌の貯水量との関係をモニタリングすることで、地下水への依存度を確認できます。植生による水の利用量が土壌に貯水されている量を上回る場合、それは地下水利用の強い兆候です。長期にわたる干ばつの地域では、水の流れと植物の成長が継続していることは、地下水に依存している地域であることを強く示唆しています。 [ 1 ]
リモートセンシング/地理情報システム（GIS）
リモートセンシングとは、衛星や航空機で地球をスキャンして情報を取得することです。[ 2 ] GISは、地理データを取得、保存、分析、管理するために設計されたシステムです。[ 3 ]収集されたデータ（標高や地下水位を測定するボーリングホールなど）を組み合わせることで、地下水に依存する生態系がどこにあり、どの程度広がっているかを非常に正確に予測でき、地下水依存生態系のさらなる確認とデータ収集のために適切な地域への現地調査を導くことができます。[ 4 ] [ 5 ]
分類
生態系の多様性と地下水への依存度の変動により、生態系を厳密に地下水依存型と定義するか、単に地下水利用型と定義するかは不確実です。 [ 6 ]生態系 ごとに依存度が異なります。生態系は直接的または間接的に依存する場合があり、[ 7 ]季節によって地下水利用量が変動することもあります。 [ 1 ]地下水依存型生態系の種類を、地形学的環境や地下水流動メカニズム（深層または浅層）によって分類する方法は様々です。[ 6 ]
陸上
乾燥から湿潤環境
乾燥から湿潤の陸上環境では、水たまりはありませんが、深く根を張った植生は、生態系の生産者を支えるために地下水に依存しています。深く根を張った植生は、健全な状態を維持し、生存するために、地下水位を一定または半一定に保つ必要があります。[ 6 ]
水生
泉
泉は、比較的深い地下水の流れが地表に上昇して自然に湧き出るものであるため、地下水の継続的な供給に最も大きく依存していると言えるでしょう。 [ 6 ]泉は、しばしば独自に適応した植物や動物と関連しています。[ 7 ]
湿地
湿地は浅い地下水の排出を必要とし、それは地表の窪みに浸透して流れ込みます。[ 6 ]湿地によっては、不浸透層によって通常の地下水面から隔てられた浮上地下水を水源とする場合もあります。[ 8 ]沼地は湿地の一種で、地下水に直接依存してはいませんが、地下水を涵養地として利用しています。[ 6 ]沼地も湿地の一種で、地下水に直接依存してはいませんが、地下水の存在を利用して涵養と浮力を提供しています。[ 7 ]
河川
河川は帯水層からの地下水を集めます。これは季節的、断続的、または継続的に起こり、乾季には地域の水需要を安定させることができます。[ 6 ]
沿岸
ラグーン／河口
ラグーンと河口は、地下水の流れを利用して水中の塩分濃度を薄め、独特の沿岸生態系を支えています。[ 6 ]
脅威
汲み上げ
地下水の汲み上げは、多量でも少量でも、その地域の地下水位を低下させます。また、汲み上げ量が多すぎると、帯水層の一部が崩壊し、帯水層が貯蔵できる水量に永久的な損害を与える可能性があります。[ 9 ]
都市化
汚染
人口密集地域の増加により、河口やその他の水生生態系はより大きな汚染の脅威に直面しています。多くの場合、地下水は毒素によって汚染されるか、あるいは単に過剰な量の特定の栄養素が地下水面に浸透することによって汚染されます。この地下水汚染は関連する生態系にさまざまな影響を及ぼす可能性があります。ケープコッドの河口のケースでは、地下水流路にある浄化槽から新たな窒素が流入したことが確認されています。[ 10 ]水生生態系における窒素レベルの上昇は富栄養化を引き起こす可能性があります。富栄養化とは、栄養素が過剰に流入して植物が過剰に成長し、さまざまな水生生物が死滅するプロセスです。 [ 11 ]
涵養
土地の都市化は地下水の涵養に大きな影響を与えます。森林伐採と都市化は、水が実際に浸透して地下水に寄与できる表面積を制限します。[ 12 ]
参考文献
- ^ a b c d Murray, Brad R.; Zeppel, Melanie JB; Hose, Grant C.; Eamus, Derek (2003年8月). 「オーストラリアの地下水依存型生態系：河川の水だけではない」. Ecological Management & Restoration . 4 (2): 110– 113. Bibcode : 2003EcoMR...4..110M . doi : 10.1046/j.1442-8903.2003.00144.x
