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カナダのサスカチュワン州では、気候変動の影響が州の一部で観測されている。サスカチュワン州の北方林（他のカナダのプレーリー州と同様）ではバイオマスの減少が認められており、研究者らはこれを地球温暖化に起因する干ばつによる水ストレスと関連付けている。この水ストレスは、おそらく温室効果ガスの排出によって引き起こされている。1988年（Williamsら、1988年）の早い時期から、気候変動が農業に影響を与えることが研究で示されているが[ 1 ] 、その影響が栽培品種や作物の適応によって緩和できるかどうかは明らかではない。気温の大きな変化によって生態系の回復力が低下する可能性がある[ 2 ] 。州政府は気候変動の脅威に対応するため、2007年6月に炭素排出量を削減する計画「サスカチュワン州エネルギー・気候変動計画」を導入した[ 3 ]。
地域種の適応能力がゼロであると想定することはできないものの、人為的な気候変動、すなわち地球温暖化の影響は、進化が地域適応を可能にするには速すぎる可能性が高い。特に懸念される種は、現在IUCNレッドリストに掲載されているコチドリとチョウザメであり、そのライフサイクルは現在の水文体制に依存している。 [ 4 ]気候変動の影響は、サスカチュワン州の生息地の大部分にも及ぶと予想されており、したがって、州全体の生態系に変化が生じると予想される。
気候変動は、世界中の種の生物季節現象、つまりライフサイクルイベントのタイミングを変化させると予想されています。気温や日照時間の季節的な変化などの環境要因は、発芽、春の成長、繁殖期または開花期、種子形成、変態、移動、老化などのプロセスに影響を与えます。過去 1 世紀にわたる冬と春の気温の上昇、特に北緯地域では、多くの種で急速な生物季節の変化が生じています。[ 5 ]これらの変化の大きさや方向は予測不可能であり、緯度、地形、および対象となる種によって異なります。生物季節反応は表現型の可塑性が高いため、種固有の生物季節傾向の観察は、生物相に対する気候変動の影響の敏感で動的な指標として使用できます。
サスカチュワン州における気候変動に対する生物季節学的反応に関する公表情報はほとんどありませんが、これらは世界および地域の一般的な傾向に従うと考えられます。そのような傾向の1つは、早生植物の開花が早まり、晩生植物の開花が遅れることで、寒波による霜害による生殖失敗のリスクが高まります。たとえば、アルバータ州のヤマナラシは、過去100年間で開花日が26日早まったことが示されています。[ 6 ]開花フェノロジーの変化は、植物と送粉者のダイナミクスにも大きな影響を与える可能性があります。花の入手可能性と送粉者の活動の非同期性は、受粉率の低下と生態学的および経済的に重要な昆虫種の減少につながる可能性があります。[ 7 ]これは、昆虫食の消費者に影響を与え、食物連鎖全体に連鎖的な影響を与える可能性があります。他の昆虫種は、気温の上昇から恩恵を受ける可能性があります。多くの昆虫で世代数と越冬生存率が上昇すると、葉を食べる鱗翅目や樹皮を穿孔する鞘翅目などの害虫種の個体数が劇的に増加する可能性がある。[ 8 ]
生物季節の変化は、サスカチュワン州の農業、園芸、林業、先住民の伝統的な植物利用に重大な影響を及ぼす可能性があり、また地域社会や生態系にも大規模な連鎖的影響を及ぼす可能性があります。気候変動に対するサスカチュワン州の生物相の将来的な反応をよりよく理解するためには、種ごとの研究と種間の相互作用に関する研究の両方において、さらなる研究が必要です。 1995年にカナダで設立されたNatureWatchのようなプログラムは、生物季節の記録方法として、市民による生態系モニタリングを奨励しています。このような長期的なモニタリングは、これらの時間的変化とその結果生じる影響をよりよく予測し、適応するのに役立ちます。
