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北方生態系は、北半球の北緯約50度から70度の間に位置する亜寒帯気候の生態系です。これらの生態系は一般的にタイガとして知られており、北アメリカ、ヨーロッパ、アジアの一部に位置しています。[ 1 ]北方地域のすぐ南に位置する生態系は、しばしば半北方生態系と呼ばれます。これらの地域にも、さまざまなプロセスと種が存在します。
北方生態系のケッペンの記号は、Dfc 、Dwc、Dfd、およびDwdです。
北方生態系は気候変動に対して最も脆弱なもののひとつです。永久凍土の消失、寒冷気候の減少、夏の暑さの増加はいずれも生態系に大きな変化をもたらし、寒冷適応種の移動、森林火災の増加、そして生態系が他の生態系タイプに変化しやすい状態を引き起こします。これらの変化は気候変動のフィードバックサイクルを引き起こす可能性があり、永久凍土の融解と生態系の変化によって温室効果ガスの排出量が増加し、さらに気候変動が進行します。[ 2 ] [ 3 ]
北方生態系内の種は、陸上と水生の両方の生息地から構成されているため多様です。種の構成には、多くの汎用的であまり特殊化されていない食性動物が含まれます。[ 4 ]赤道から極地に向かうにつれて種の多様性は減少し、気候変動に伴う種の多様性の変化には負の相関関係があります。 [ 5 ] [ 4 ]
しかし、熱帯の生態系ほど生物多様性はないものの、この地域にはさまざまな種が生息しています。北方生態系には、クロトウヒやシロトウヒからヤナギ、野草、ハンノキまで、多数の植物種が生息しています。 [ 6 ]カリブーは一年中そこにいるわけではありませんが、冬になるとこれらの地域に降りてきて地衣類を採食します。[ 7 ]魚類には、サケ科、ワカサギ、トゲウオ、ヤツメウナギ、カジカなどがいます。[ 8 ]サケにとってこれらの生態系は不可欠です。ベニザケは、ライフサイクルの最初と最後の両方で複数のライフステージにおいて北方生態系内の河畔生態系に依存しており、卵、稚魚、成魚の段階で提供される淡水環境に依存しています。[ 9 ]
北方林では、成功と遷移が同時に起こります。一次遷移は、元の景観形成の一部ではありますが、二次遷移ほど重要ではありません。[ 10 ]二次遷移は、山火事、洪水、土砂崩れ、さらには昆虫の過剰な採餌など、さまざまな出来事から成り立っており、北方林のこの進行とサイクルに影響を与えます。[ 10 ]
北方生態系大気研究（BOREAS）は、カナダの北方林で行われた主要な国際研究フィールド調査でした。主な研究は1994年から1996年の間に完了し、NASAが後援しました。主な目的は、北方林が大気とどのように相互作用するか、気候変動が森林にどのような影響を与えるか、森林の変化が天候や気候にどのような影響を与えるかを明らかにすることでした。[ 1 ]
北方生態系は、自然および人為的な気候変動の両方に対して高い感受性を示します。温室効果ガスの排出により、大気温暖化は最終的に気候および生態学的影響の連鎖反応を引き起こします。[ 11 ] [ 12 ]北方生態系に対する気候変動の初期の影響には、気温、降雨量、生育期間の変化が含まれますが、これらに限定されません。[ 13 ]カナダ北西部のユーコン準州の北方生態系の研究に基づくと、気候変動はこれらの非生物的要因に影響を与えています。[ 13 ]その結果、これらの影響は、北方生態系の森林エコトーンだけでなく、湿地や湖にも変化をもたらします。[ 14 ]これはまた、植物の生産性や捕食者と被食者の相互作用にも関係しており、最終的には生息地の喪失、分断化、生物多様性の脅威につながります。[ 13 ]
北方樹木に関しては、特定の種の極方向の限界はおそらく気温によって決まり、赤道方向の限界は一般的に競争排除によって決まります。[ 15 ]気候変動が発生すると、それに伴う気象変数の変化が続き、[ 15 ]移動、交配、植物の開花のタイミングを含む生態系の変化が発生する可能性があります。植物や動物種の北方向への移動がすでに観察されているため、これは異なるタイプの生態系への移行につながる可能性があります。[ 2 ]樹木はツンドラに向かって拡大する可能性がありますが、さまざまな温度や降水量のストレス要因のために生き残れない可能性があります。[ 16 ]その速度は、成長と繁殖率、および植生の適応能力に依存します。 [ 16 ]さらに、植物の移動は数十年から1世紀にわたって温暖化に遅れる可能性があり、ほとんどの場合、温暖化は植物が追いつくよりも速く起こります。[ 2 ] [ 16 ]
永久凍土の融解や火災や昆虫の大発生などの撹乱による変化のため、一部のモデルでは、北方林は正味の炭素吸収源ではなく正味の炭素排出源に発展したと示唆されている。[ 2 ]北方林の樹木は老齢化しているものの、バイオマスに炭素を蓄積し続けている。しかし、撹乱を受けると、通常よりも多くの炭素が大気中に放出されることになる。[ 2 ]
北方生態系は、永久凍土層、つまり永久に凍結した土壌層の上に位置している地域もあります。北方樹木の地下の根系は永久凍土によって安定化されており、このプロセスによって土壌中の炭素がより深く閉じ込められ、水文学の調節にも役立っています。[ 17 ] [ 16 ]永久凍土は、温暖化による気候フィードバックの下で融解すると、温室効果ガスとして大気中に放出される現在の大気中の炭素の2倍の量を貯蔵することができます。[ 18 ]北方生態系の土壌には約338 Pg（ペタグラム）の炭素が含まれており、これは熱帯生態系のバイオマスに貯蔵されている量に匹敵します。[ 19 ]
北方生態系では、炭素循環は、特に木材生産と気候調節といった生態系サービスの主要な生産者です。カナダの北方生態系は、世界最大の炭素貯蔵庫の1つです。[ 20 ]さらに、カナダのこれらの北方生態系は高い水力発電ポテンシャルを有しており、資源ベースの経済に貢献することができます。[ 21 ]生態系評価、インベントリデータ、モデリングを通じて、科学者は生態系サービスと生物多様性および人間の影響との関係を明らかにすることができます。[ 22 ]
森林自体は木材製品の生産者であり、水、土壌、大気質の調整も行っています。[ 23 ]過去10年間で、生態系サービス間の関係に焦点を当てた研究の数が増加しています。[ 24 ]これは、1つの生態系サービスを操作してその生産性を最大限に利用することで、人間による生態系管理が増加したためです。最終的に、これは他の生態系サービスの供給の減少につながります。[ 24 ]
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