グレートプレーンズ生態地域

グレートプレーンズの生態系は、その広大な面積のおかげで多様です。降雨量、標高、緯度の違いにより、短草、混交草、長草の草原、河岸生態系など、多様な生息地が形成されています。^[1]

グレートプレーンズは、南はメキシコからアメリカ中部を経てカナダ中部まで広がっています。この地域には多くのサブリージョンが存在します。

この地域には、アメリカバイソン、プロングホーン、ラバ、オジロジカなどの多くの動物、アヒル、タカ、スズメなどの鳥類、そして多くの無脊椎動物種が生息しています。

「アメリカの穀倉地帯」への入植は生態系の破壊を招いた。農業の普及により、1800年代後半にはアメリカバイソンがほぼ絶滅し、背の高い草原はかつての1%以下にまで減少した。^[2]現在、平原は主に農業用地となっており、大規模な牧場や農場がある。しかし、モンタナ州のアメリカンプレーリーなど、一部の地域では復元活動が行われており、危機に瀕した生態系が徐々に拡大しつつある。

この地域は、東から西、北から南へとさまざまな風のパターンが吹き渡るため、気候が非常に独特です。この地域は米国とカナダの中央に位置しているため、さまざまな種類の気団が通過し、絶えず変化する気象パターンに影響を与えています。つまり、グレートプレーンズは中央に位置しているため、海岸沿いの地域よりも気候が安定していません。これは、グレートプレーンズの西部が半乾燥地帯であるのに対し、東部ははるかに湿潤していることからも明らかです。夏、秋、冬、春の四季がありますが、季節ごとに気象条件が極端に変化します。たとえば、この地域の南部では、通常、年間 70 ～ 100 日が華氏 90 度を超えますが、北部では、通常、90 度を超える日数は 10 ～ 20 日しかありません。この変動の激しい気候をもたらすのは、あらゆる方向から吹き込む気団です。

気団の種類によって、気温や湿度の特性が異なります。大陸性極性気団は、カナダ中央部から冷たく乾燥した空気を運び、この地域を南下します。大陸性熱帯気団は、メキシコ湾とカリブ海から流れ込み、北上しながら熱く乾燥した空気を運びます。海洋性熱帯気団は、米国南西部とメキシコ北部から流れ込み、暖かく湿った空気を運び込む傾向がありますが、乾燥している場合もあります。この生態地域に影響を与える最後の気団は、海洋性極性気団です。太平洋から流れ込み、山岳地帯を東に移動します。冷たく湿った空気を運び込み、山を越えた後、暖かく乾燥した空気に変わります。これらの気団により、季節は非常に極端で劇的になります。冬は厳しく変化に富んだ天候になります。真夏には、地域内のエリアと、そのエリアに影響を与える気団に応じて、暖かく湿った乾燥した空気が運ばれます。

さまざまな気候パターンと並行して降水量も異なります。大気中の水分が最も多いメキシコ湾に最も近い地域では、年間降水量は 40 インチを超えます。モンタナ州など、この地域の西部地域では、年間降水量は 14 インチ未満です。冬には、南部の降雪量は 1 インチ未満ですが、北部では 40 インチを超えます。春はまた、冷たく乾燥した気団がメキシコ湾からの気団と相互作用して、大雨、強風、雹、竜巻を伴う激しい雷雨の発生を引き起こし、グレートプレーンズに多くの降水をもたらす季節でもあります。北部平原では、冬のほとんどの期間、実際には雪に覆われます。これは、冬の間はこの地域で一貫して降水量があるのに対し、夏の暑い時期には散発的に大雨が降り、干ばつが発生する可能性が高くなることを示しています。

グレートプレーンズ全域の気候は非常に変化に富んでいるため、気候変動の多くの側面が生態地域のすべての地域に等しく影響を及ぼすとは予想されていません。降水量に関して言えば、これは極端な気象の悪化を意味し、南部の乾燥地域はさらに乾燥し、北部の湿潤地域はさらに湿潤すると予想されます。その結果、この地域全体ですでに問題となっている干ばつの激しさが増すとともに、湿潤な北部で洪水が発生する可能性が生まれます。両地域の降水量の変化率は、さまざまな排出シナリオに依存しており、将来の排出量の増加は極端な気象の拡大につながります。年間平均気温の劇的な上昇も予想されており、過去 30 年間で冬の平均気温はすでに 7 °F 上昇しています。^[要出典]これらの気温上昇により、南中央平原では冬は暖かく春は暖かくなり、夏は暑くなると予想されています。