サスカチュワン州は、タイガ・シールド、ボレアル・シールド、ボレアル・プレーンズ、プレーリーの4つの異なる陸上生態系に分かれています。これらの地域は、自然の地形、土壌、水域、植生、気候などの特徴によって決定されますが、気候変動によりこれらの特徴は変化し始めています。[ 9 ]
タイガシールドでは、地球温暖化が今後も続けば、種の構成が変化すると予測されています。タイガの永久凍土は、夏の気温上昇と降雪量の増加により、過去 50 年間で約 150 キロメートル北に移動しました。この移動により、この地域の湿原で一般的に優占する地衣類は、乾燥した湿潤地衣類林で一般的に見られる植生に置き換わりました。この生態系の温暖化が続けば、現在でも高い地衣類の豊富さは大幅に減少すると予測されています。[ 10 ]タイガシールド内の種の構成が将来変化するだけでなく、その境界も北のツンドラに移動すると予想されています。[ 11 ]この北への移動に伴い、森林の形成方法も変化し、森林はより短く、より密集したものになる可能性が高いです。開けたツンドラに定着することによる風圧ストレスのため、個々の樹木の変形も見られる可能性がある。[ 12 ]
気候変動に関する政府間パネル（IPCC）によると、北方林は温帯林や熱帯林よりも気候変動に敏感であり、将来予測される温暖化の影響を最も受けることになる。 [ 13 ]気温と湿度のパターンの変化予測から、北方生態系は境界と自然撹乱体制の両方の変化にさらされることが示唆される。
北方生態系の境界は地球温暖化によって北方に移動するだけでなく、その分布域も縮小すると予測されている。[ 14 ]これらの変化は、生物多様性の喪失と、林業にとって経済的に価値のある資源の喪失の両方をもたらす可能性が高い。
火災は、北方生態系において、林分の再生に不可欠な極めて重要な自然撹乱である。近年の乾燥化により火災の頻度と強度が増加していることが歴史的記録から示されており、この傾向は地球温暖化に伴い今後も続くと予測されている。[ 15 ]この火災レジームの変化は、北方林の種構成や全体的な構成に影響を与える可能性がある。
サスカチュワン州のプレーリー生態系の一般循環モデル（GCM）は、完新世以降に見られるような極めて乾燥した未来を予測しています。これらのGCMから、干ばつの期間が10年以上連続する可能性があるため、プレーリーは激しい砂漠化と侵食にさらされると推測されています。 [ 16 ]また、この予想される温暖で乾燥した気候のため、C4炭素固定を示す植物はC3炭素固定を示す植物よりも競争力が高まり、将来的に優勢になる可能性が高いです。[ 17 ]地球温暖化がプレーリー生態系に及ぼすもう1つの影響は、プレーリー・ポトホール地域にあります。これは、過去の氷河作用によって形成された景観の数百の窪地がある地域です。この地域には、恒久的および半恒久的な湿地の両方があり、水深、面積、湿潤と乾燥のサイクルの長さが変化する可能性があります。これらの変化は、湿地周辺の植生だけでなく、そこに生息する水鳥やその他の生物にも影響を与えるだろう。[ 18 ]
サスカチュワン州は、肥沃な農地が広がることで世界的にあまり知られていないかもしれないが、[ 19 ]州南部は、生産性の高い湿地帯で有名なプレーリー・ポトホール地域（PPR）の中心部に位置している。[ 20 ] PPR内には、170万ヘクタール以上を覆う150万を超える湿地帯があると推定されている。[ 21 ]サスカチュワン州の湿地帯は、多種多様な渉禽類、両生類、爬虫類、哺乳類、無脊椎動物、水生植物、陸生植物を含む、非常にダイナミックな生態系である。[ 22 ]また、サスカチュワン州は、毎年数百万羽の渡り鳥や営巣鳥にとって不可欠な生息地を提供している。[ 20 ]実際、繁殖する水鳥の数と多様性は、プレーリー・ポトホール地域全体に分布する湿地帯の存在に直接依存している。[ 23 ]湿地は野生生物の生息地であるだけでなく、水質改善、洪水調節、栄養循環、炭素隔離など、サスカチュワン州の住民に貴重な生態系サービスを提供しています。 [ 24 ]
