ビーバーダム

ビーバーダムの長さは通常数メートルから約100 メートル (328フィート 1インチ)です。^{[ 8 ]}運河は500 メートル (1,640フィート 5インチ)を超える長さになることがあります。^{[ 9 ]}知られている最大のビーバーダムは、カナダのアルバータ州にあるウッドバッファロー国立公園にあり、長さは775 メートル (2,542フィート 8インチ)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、その後の画像に現れています。このダムには 2 つ以上の巣があり、2 つの元のダムが組み合わさっています。Google Earth の画像では、新しいダムが建設されていることが示されており、最終的にはメインのダムに接続され、今後 10 年間で全体の長さがさらに50 ～ 100 メートル (164フィート 1インチ ～ 328フィート 1インチ)増加する可能性があります。 ^{[ 11 ]}座標: 58°16′15″N 112°15′6″W / 58.27083°N 112.25167°W / 58.27083; -112.25167。          

モンタナ州スリーフォークスで^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）、^底部の厚さ7.0メートル（23フィート）の別の大きなビーバーダムが発見された。 [12] ^{[ 3 ]}   

ビーバーダムには水面より上の余裕高がある場合があります。大雨が降ると、川や湖が満水になります。その後、ダムは貯水された余分な水を徐々に放出し、川を下る洪水波の高さをいくらか下げます。 ^{[ 15 ] [ 16 ]}

川の水面は周囲の地下水位と交わっています。ビーバーダムによって水位が上昇すると、ダムより上流の地下水位の勾配が緩やかになり、ダム付近の水は川にゆっくりと流れ込みます。これは洪水時の波を軽減し、雨が降っていない時の水量を増やすのにも役立ちます。つまり、ビーバーダムは川の水が浸す面積を増やすことで水の流れを滑らかにします。これにより、より多くの水が地面に浸透し、そこで流れが緩やかになります。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は、満潮時の水位が低く、干潮時の水位が高くなります。

泥炭地などの湿地の水位を上げることで、変動する水位を安定させることができ、炭素と水の両方のレベルに影響を与える。2017年のビーバーダム水文学の研究では、ロッキー山脈の泥炭地で監視されたビーバーダムが地下水貯留量と地域の水収支を増加させ、干ばつの防止に役立つ可能性があることが判明した。この研究はまた、炭素隔離を改善する可能性も示唆した。^{[ 17 ]}

ビーバーの池は、河川の流れから栄養分を取り除く原因となることがあります。河岸での農業は、リン酸塩、硝酸塩、その他の栄養分の負荷を増加させることが多く、富栄養化を引き起こし、飲料水を汚染する可能性があります。ビーバーダムは、シルトに加えて、ビーバーの活動によって小枝や枝、特に秋には落ち葉を集めます。この物質の主成分はセルロースで、β-グルコースモノマーのポリマーです。（これは、 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くなります。セルロースは多糖類の一種です。）多くの細菌は、グルコースを切り離してエネルギーとして利用できるセルラーゼを生成します。藻類が太陽光からエネルギーを得るのと同様に、これらの細菌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ます。

さらに、細菌群は水流に乗って流れる窒素化合物やリン化合物を吸収し、これらの栄養素やその他の栄養素をビーバー池や周辺の生態系に保持します。^{[ 18 ]}

農業活動によって、除草剤や殺虫剤が河川に流入する。これらの有害物質の一部は、ビーバーのダムのセルロースを豊富に含む底部に生息する細菌によって代謝・分解される。

一部の科学者は、窒素カスケード（自然の循環で窒素ガスに戻せる量よりも多くの固定窒素が生成される現象）は、二酸化炭素の生成と同様に地球の生態系にとって大きな問題であると考えている。 ^{[ 19 ]}研究によると、小川沿いのビーバーダムは脱窒（窒素化合物を窒素に戻すこと）に寄与している。ダムに集まる土や植物の残骸中のバクテリアが硝酸塩を窒素ガスに変える。ガスは表面に泡となって上昇し、再び大気と混ざる。^{[ 20 ]}

