ピットとマウンドは、撹乱事象が発生し、風倒によって樹木が根こそぎにされた後に現れる、小さく持続的な微地形です。根こそぎにされた樹木は倒れ、根塊とそれに伴う土壌基質が存在していた場所に林床にピットが形成されます。根が腐朽する期間が経過すると、根と共に地表から引き抜かれた土壌基質も地表に崩れ落ち、それに対応するマウンドを形成します。[1]
ピットの形成
上で定義したように、倒伏は、根や土壌が樹木を垂直に支える力を超える圧力が樹木の幹や樹冠に加えられ、樹木が倒れたときに発生します。このような樹木の倒伏は、森林の様々な撹乱によって引き起こされる可能性があります。風が樹木を倒す、積雪が樹木に過度の重量をかける、樹木の根が腐って樹木を垂直に支える力がなくなるなどの原因が考えられます。土壌の状態も樹木が垂直に立つ能力に影響を与えます。湿った土壌は樹木の根が土壌にしっかりと固定する力を弱め、乾いた土壌は樹木を水平に支える役割を果たします。[1] [2]
塚の形成
上で定義したマウンドは、平均して竪穴形成後5年から10年で形成される。根塊は、倒れた際に一緒に浮遊していた土壌基質が、対応する竪穴付近の地面に剥がれ落ちる程度まで腐敗する必要がある。根塊の腐敗の必要性がこの遅延時間の原因である。より寒冷または乾燥した気候では、腐敗の速度は遅くなり、この遅延時間は長くなる可能性がある。[3] [2]
妨害
擾乱スケール
ピットアンドマウンドは常に微細な空間スケールで発生し、たった1本の樹木の伐採によって発生します。一般的には風倒しによって発生しますが、他の要因によって発生することもあります。樹木の枝に大量の積雪が生じたり、根が広範囲に腐ったりすることも、樹木の根こそぎの原因となる可能性があります。ピットアンドマウンドは、小規模および大規模の森林システムの両方で分析されてきました。これらは、生物多様性と植物の定着にとって重要な土壌撹乱因子および微小環境として機能することが観察されています。[4]
微気候条件
ピットやマウンドは、それぞれ特有の気候的・土壌学的特徴を持つことが観察されています。マウンドは、一般的に林床や対応するピットよりも暖かく乾燥していることが観察されています。同様に、ピットは林床やマウンドよりも寒く、土壌水分含有量が高いことが観察されています。この一般的な観察から例外となる注目すべき例の一つは、積雪が降った場合です。ピットは積雪によって断熱され、場合によってはマウンドよりも暖かくなることが観察されます。[要出典]
マウンドは光合成有効放射（PAR）を最も多く受け、ピットは最も少なくなります。また、ピットはマウンドよりも落葉の量が多く、侵食されやすい傾向があります。[要出典]
栄養含有量と植物の定着
ピットとマウンドに関する研究では、通常、採取するピットとマウンドごとに少なくとも5つのサンプリング地点が設けられます。これらの領域は、通常、マウンドの頂上、ピットの底、マウンドの側面、ピットの縁、そして手つかずの林床です。[5] 研究では、ピットとマウンドの土壌中の炭素と窒素の含有量は、手つかずの林床よりも一般的に低いことが観察されていますが、炭素と窒素の比率は林床で観察される比率と有意な差はありません。[6]
マウンドは、ピットに比べて一般的に栄養分が乏しく、定着する植物も少ないことが観察されていますが、これにはいくつかの理由があります。マウンドは侵食されやすいため、林床やピットよりも不安定です。また、マウンドの表面には、主に土壌層の鉱物層から根こそぎにされた土が含まれているため、有機物はほとんど含まれていません。このことと、マウンドではピットよりも種子の沈着率が低いという観察結果が相まって、植物がマウンドに定着する可能性は低く、植物にとって問題となる可能性があります。[6]
逆に、多くの研究で、種の豊富さと定着植物の総数は、ピットよりもマウンドの方が統計的に高いことが示されています。ピット内で発生する落ち葉の蓄積は、そこで発生する種の多様性や定着の少なさに大きな影響を与えることが実験的に判明しています。実際、科学者が落ち葉を取り除き、ピット内の種の定着をモニタリングしたところ、多様性と数はマウンドで発生したものと似てきたことがわかりました。複数の研究で、林床において、落ち葉や死んだ有機物の量が多い、あるいは密集していることも、種の多様性の低さと相関関係にあることが示されています。[7]
生物多様性
大型動物
森林景観におけるピットアンドマウンドの存在が大型動物にどのような影響を与えるかについては、ほとんど情報がありません。大型動物は、生息地としての粗い木質残骸や、ピットアンドマウンドに定着する新しい植物相から恩恵を受けていると考えられますが、公表された証拠は不足しています。[要出典]
注目されている大型動物種の一つに、ベルギーの低地温帯雨林に生息するミミズの個体群があります。調査されたピットとマウンドの微小生息地では、ミミズの種分化とバイオマスの両方が、場所によって異なることが観察されました。ピットとマウンド付近の未撹乱の生息地は、ピットやマウンドと比較して、種の多様性とバイオマスが最も高かったのです。未撹乱の生息地には、ピットやマウンドのサンプル採取地点には見られなかったミミズ種が含まれていました。ピットやマウンドにミミズが少なかった理由としては、マウンド内には乾燥した鉱物質化した土壌が多く存在し、樹木の根こそぎ伐採によって有機物が少なくなっていたことが挙げられます。調査されたピットには、概して非常に湿潤な土壌に生息することが知られているミミズ種が1種しか生息していないことがわかりました。ピットの微小生息地は、他のほとんどのミミズ種にとって湿度が高く、水分を多く含みすぎていたと結論付けられました。[8]