グレートプレーンズの生物群集に関して言えば、これらの変化の潜在的な影響はさまざまな形で感じられる可能性があります。極端な干ばつは植物を枯らし、一部の地域では農業の崩壊を引き起こし、浸食のリスクが高まります。生育媒体、栄養素、水分保持の喪失は、土地を取り戻そうとするあらゆる生態系に壊滅的な打撃を与える可能性があり、不毛地帯はストレスに強い外来種に侵食されやすくなります。さらに、干ばつは、多くの種、特に渡り性水鳥の繁殖に不可欠な草原の窪地を干上がらせる可能性があります。気温の変化は、一部の種の生息域の移動を引き起こす可能性があり、以前は生息域を共有していなかった種間の競争が激化し、効果的に拡散したり新しい環境に適応したりできない種の個体数が減少したり、絶滅したりする可能性があります。気温の変化、特に春の早まりは、生物季節の変化も引き起こし、生物が生態系と調和しなくなり、最終的に衰退につながる可能性があります。その他の潜在的な問題としては、生態地域内の 生物多様性の喪失や生産性の低下などが挙げられます。

もともとカナダで形成された巨大な氷河が、米国にある中央部および低地の平原を南下しました。これらの氷河とその堆積物は、氷河が覆った土地の表面に大きな影響を与え、最も大きな変化はミズーリ川とオハイオ川の間で発生しました。グレートプレーンズに影響を与える重要な非生物的要因の1 つは、氷河による平滑化の結果としての低起伏地形と関連する天候です。低起伏地形は、地域全体で高度の差がほとんどないエリアを表すために使用されます。グレートプレーンズ全体に見られるさまざまな種類の草原などの低起伏の地形は、降雨量の分布に影響を与えます。この生態地域では、降雨量が西から東に向かって増加し、さまざまな種類の草原の草原が形成されます。

グレートプレーンズの地形は、実際には標高の異なる地域の土壌構成に影響を及ぼします。土壌有機物の蓄積は、生態系地域の北西部全体に見られるビュート、メサ、断崖などの高地よりも、草原などの低地で多く見られます。グレートプレーンズの高地平原などの草丈の低い地域では、乾期に土壌に存在する水分に植物が依存するため、土壌は通常年間を通じて水分を蓄えません。この地域の土壌は通常、排水されており、ロームと粘土で構成されています。さまざまな種類の雑草や低木などの特殊な植物がこの土壌を利用しています。この地域の植物が獲得した適応には、植物のバイオマスの約 90% を占める巨大で複雑な根系が含まれます。これにより、植物は地面にしっかりと根を張ることができ、土壌の最も深い部分の水分に根を伸ばすことができます。草丈の高い草原では、水はそれほど不足しておらず、土壌の水分量が多いため、根のバイオマスは小さくなります。

グレートプレーンズ生態地域は、その独特の水文学において不可欠な役割を果たす多数の水域から構成されています。グレートプレーンズ地域内にあると考えられる川は 13 あります。西部のロッキー山脈地域に源を発する川のほとんどは、農場の灌漑用水源となっています。これらの川は、生育期に川に流れ込む山からの雪解け水から大きな恩恵を受けています。グレートプレーンズのもう 1 つの水源は湿地で、平野の北部の氷河地域に最も集中しています。グレートプレーンズ北部の地域の半分近くが湿地です。これらは、ネブラスカ サンドヒルズの湿地と同様に、渡り鳥の主要な繁殖地、中継地、営巣地となっています。米国南西部のプラヤ(一時的な湖) も、冬の間、カナダや米国から渡ってくる水鳥の生息地となっています。

オガララ帯水層、またはハイプレーンズ帯水層は、グレートプレーンズ地域全体の不可欠な淡水源であり、人口の 80 % に飲料水を供給し、1,300 万エーカーの土地を灌漑しています。降水量、季節湖、先史時代の貯水池が帯水層の水源となっています。帯水層は中央部と南部の 174,000 平方マイルの地下にあり、32 億 5,000 万エーカーフィートの水があり、約 20 万の灌漑井戸で使用されています。帯水層から汲み上げられる水の約 95 % は、グレートプレーンズの広大な農地の灌漑に使用されています。プラヤ湖、または季節湖は、帯水層の主な涵養源であり、ハイプレーンズ地域全体の涵養率は年間平均 0.5 インチです。人口増加、農業、経済成長により、帯水層に依存する地域での水需要が増加し、帯水層の平均水位は 1950 年以降 13 フィート低下しました。