地域気候モデルによって作成された最近のデータによると、サスカチュワン州のプレーリー・ポトホール地域の気温は2100年までに1.8～4℃上昇すると予測されています。[ 25 ]気温の上昇に伴い、専門家はプレーリー・ポトホール地域で水循環が激化し、干ばつ期間と豪雨の頻度が増加すると予測しています。[ 25 ]残念ながら、サスカチュワン州の湿地は、多くの湿地が浅く蒸発率が高いため、これらの気候変動に対して特に脆弱であると特定されています。[ 26 ]
サスカチュワン州の湿地では、約14,000年前に湿地が形成されて以来、多雨期の後に干ばつ期が続く湿潤期と乾燥期の年間変動が一般的でした。[ 27 ]しかし、プレーリーで予想される前例のない気候変動により、多くの専門家は、サスカチュワン州の湿地生態系が暑さや激化する湿潤/乾燥サイクルに耐えられないのではないかと懸念しています。[ 26 ] [ 27 ]例えば、Sorensonら（1998）は、二酸化炭素が倍増すると、湿地の生息地の喪失により、プレーリーポトホールダックの個体数が2060年までに半減すると予測しました。[ 28 ]湿地の生物が迫りくる気候変動にどのように反応するかはまだ不明ですが、おそらく最大の不確実性は、サスカチュワン州の住民が脆弱な湿地生態系と水をどのように共有するかを予測することです。サスカチュワン州で気候変動が進むにつれ、水管理への意識を高めることが、同州の脆弱な湿地帯を保護する上で極めて重要となる可能性がある。
現在、サスカチュワン州の水質管理は、サスカチュワン環境省、サスカウォーター、サスカチュワン流域管理局が担当しています。気候変動により水資源の利用可能性と水質が低下するため、これらの組織は、いずれ直面するであろう状況を調査しています。[ 29 ]気候変動の増加[ 25 ]は、すべての河川の流量が小さくなり、特にサウスサスカチュワン川のようにダムが多い河川では流量がより予測不可能になることを示しています。これは、特定の気候パラメータの基準データが利用できなくなるため、特にディーフェンベーカー湖の貯水池管理がより困難になることを意味します。累積的に、サスカチュワン州の湿地と水資源の変化は、在来の動植物に大きな影響を及ぼします。
気候変動がサスカチュワン州の在来種の分布に及ぼす影響が明らかになり始めており、緩和策や適応策が講じられなければ、その影響はさらに悪化するだろう。サスカチュワン州では、最も乾燥した地域は南西部にあり、北東に向かうにつれて半乾燥、亜湿潤、湿潤へと景観が徐々に変化していく。[ 30 ]これは、州の自然植生勾配（生態地域）にも反映されている。気候変動の影響により、これらの植生帯、ひいてはそこに生息する種が北へ移動すると予測されている。草原に関しては、これは短草草原が米国の地域から北上し、混合草草原がますます北へ押し寄せることを意味する。北方林はやや北へ移動するが、乾燥した気候などの不適切な条件のため、面積は縮小し続けるだろう。これは、サスカチュワン州における森林被覆の永久的な喪失を意味する。[ 31 ]
これらの変化は、州民に影響を与え、経済やレクリエーション活動に影響を及ぼします。狩猟者や漁師は、種の移動と減少を目にするでしょう。たとえば、湿地が縮小して乾燥するにつれて水鳥の個体数は減少し続け、森林被覆の減少により、シカ、ヘラジカ、エルクなどの北方林の種は減少します。釣りをする人は、種の通常の北への移動だけでなく、州の南部と中央地域での絶滅も目にするでしょう。これは、小さく浅い生息地（池、小さな湖、沼）で特に顕著になります。[ 32 ]水生生息地の濁度、塩分、富栄養化の増加も、魚の個体数の減少に寄与します。経済の林業と農業部門も変化を目にするでしょう。北方林の森林被覆の喪失は、林業経済に直接的かつ否定的な影響を及ぼします。