知識のギャップ
ピットとマウンドのどのような側面を一般化できるか、そしてそれらが森林のダイナミズムにどのような影響を与えているかについては、現在も議論が続いています。世界中から科学文献が発表されるにつれて、ピットとマウンドのどのような側面が、それらが見られるほぼすべてのバイオームで見られるかがより明らかになってきています。現状では、ピットとマウンドに関する知識に関して、森林間で外挿できるだけの科学的データは十分にありません。[要出典]
実験とデータ収集の場所
ピット・アンド・マウンドとそれらが森林の不均質性やその他の動態に与える影響に関する科学的知識は、ほぼすべて北半球、特にヨーロッパの遺跡林とカナダ東部およびアラスカ南東部の温帯雨林から得られています。ピット・アンド・マウンドは非常に小規模に発生するため、南半球の森林に異なる影響を与える可能性があると考えられます。情報が収集されるまでは、その影響は不明です。[要出典]
草食動物
ピット・アンド・マウンドに関する研究は、その地域における草食動物の存在によって影響を受ける可能性があります。草食動物は、ピットまたはマウンドで生育する特定の苗木を優先的に食べる可能性があり、その結果、成長中の植物の最終的な数に歪みが生じ、それらの苗木がピットまたはマウンドに定着する原因となる可能性のある他の変数を覆い隠してしまう可能性があります。 [7]
微生物群集
微生物レベルでは、ピット・アンド・マウンドの形成につながる撹乱は、複数の土壌層が隆起・混合されるため、微生物レベルでより大きな不均一性をもたらすと考えられる。しかし、ピット・アンド・マウンドの形成による微生物群集とその変化に関する科学的データはほとんど存在しない。[要出典]
林業への影響
管理された森林における人工的または自然なピットやマウンドの創造の影響、およびそれが森林の成長や健全性に与える影響については、科学的データはありません。[引用が必要]
参考文献
- ^ Šamonil, Pavel; Král, Kamil; Hort, Libor (2010年7月15日). 「土壌形成における樹木の根こそぎの役割：批判的文献レビュー」 . Geoderma . 157 (3): 65– 79. doi :10.1016/j.geoderma.2010.03.018.
- ^ ab Embleton-Hamann, Christine (2004年7月18日). 「ピット・アンド・マウンドの微小起伏の形成過程」 . Catena . 57 (2): 175– 188. doi :10.1016/j.catena.2003.10.017.
- ^ Clinton, Barton D; Baker, Corey R (2000). 「南部アパラチア山脈における壊滅的な風倒木：ピットとマウンドの特徴と初期の植生反応」. Forest Ecology and Management . 126 (1): 51– 60. CiteSeerX 10.1.1.594.2610 . doi :10.1016/s0378-1127(99)00082-1. ISSN 0378-1127.
- ^ Ulanova, Nina G (2000). 「異なる空間スケールにおける風倒木の森林への影響：レビュー」.森林生態学と管理. 135 ( 1–3 ): 155–167 . doi :10.1016/s0378-1127(00)00307-8. ISSN 0378-1127.
- ^ Kabrick, JM; Meyers, NL; McSweeney, K. (1997). 「ピットとマウンドの微地形推定のためのサンプリング方法の比較」 . Soil Science Society of America Journal . 61 (5): 1423–27 . Bibcode :1997SSASJ..61.1423K. doi :10.2136/sssaj1997.03615995006100050021x. ISSN 0361-5995.
- ^ ab Liechty, HO; Jurgensen, MF; Mroz, GD; Gale, MR (1997). 「ピット・アンド・マウンド地形と原生林における炭素、窒素、有機物の貯蔵への影響」 . Canadian Journal of Forest Research . 27 (12): 1992– 1997. doi :10.1139/x97-168.
- ^ ab Peterson, Chris J.; Campbell, Jonathan E. (1993). 「原生林における倒木跡と崩落塚における微小サイトの違いと植物群落の経時的変化」 .トーリー植物学クラブ紀要. 120 (4): 451– 460. doi :10.2307/2996750. JSTOR 2996750.
- ^ Nachtergale、L.;ゲキエール、Ｋ．デ・シュライバー、A.ムイズ、B.ルイサールト、S.ラスト、N. (2002)。 「温帯低地森林の風吹き跡地におけるミミズのバイオマスと種の多様性」。小児生物学。46 (5): 440–451。土井:10.1078/0031-4056-00151。ISSN 0031-4056。