グレートプレーンズに最も大きな被害をもたらす環境上の脅威は、水資源の枯渇、土地の劣化、気温変化の増大などである。2014年、2015年、2016年の冬を除き、グレートプレーンズでは、北部のノースダコタ州付近でも、南部のテキサス州および隣接州でも、冬の数か月ははるかに暖かくなっている。冬は暖かくなってきていますが、夏の数か月の気温上昇は冬の数か月の気温上昇よりも大きくなると予測されている。^[3] この気温上昇の影響により、熱波、干ばつ、大雨などの極端な現象がより頻繁に発生すると予測されている。この気温の大幅な上昇は、すでに減少している水源の枯渇をさらに促進する原因となる。グレートプレーンズの水の枯渇は、すべての人々に悪影響を及ぼすだろう。 「グレートプレーンズで使用される水のほとんどは、サウスダコタ州からテキサス州まで広がるハイプレーンズ帯水層（最大の層にちなんでオガララ帯水層と呼ばれることもある）から供給されています。」 ^[3]グレートプレーンズでの水の保全は、グレートプレーンズを持続可能な状態に保つための最も重要な要素の1つです。また、土地を使用する農家が持続可能な方法で農業を行うことも非常に重要です。持続可能な農業方法は多種多様であるため、どの方法が最も持続可能かを判断するのは困難です。しかし、アメリカ地理学者協会の年報によると、農家が方法を変える可能性は低く、グレートプレーンズにとっての結果は疑問視されています。^[4]「本当に必要なのは、新しい方法、概念、および測定技術です。」^[4]このような広大な生態地域で持続可能性を変えるための最大の課題は、土地を使用する農家の大部分に、土地に害を与えない方法で農業を行うことですが、非常に多くの異なる農業方法があるため、これは困難を伴います。 「草原の保全には、1)草原を救うための優先順位付けと状況設定のための新しい技術、2)在来草原の面積と状態の大幅な減少を逆転させるための生態学に基づいた取り組み、3)牧草地管理専門職における標準化されたツールの再考、4)新しい天然資源機関が必要です。」^[5]

グレートプレーンズは広大なため、さまざまな種類の生息地があります。緯度と経度の違い、標高の違い、水辺への近さが、これらの草原の生態系を形成しています。

トールグラス草原は、グレートプレーンズの南部と東部に見られます。かつては北米の 1 億 7 千万エーカーを覆っていました。現在残っているのは 4% 未満で、ほとんどがカンザス州 フリントヒルズにあります。^[2]この地域はハイプレーンズよりも低く湿度が高く、他の多くの地域よりも暖かいです。ここの一部の地域では、年間降水量が 40 インチを超えます。ここのイネ科の草には、ブルーステムやその他の多くの種が含まれます。歴史的に、現在森林になっている中西部の多くの地域は、かつてはトールグラス草原でした。火は草原の維持に非常に重要です。火がなければ、多くの地域が森林化する可能性があります。

短草草原は、コロラド州、カンザス州、モンタナ州、ネブラスカ州、ニューメキシコ州、ノースダコタ州、オクラホマ州、サウスダコタ州、テキサス州、ワイオミング州の高原に分布しています。元々の短草草原の70%が現在も残っており、最も断片化の少ない草原生態系の一つとなっています。^[6]

草原は樹木を育てるのに十分な雨が降らない場所に発生し、そのため草といくつかの低木しか生き残れません。大平原には、短草草原、混交草原、長草草原の 3 種類の草原があります。これらの草原のそれぞれで、草の種がすべてのキーストーンの役割を果たしています。草は食料や隠れ場所を提供し、多数の種の幼虫の宿主として機能し、バッファローの主な食料として機能しました。これらの草は生態系にとって非常に重要であり、草原を吹き抜ける強風から土壌を保護します。草はすべて干ばつに強く、土壌を所定の位置に保持する強力な短い根を持っています。^[1]

低草草原には2種類の優占植物があり、バッファローグラス（Bouteloua dactyloides）は強くて丈夫な草で、草食動物の大好物です。2つ目はブルーグラマ（Bouteloua gracilis）で、土壌保持に不可欠です。^[7]背の高い草原には、ビッグブルーステムグラス（Andropogen gerardii）、インディアングラス（Sorghastrum nutans ） 、スイッチグラス（Panicum virgatum）、リトルブルーステム（Schizachyrium scoparium）の4種類の優占種があります。ビッグブルーステムグラスは高さ4～8フィートで、バッファローの大好物でした。