サスカチュワン州の在来種に対する気候変動の影響に対処する際には、緩和策に加えて適応策のための管理戦略を推進することが重要です。多くの人は「適応」という言葉を聞きたがりませんが、世界の現状を考えると気候変動は避けられず、まさに今起こっていることなので、適応するためのアプローチも考え出す必要があります。
気候変動がサスカチュワン州の生態系の構造と機能に影響を与えているため、外来種の個体数が増加し、在来種の群集との競争に勝つ可能性が高まっています。外来種の個体数が増加している証拠は、カナダ西部の農業部門に見られ、優占する30種の草食昆虫のうち37%がこの地域に侵入しています。[ 33 ] 気候が温暖化し続けると、洪水などの異常気象が発生し、水生生物が限られた環境から広がるための入り口となります。[ 34 ]アジアコイがサスカチュワン州の水域に入り込み、他の種の資源を枯渇させるリスクは、ますます懸念されています。これらの気候変動による事象は、外来種が機能を支配する完全に変容した生態系につながり、在来種の多様性の低下を招く可能性があります。[ 34 ]
外来種は、生態系の生物多様性に対する主要な脅威の 1 つです。外来種は、捕食者がいないため在来種と競争して優位に立ち、個体および個体群の成長率が高く、繁殖能力も高いです。気候条件に対する種の行動は、外来種の拡散速度を予測するのに役立ちます。世界的な貿易、輸送、観光、気候変動のレベルが上昇し続けるにつれて、生物多様性に対する脅威は増幅されます。[ 35 ]最も保守的な気候変動シナリオでは、生物気候モデルは、C. obstrictus、O. melanopus、P. xylostella などのいくつかの外来種の潜在的な分布、相対的な存在量、経済的被害がサスカチュワン州で増加すると予測しています。[ 33 ]
外来種の侵入は、以下の4つの段階を経て起こる。
気候モデルによると、サスカチュワン州の生態系は北へ移動し、農地が増加しています。昆虫の生息に適した気候の面積が増加することで、侵入種の拡大が加速するでしょう。サスカチュワン州で既に作物に被害を与えている侵入種の一つが、キャベツ種子莢ゾウムシです。この昆虫はヨーロッパ原産で、1930年に北米に侵入しました。アルバータ州レスブリッジで記録されてからわずか5年後の2000年に、サスカチュワン州に到達しました。現在の気温での現在の分散速度は年間55kmです。この速度で、ゾウムシはカナダ全土に広がり、作物に悪影響を及ぼすと予測されています。[ 36 ]
サスカチュワン州内には、独特の地理や地形によって希少種や特徴的な生物が生息できる地域があります。これらの希少な生息地とその生物種は、人為的な気候変動によって世界的にもサスカチュワン州でも気温が上昇し続けるにつれて、大きなストレスに直面することになります。州内では、これらの気温上昇により、風のパターンの変化[ 37 ]、珍しい気象現象の増加[ 38 ] 、水の利用可能性の低下[ 39 ] 、生態系境界の北方向への移動[ 40 ]などの影響 が生じます。自然景観のこれらの変化は、これらの希少な地域を保護するために行われている保全活動に大きな悪影響を及ぼす可能性があります。
サスカチュワン州内で現在希少な生息地を保護している地域の例としては、アサバスカ砂丘州立公園、サイプレスヒルズ州立公園などの州立公園や、グラスランド国立公園などの国立公園が挙げられます。これらの公園はそれぞれ、サスカチュワン州で主流となっている商業農業の景観とは異なる独自の土地を保護しています。例えば、グラスランド国立公園は、混合草原や短草草原などの希少な草地群落、そして生態系群落の保全のためにこれらの草に依存するクロオオカミなどの多くの固有種を保護しています。公園設立の理由は、現在の農業慣行により、サスカチュワン州ではかつて存在した混合草原と短草草原の80%以上が失われており[ 41 ] 、これらの種の保護が生態系の健全性と生物多様性にとって不可欠であるためです。
