水生生態系は、地球環境の重要な構成要素である。 生物多様性と生態学的生産性に不可欠な貢献者であることに加え、飲料水や灌漑用水、レクリエーションの機会、経済的に重要な漁業の生息地など、人間集団にさまざまなサービスを提供している。 しかし、水系は人間の活動によって、直接的にも間接的にもますます脅かされるようになってきています。 土地利用の変化、環境汚染、水の転用がもたらす課題に加え、水系はまもなく地球規模の気候変動によるさらなるストレスを経験し始めると予想されています。
“Aquatic Ecosystems and Global Climate Change” は、気候変動が米国の環境に与えうる影響を考察する一連のレポートの7作目です。 この報告書では、今後1世紀にわたる気候変動が米国の水生生態系に及ぼすと思われる影響について詳述しています。 報告書の著者であるN. LeRoy Poff博士、Mark Brinson博士、John Day, Jr.博士は、次のように見出しています：
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気候変動の結果として水温が上昇すると、基本的な生態学のプロセスと水生種の地理的分布が変化する。 このような影響は、種が適切な生息地に移動することによって適応しようとする場合、改善されるかもしれない。
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降水量と流出量の季節的パターンの変化は、水生システムの水文学的特性を変え、種の構成と生態系の生産性に影響を与えるであろう。 水生生物の集団は、洪水や干ばつなどの極端な降水現象の頻度、期間、及び時期の変化に敏感である。 5002>気候変動は、流況の変化や水質の悪化など、他の様々な人間による影響によってすでに悪影響を受けている、敏感な淡水及び沿岸湿地に、さらにストレスを与える可能性が高いです。 湿地は、他の環境条件に適応できない多くの種にとって重要な生息地であり、沿岸および海洋漁業の重要な構成要素として機能しています。水生生態系は気候変動に適応する能力が制限されています。 これらのシステムに重大な影響を与える可能性を減らすことは、生態系ストレスの他の原因を減らし、適応能力を強化する人間活動に決定的に依存することになる。 これには、水辺の森林の維持、栄養負荷の低減、損傷した生態系の修復、地下水の取水の最小化、悪影響を最小化するための新しい貯水池の戦略的配置などが含まれる
著者とセンターは、このレポートに関するバージニア・バークレット博士、ジュディ・メイヤー、エリザベス・ストレンジ、およびアラン・コビッチの意見をありがたく承る。 また、本環境影響シリーズの運営にご協力いただいたストラタス・コンサルティング社のジョエル・スミス氏に感謝いたします。
要旨
今後100年間に米国で予測される規模の気候変動は、米国全体の温度体系と降水パターンに大きな変化をもたらすでしょう。 このような気候の変化は、内陸の淡水生態系（湖、小川、川、湿地）および沿岸湿地に深刻なリスクをもたらし、それらが人間集団に提供する多くの重要なサービスに悪影響を与える可能性があります。 世界の平均気温は、2100年までに1.5～5.8℃上昇すると予測されているが（Houghton他、2001年）、米国ではより高くなる可能性がある（Wigley、1999年）。 米国における平均気温の上昇の予測は、淡水生態系及び沿岸湿地帯における動植物の現在の分布パターンを大きく崩すと予想される。 例えば、マスやサケのような冷水魚は、温暖化によって水温が耐熱限度を超えた場合、米国大陸の現在の地理的範囲の大部分から姿を消すと予測される。 熱耐性限界に近い生息地で孤立している種（大平原の河川の魚など）や、希少で脆弱な生息地（高山の湿地など）を占める種は、米国で絶滅する可能性がある。 対照的に、オオクチバスやコイのような暖かい水を好む多くの魚種は、地表水の温暖化に伴って米国とカナダで生息域を拡大する可能性がある。
内陸の淡水および沿岸湿地生態系の生産性も水温の上昇により大きく変化する。 暖かい水は当然生産性が高いが、繁茂する特定の種は望ましくないか、有害でさえある可能性がある。 例えば、暖かく栄養分の多い時期に多くの湖で発生する「厄介な」藻類の繁殖は、将来的にその頻度が増加すると予想される。 冷たい水を必要とする大型の魚類捕食者は、表面水温が暖かくなるにつれて小さな湖からいなくなる可能性があり、これは間接的に、水質を下げ、潜在的な健康問題を引き起こす可能性のある厄介な藻類のブルームをより多く引き起こすかもしれない。