- ^米国商務省海洋大気庁「リモートセンシングとは？」oceanservice.noaa.gov . 2017年5月12日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ 「GISとは？ | マッピングの力 - Esri」www.esri.com . 2017年5月12日閲覧。
- ^ Münch, Zahn; Conrad, Julian (2007-02-01). 「南アフリカ西ケープ州における地下水依存生態系のリモートセンシングとGISに基づく決定」Hydrogeology Journal . 15 (1): 19– 28. Bibcode : 2007HydJ...15...19M . doi : 10.1007/s10040-006-0125-1 . ISSN 1431-2174 . S2CID 129025151 .
- ^ Doody, Tanya; Barron, Olga; Dowsley, Kate; Emelyanova, Irina; Fawcett, Jon; Overton, Ian; Pritchard, Jodie; van Dijk, Albert; Warren, Garth (2017). 「地下水依存型生態系の大陸マッピング：多様なデータと専門家の意見を統合するための方法論的枠組み」 . Journal of Hydrology: Regional Studies . 10 : 61– 81. Bibcode : 2017JHyRS..10...61D . doi : 10.1016/j.ejrh.2017.01.003 .
- ^ a b c d e f g hスティーブン・フォスター、フィービー・クンドゥリ、アルバート・トゥインホフ、カリン・ケンパー、マルセラ・ナンニ、ヘクター・ガルドゥノ。「地下水依存型生態系：バランスのとれた評価と適切な保全の課題」（PDF）。世界銀行。
- ^ a b c Kløve, Bjørn; Ala-aho, Pertti; Bertrand, Guillaume; Boukalova, Zuzana; Ertürk, Ali; Goldscheider, Nico; Ilmonen, Jari; Karakaya, Nusret; Kupfersberger, Hans (2011-11-01). 「地下水依存型生態系．第1部：水生態学的現状と動向」．Environmental Science & Policy．気候変動への適応：欧州における水関連リスクの軽減．14 ( 7): 770– 781. Bibcode : 2011ESPol..14..770K . doi : 10.1016/j.envsci.2011.04.002 . S2CID 154831007 . 2020年6月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Cecil, L. DeWayne; Orr, Brennon R.; Norton, Teddy; Anderson, SR (1991年11月). 「宙水帯の形成と水中の特定化学成分の濃度」(PDF) .水資源調査報告書.
- ^ USGS、ハワード・パールマン。「地下水の枯渇、USGS水科学」water.usgs.gov。2017年5月12日閲覧。
- ^ Charette, Matthew A.; Buesseler, Ken O.; Andrews, John E. (2001年3月23日). 「ケープコッド河口における地下水由来窒素の流入と輸送を評価するためのラジウム同位体の有用性」 . Limnology and Oceanography . 46 (2): 456– 470. Bibcode : 2001LimOc..46..465C . doi : 10.4319/lo.2001.46.2.0465 .
- ^米国商務省、国立海洋大気庁。「NOAAの国立海洋局教育：河口」 oceanservice.noaa.gov 。2017年5月12日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^フォスター, SSD; モリス, BL; ローレンス, AR (1994-01-01).都市部における地下水問題. トーマス・テルフォード出版. pp. 43– 63. doi : 10.1680/gpiua.19744.0005 . ISBN 978-0727740168。