ビーバーのダムとそれに付随する池は、サケやマスの稚魚の生育場所となることがある。^{[ 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、アメリカ人がコロンビア川流域へのアクセスを許可した協定が結ばれた後に早くも現れた。ハドソン湾会社は腹を立て、毛皮猟師たちにその地域の毛皮動物を根絶するよう指示した。ビーバーは、その地域で最初に絶滅した動物だった。その後数年間でサケの遡上数は急激に減少したが、当時、サケの遡上数の減少に関連する要因はどれ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ります。^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}ビーバーダムは、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り出します。ビーバーダムは生態系に栄養素を閉じ込め、特に成魚のサケが上流へ遡上することによってもたらされる栄養素のパルスを閉じ込めます。これらの栄養素は、卵黄嚢が消化された後の幼魚の栄養源となります。ダムは穏やかな水を提供するため、幼魚は流れを航行するよりも成長にエネルギーを使うことができます。食料を蓄えた大型のスモルトは、海に到達したときの生存率が高くなります。最後に、ビーバーダムは水を澄んだ状態に保ち、すべてのサケ科魚類に有利になります。

ビーバーダムはカエルやヒキガエルの個体群に有益であることが示されており、これはおそらく、ダムが温かく酸素が豊富な水中で幼生が成熟するための保護された場所を提供するためである。^{[ 26 ]}カナダのアルバータ州で行われた研究では、「ビーバー池の落とし穴トラップは、近くの自由流の小川よりも、変態したばかりのアカガエルを5.7倍、ニシヒキガエルを29倍、ボレアルコーラスガエルを24倍多く捕獲した」ことが示された。^{[ 27 ]}

ビーバーダムは渡り鳥の保護に役立ちます。減少傾向にある鳴き鳥の個体群にとって重要な植物種の生育を促進することで、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き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、ビーバーダムは、水たまりを必要とするカモなどの地元の水鳥にも良い影響を与える可能性があります。^{[ 29 ]}

ビーバーのダムは厄介な存在です。洪水によって広範囲にわたる物的損害が発生する可能性があり、鉄道の線路脇で洪水が発生すると、線路が流されて脱線事故を引き起こすこともあります。ビーバーのダムが決壊すると、発生した鉄砲水によって暗渠が溢れ出す可能性があります。

ビーバーの問題に対する従来の解決策は、その地域のすべてのビーバーを捕獲して駆除することに重点を置いてきました。これは必要な場合もありますが、米国ではビーバーの個体数が（19世紀にほぼ絶滅した後）著しく回復しており、適切な生息地に継続的に再定着する可能性が高いため、通常は短命な解決策です。^{[ 30 ]}現代の解決策には、比較的費用対効果が高くメンテナンスの手間がかからない流量制御装置が含まれます。

天敵のいない地域、例えばティエラ・デル・フエゴに持ち込まれたビーバーは、数千エーカーもの土地を水浸しにし、害獣とみなされている。ティエラ・デル・フエゴが北米の大部分と大きく異なる点は、ヤナギ、ポプラ、アスペンなどの北米の樹木のように萌芽更新ができないことである。そのため、ビーバーによる被害はより深刻に見える。ビーバーによる破壊は人間の居住地域に限ったことではなく、絶滅危惧種の営巣地を破壊することもある。

北極圏の気温上昇により、ビーバーは生息地をさらに北へ拡大し、そこでビーバーが作ったダムはボートの航行を妨げ、食料へのアクセスに影響を与え、水質を悪化させ、下流の魚類の個体群を危険にさらしている。^{[ 31 ]}ダムによって形成された水たまりは熱を蓄え、それによって地域の水文学が変化し、局所的な永久凍土の融解を引き起こし、それが地球温暖化の一因となっている。^{[ 31 ]}

堆積物の蓄積によってビーバーの池が浅くなりすぎたり、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。やがてダムは決壊し、水は流れ出ます。古いダムの背後に堆積した、肥沃で厚いシルト、枝、枯れ葉の層は、一部の湿地性生物にとって理想的な生息地となります。

湿地が植物の残骸で埋まり乾燥していくと、牧草地となる植物が定着し、かつて森林だった地域が放牧に適した牧草地へと変化する可能性があります。これは、そうでなければ生息できない多くの動物にとって貴重な生息場所となります。また、ビーバーがダムを作ることで、ダムの材料となった植物（ヤナギなど）が剪定によって繁殖し、不定根の成長を促す効果もあります。

最終的に、その草原には川沿いに生える樹木、典型的にはポプラやヤナギなど、ビーバーが好む種類の木々が定着する。するとビーバーが再びその地域に定着し、サイクルが繰り返される。

川のライフサイクルが繰り返されるたびに、谷底に有機質の土壌の層が一つずつ追加されます。谷はゆっくりと埋まり、底の平地は広がります。研究は少ないものの、北アメリカの低地の一部は、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作られたか、少なくとも追加された可能性が高いようです。^{[ 32 ]}