気候変動に伴い、これらの自然生息地の保全が課題になりつつあります。保全目的で設定された公園の境界は、生態系が北へ移動するにつれて無意味になる可能性があり[ 40 ]、また、これらの生態系の移動により自然景観の断片化が進むにつれて[ 42 ] 、気温の上昇は、種の多様性が低く変化しやすいこれらの希少な生息地で森林火災、洪水、干ばつの発生率を高める可能性があります[ 43 ] 。保護区の管理者は、これらの変化を考慮して政策を見直し、緩衝地帯、柔軟な境界、連結回廊[ 42 ]などの可能な緩和技術を検討して、サスカチュワン州の希少種や固有種、景観の喪失の可能性を緩和する必要があります。
農業は食料供給の根幹を成す最も古い経済活動の一つであり、農業がなければ世界人口は食料不安に陥るだろう。農業供給の変化は、収穫量の変化と作付面積の変化の組み合わせによって生じる。収穫量の変化は気候変動と、肥料や水の使用量の増加、新しい品種の導入といった人間の緩和策の結果であり、作付面積の変化は、生産者が予想する作物の相対価格の変化や単位面積当たりの収益の変化によって左右される。
農業は、人間の生活を支えるために必要な食料や繊維を生産する上で、天候や気候に大きく依存する経済活動である。改良品種、遺伝子組み換え作物、灌漑システムといった技術革新にもかかわらず、天候は依然として農業生産性、土壌特性、そして自然生態系に大きく影響する重要な要素である。
作物や家畜の収穫量は、気温や降水量などの気候要因の変化、干ばつ、洪水、暴風雨などの極端な事象の頻度や深刻度によって直接影響を受けます。また、二酸化炭素（CO 2）は植物の生産に不可欠です。CO 2 の濃度の上昇は、植物が気孔（ CO 2と水蒸気が大気と交換される葉の小さな開口部）を少なく生成し、水の使用量を減らすことで、農業生態系の生産性を高める可能性があります。[ 44 ]気温の上昇は、生育期間と耕作可能面積を延長し、穀物の成熟を早め、新しい作物を栽培する機会をもたらします。気温の上昇は作物にとって有益ですが、余分な熱は雑草にも影響を与えます。雑草、害虫、昆虫は、高温下でより良い生活条件を得る傾向があります。作物の生育に対するリスクをさらに高めるのは、気温の上昇に伴う除草剤の効果低下の可能性であり、作物の収量が減少する可能性がある。 [ 45 ]冬小麦の小麦縞さび病の発生頻度と深刻度は、気候変動に直接関係して変化することがわかっている。 [ 46 ]気候変動モデルは一般的に、異常気象の頻度の増加、より長く、より暖かく、より乾燥した夏、そして春と冬の降水量の増加の可能性を予測している。[ 47 ]春の降水量の増加は発芽に十分な水分を意味する可能性があるが、洪水の頻度の増加を意味する可能性もあり、乾燥した夏は干ばつのリスクの増加を意味する可能性がある一方、暖かい夏はトウモロコシ、ソルガム、大豆などの耐暑性のある作物の生産増加を含む作物の多様化を促進する可能性がある。[ 48 ]
家畜の飼育も重要な農業活動であり、特に牛に関してはそうです。豚の生産はますます重要になっています。また、バッファローやエルクはサスカチュワンの気候により適応しているため、導入により経営の多様化が進んでいます。気温の上昇と降水量の減少による気候変動が家畜に及ぼす主な影響はストレスです。夏の気温上昇は、乾燥した牧草地、干し草や飼料の生産量の減少、水不足など、すべて状況の悪化につながるため、家畜にストレスを与える可能性があります。一方、冬の気温上昇は、屋外で飼育されている家畜の寒さによるストレスを軽減し、屋内で飼育されている家畜の施設の暖房に必要なエネルギーを削減することができます。気温上昇は、牧草地が十分な水分を得ていることを前提として、牧草地の成長にプラスの影響を与え、家畜により良い飼料を提供する可能性があります。夏の気温上昇は食欲を抑制し、体重増加の低下につながる可能性もあります。[ 49 ]