「キーストーン種」とは、「そのコミュニティにおいて不釣り合いなほど重要な種」のことである。^[8]大平原のキーストーン種には、バイソンやプレーリードッグなどがある。草原には、鹿、ウサギ、ネズミ、多くの種類の鳥など、他の多くの種が生息している。

グレートプレーンズでは、プレーリードッグはキーストーン種です。プレーリードッグの生息地域と生息していない地域の種の豊富さを比較した研究では、プレーリードッグが植生を変えて他の種の生息地や食物の入手可能性に影響を与えることで、周囲に大きな影響を与えているという明確な証拠が示されています。プレーリードッグは長い草を広範囲に食べているため、グレートプレーンズ内には植物の多様性の大きなモザイクがあります。このモザイクはさまざまな小型哺乳類を支えています。植生を変えることに加えて、プレーリードッグは、サバクワタオオカミ、シマスカンク、シカネズミなどの他の小型哺乳類が隠れ家として使う広大なトンネルシステムを作り出すことで、他の多くの生物の生息地も作ります。キーストーン種の大きな特徴は、他の生物の生息地を作り、変更する能力であり、プレーリードッグがこれを行っていることは明らかです。結論として、プレーリードッグは北米を象徴する動物種です。グレートプレーンズの生態系と構造との密接なつながりにより、この種は生態地域の決定的なキーストーン種となっています。

この生態地域には、オグロメジロプレーリードッグ、オジロメジロプレーリードッグ、ガニソンメジロプレーリードッグなど、数種類のプレーリードッグが生息していますが、最も数が多く分布しているのはオグロメジロプレーリードッグです。

アメリカバイソン（Bison bison）は、かつては大群でグレートプレーンズの草原を歩き回っていました。その総個体数はかつて数千万頭に達し、北米の大半に生息していました。^[9]個体数の減少により、その生態学的影響は大幅に減少しました。バイソンは草食動物として、植物から動物へのバイオマスの主要な変換者として、また栄養素の循環における重要な役割を担っていましたが、その大きな影響力は失われてしまいました。^[10] 彼らの草食習慣は、プレーリードッグなど、今日この地域で観察される生物多様性の多くを確立する上で極めて重要な役割を果たしました。^[9]火とともに、バイソンは草原に蓄積された余分な植物質を除去する役割を担っていました。^[10]死んだ植物質が蓄積すると、種子の発芽が大きく妨げられ、生物多様性が停滞します。余分なバイオマスを一掃することで、平原の植物種の生物多様性が促進され、維持されました。アメリカバイソンはかつてグレートプレーンズの現在の生物多様性の確立と維持の両方において重要な役割を果たしてきましたが、現在も生息するバイソンの個体数は大幅に減少しており、グレートプレーンズの生態地域に生態学的影響はほとんど与えていません。

インディアナコウモリはグレートプレーンズにおける重要な捕食動物です。インディアナコウモリは夜空の下で蛾、蚊、ハエを食べることで生物多様性を維持しています。このコウモリは冬眠のため、冬の間は廃墟となった洞窟や鉱山で眠り、暖かい季節には木の樹皮の下で眠ります。このインディアナコウモリは主に洞窟内での人間の妨害により絶滅の危機に瀕しています。しかし、この種を保護するための支援が進行中です。これらのコウモリをもてなすだけでなく、冬眠期間中は訪問者が洞窟や鉱山に入るのを禁止するゲートが設置されています。インディアナコウモリの個体数を減少させる他の要因を発見するための研究も続いています。^[11]

グレートプレーンズで減少しているもうひとつの種は、スモールホワイトレディススリッパーです。このランはわずか100本しか残っていません。外来種と土地保護主義者は、この個体群の破壊に等しく関与しており、また、人間がこれらの花を摘み取っていることも原因です。スモールホワイトレディススリッパーを救う唯一の有効な保護活動は、制御された火災、周囲の外来植物の除去、スモールホワイトレディススリッパーが再繁殖するのに十分な表面積と栄養分を提供することです。この植物は、菌類と共生関係にあるため、生き残るためには菌類の隣で生育する必要があります。^[12]

• 大平原の植物（北アメリカ）
  • カナダ大平原地域の植物相
• 北アメリカ大平原の草原
• グレートプレーンズ関連トピック
• 米国の温帯草原、サバンナ、低木地帯—米国のバイオームの生態地域と生息地

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