アラスカにおける温暖化は永久凍土地域を溶かし、浅い夏の地下水位が下がることを可能にすると予想される。その後の湿地の乾燥は、壊滅的な泥炭火災のリスクを高め、大量の二酸化炭素（CO2）とおそらくメタンを大気中に放出する。
その個別の効果に加えて、気温変化は淡水及び沿岸システムに対する流出の季節的タイミングの変化と相乗効果を発揮することになるだろう。 大まかに言えば、予想される夏場の流出量の減少と気温の上昇のために、水質はおそらく大きく低下する。 水生種の多くは、そのライフサイクルが降水と流出による水の利用可能性と季節的なタイミングに密接に結びついているため、これらの影響は水生種にも及ぶだろう。 さらに、冬の積雪の喪失は、地下水の涵養と夏の流出の主要な源を大幅に減少させ、成長期の小川、川、湖、湿地の水位を著しく低下させる可能性がある
以下は、米国の水生生態系に対する気候変動の潜在影響に関する現在の理解の要約である。 水生及び湿地生態系は気候変動に対して非常に脆弱である。 生物の代謝率や生態系の全体的な生産性は、温度によって直接制御される。 予測される気温の上昇は、水生生態系における植物や動物の現在の分布パターンを破壊することが予想される。 降水量と流出量の変化は水生生物の生息地の量と質を変更し、したがって、それらは間接的に生態系の生産性と多様性に影響を与える。 水温の上昇は、水生生息地の在来種に対する熱適性に変化をもたらすだろう。 種が景観を横切って移動できるかどうかは、地域によって異なるが、一般に人間活動によって制限されている分散コリドーに依存することになる。 北方へのつながりを持たない低地の小川や河川の魚類、および冷水を必要とする種（例えば、マスやサケ）は、最も深刻な影響を受けると思われる。 いくつかの種は、米国内でその範囲を拡大するだろう。
3. 流出水の季節的な変化は、多くの水生生態系に重大な悪影響を与えるだろう。 西部山岳地帯と北部平原地帯の小川、河川、湿地帯、湖沼が最も影響を受けやすい。なぜなら、これらのシステムは春の雪解け水の影響を強く受け、温暖化によって冬季に流出が早くなるからである。
4 アラスカとカナダの北方地域における湿地の損失により、大気中にさらなるCO2の放出がもたらされると思われる。 モデルや経験的研究は、地球温暖化が北方湿地の永久凍土の融解を引き起こすことを示唆している。 その後、これらの北方泥炭地が乾燥することで、泥炭に蓄積された有機炭素がCO2や場合によってはメタンとして大気中に放出されるだろう。 沿岸湿地は、地球気温の上昇に伴う海面上昇に対して特に脆弱である。 海面上昇による沿岸湿地の浸水は、湿地帯の植物を脅かす。 これらのシステムの多くが持続するためには、土壌の付加を可能にするために、流入する小川や河川からの浮遊土砂の継続的な投入が必要である。 気候変動に対するほとんどの特定の生態学的反応は、在来種と非在来種の新しい組み合わせが新しい状況で相互作用するので、予測することは不可能である。そのような新しい相互作用は、水生及び湿地生態系によって提供される生態系財及びサービスの信頼性を損なう可能性がある。
7 水温の上昇及び季節的に減少する流水は、多くの生態系プロセスを変更し、潜在的に直接的社会的コストをもたらすであろう。 例えば、水温の上昇は、大量の栄養塩の流出と組み合わさって、有害な藻類の発生の頻度と範囲を増加させ、それによって水質を低下させ、潜在的な健康問題を引き起こすと考えられる。 人間が気候変動にどのように適応するかは、内陸の淡水及び沿岸の湿地生態系の将来の状態に大きく影響を与えるであろう。 水生資源の科学的根拠に基づく管理をより促進する政策を通じて人間活動の悪影響を最小限に抑えることは、これらの生態系の健全性と持続可能性を継続させる最も成功する道である。 管理の優先順位としては、水生資源に適切な時期に適切な水質と水量を提供すること、栄養塩類の負荷を減らすこと、外来種の拡散を制限することが挙げられます。
全体として、これらの結論は気候変動が米国の水生生態系の種の構成と機能に対する大きな脅威であることを示唆しています。 しかし、特定の種や生態系全体が気候変動にどのように対応するかについては、重大な不確実性が存在する。 これらは、地域の気候がどのように変化するかという不確実性と、複雑な生態系がどのように反応するかという不確実性の両方から生じている。 実際、気候変動が生態系の生産性や種の構成を変化させるにつれて、これらのシステムが人間に提供する財やサービスを脅かすかもしれない多くの予期せぬ生態系の変化が予想される
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