2007年6月、サスカチュワン州は気候変動に対処し、エネルギー部門をさらに発展させるための計画を発表しました。ローン・カルバート州首相、メイナード・ソンタグ産業・資源大臣、ジョン・ニルソン環境大臣によって発表されたサスカチュワン州エネルギー・気候変動計画は、温室効果ガスの排出量を安定させることを目的とし、2020年までに温室効果ガスの排出量を32%、2050年までに80%削減するという目標を設定しています。[ 3 ]
この計画は、これらの目標に対する5つの構成要素、すなわち「排出削減策」から成り立っています。これらには以下が含まれます。
サスカチュワン環境協会は、この計画が不十分だと考えている団体のひとつです。同協会は、工業国が2020年までに温室効果ガス（ghg）排出量を1990年レベルより25～40％削減すべきだという科学的コンセンサスを指摘しています。政府の目標は2006年レベルより20％削減であることについて、同協会は次のように述べています。「過去20年間で排出量が急速に増加したため、この目標でもサスカチュワン州の排出量は1990年レベルをはるかに上回ることになります。サスカチュワン州の排出量増加率は、ほとんどの国よりもはるかに大きいのです。」[ 50 ]
サスカチュワン州には、カメ2種、トカゲ1種、ヘビ9種、サンショウウオ1種、カエル6種など、さまざまな爬虫類と両生類が生息しています。[ 51 ]これらの種はそれぞれ、捕食者または被食者として、独自の食物網において重要な役割を担っています。爬虫類と両生類は、蚊やダニなどのヒトの病気の媒介生物の生物的防除として機能します。また、州全体の在来種および渡り鳥の個体群にとって重要な食料源でもあります。この生物多様性の源を失うことは、サスカチュワン州のそれぞれの生態系の健全性に影響を与えます。しかし、これらの種の個体群の大部分は、汚染や生息地の破壊などの他の人為的要因により、すでに危険にさらされています。気候変動は、これらの種がそれぞれの生態系ですでに不安定な立場にあることをさらに悪化させる可能性があります。
サスカチュワン州の爬虫類と両生類の個体群に及ぼすリスクの具体的な事例は十分に研究されていませんが、世界中でこれらの脆弱な生物への影響を示す事例は数多く存在します。降水パターンの変化による湿地生息地の砂漠化は、適切な繁殖生息地の量を減少させ、両生類や水に依存する爬虫類の個体数を減少させます。このような砂漠化の影響は現在、中国の特定の地域で実証されています。[ 52 ]
気温の変化（特に夜間の気温）は、特定の爬虫類や両生類の変態率や繁殖パターンにも影響を与える可能性があります。米国に生息するトカゲ属（Uta属）の例に見られるように、夜間の気温上昇は、これらの種の繁殖率を高める可能性があります。 [ 53 ]これは、個体数が減少している多くの種にとってプラスの効果のように見えるかもしれませんが、生息地のサイズが縮小し続けると、食料の入手可能性などの生存に必要な条件が、より大きな個体群が生き残れないほどに減少する可能性があります。したがって、特定の種における繁殖の増加などの効果は、野生でのその種の生存に全体的にマイナスの影響を与える可能性があります。
野生の両生類の個体群に対する重大な脅威は、ツボカビ（特に Batrachochytrium dendrobatidis）の出現と蔓延であり、地球温暖化による気温上昇は、この菌類の北上を促進し、カナダの両生類に影響を与える可能性がある。[ 54 ]
サスカチュワン州全域における爬虫類と両生類の個体数をより適切に監視することで、様々な種が食物連鎖において果たす役割をより深く理解できるようになるだろう。
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