
地下水依存生態系(GDE)とは、存続のために地下水に依存する生態系のことです。地下水とは、地球の表面下に浸透し、土壌の空隙や岩石の亀裂に溜まった水のことです。この過程によって地下水面や帯水層が形成され、これらは地下水の大きな貯蔵庫となります。生態系とは、生物の集まりが環境の非生物的要素(空気、土壌、水、さらには地下水など)と相互作用するものです。いくつかの例外を除いて、さまざまな生態系とそれぞれの地下水との相互作用は、重要でありながら十分に理解されていない関係であり、その管理は河川生態系ほど進んでいません。[ 1 ]
土壌、河川、地下水、植物の木部(または維管束系)に含まれる水の安定同位体の組成を質量分析法を用いて調べ、試料中の質量を測定・分類するとともに、地下水深の変化に関するデータと時間および植物の根のパターンを組み合わせることで、それぞれの生態系における植物による地下水の利用の空間的な変化を時間とともに明らかにすることができる。[ 1 ]
地下水に依存する生態系は、植物の水利用と成長からも推測できます。降雨量の多い地域では、その地域の土壌中の水分貯蔵量に対する生態系の植物の水利用量をモニタリングすることで、地下水への依存度を確認できます。植生による水の利用量が土壌に貯蔵されている水の量を上回る場合、それは地下水利用の強い兆候です。長期にわたる干ばつの地域では、水の流れと植物の成長が継続していることは、地下水に依存する地域であることを強く示唆しています。[ 1 ]
リモートセンシングとは、衛星や航空機で地球をスキャンして情報を取得することです。[ 2 ] GISは、地理データを取得、保存、分析、管理するために設計されたシステムです。[ 3 ]収集されたデータ(標高や地下水位を測定するボーリング孔など)を合わせると、地下水依存生態系がどこにあるのか、どの程度広がっているのかを非常に正確に予測でき、GDEに関するさらなる確認とデータ収集のために適切な地域にフィールド調査を導くことができます。[ 4 ] [ 5 ]
生態系の多様性と、地下水への依存度の個々の変動のため、生態系を厳密に地下水依存型または単に地下水利用型と定義する際には、ある程度の不確実性があります。 [ 6 ] 各生態系は、依存度の程度が異なります。生態系は直接的または間接的に依存している場合があり、[ 7 ]また、季節を通じて地下水利用に変動があります。 [ 1 ]地下水依存型生態系の種類を分類する方法は、地形学的環境および/またはそれぞれの地下水流動メカニズム(深層または浅層)によって分類する方法など、多岐にわたります。 [ 6 ]
湛水のない乾燥地帯から湿潤地帯の陸上環境では、深く根を張った植生が生態系の生産者を支えるために地下水に依存している。深く根を張った植生は、健全な状態を維持し生存するために、地下水が一定またはほぼ一定のレベルを維持することを必要とする。[ 6 ]
湧水は、比較的深い地下水流が地表に湧き上がる自然な湧出物であるため、地下水の継続的な供給に最も大きく依存していると言えるでしょう。 [ 6 ]湧水は、しばしば独特な適応をした植物や動物と関連しています。[ 7 ]

湿地は浅い地下水の流出を必要とし、それは地表の窪みに浸透して流れ込みます。[ 6 ]場合によっては、湿地は不透水層によって通常の地下水位から隔てられた宙水地下水から養分を得ています。[ 8 ]沼地は湿地の一種であり、直接地下水に依存しているわけではありませんが、地下水を涵養域として利用しています。[ 6 ]泥炭地もまた湿地の一種であり、直接地下水に依存しているわけではありませんが、地下水の存在を利用して涵養と浮力を得ています。[ 7 ]

河川は帯水層からの地下水流出を集めます。これは季節的、断続的、または継続的に起こり、乾季の間、地域の水需要を安定させることができます。[ 6 ]
地下水の汲み上げは、大量でも少量でも、その地域の地下水位を低下させ、汲み上げ量が多すぎると帯水層の一部が崩壊し、帯水層が貯留できる水の量を永久的に損なう可能性がある。[ 9 ]
人口密集地の増加に伴い、河口域やその他の水生生態系は汚染の脅威にさらされています。多くの場合、地下水は毒素や、特定の栄養素が過剰に地下水面に浸透することによって汚染される可能性があります。この地下水の汚染は、関連する生態系にさまざまな影響を与える可能性があります。ケープコッドの河口域の場合、地下水の流れの経路にある浄化槽から新たな窒素が流入したことが指摘されています。[ 10 ]水生生態系における窒素レベルの上昇は富栄養化を引き起こす可能性があります。富栄養化とは、栄養素の過剰な導入によって植物が大量に生育し、さまざまな水生生物の死につながるプロセスです。 [ 11 ]
土地の都市化は地下水涵養に大きな影響を与え、森林破壊と都市化は水が実際に浸透して地下水に寄与できる表面積を制限する。[ 12 ]
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