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ピットとマウンドは、撹乱イベントが発生し、風倒によって樹木が根こそぎにされた後に現れる、小さくて持続的な微地形の特徴です。根こそぎにされた木は倒れ、根の塊とそれに関連する土壌マトリックスがあった場所に林床にピットが形成されます。根が腐る期間が経つと、根とともに地面から引き抜かれた関連する土壌マトリックスが地面に落ち、対応するマウンドを形成します。[1]
ピットの形成
上で定義したように、穴は、根や土壌が樹木を垂直に支える力よりも強い圧力が樹木の幹や樹冠にかかり、樹木を倒したときに形成される。この樹木の倒壊は、森林のさまざまな撹乱によって引き起こされる可能性がある。風が樹木を倒す、雪が積もって樹木に過度の重量がかかる、樹木の根が腐って樹木を垂直に支える力がなくなるなどである。土壌の状態も樹木が垂直に立つ能力に影響を与える。湿った土壌は樹木の根が土壌にとどまる力を弱め、乾いた土壌は樹木を所定の位置に維持するのに役立つ。[1] [2]
塚の形成
上で定義したように、マウンドは、平均して穴の形成後 5 年から 10 年で形成される。根塊は、倒れたときに一緒に浮いていた土壌マトリックスが対応する穴の近くの地面に剥がれる程度まで腐敗する必要がある。根塊の腐敗の必要性がこの遅延時間の原因である。より寒冷または乾燥した気候では、腐敗の速度は遅くなり、この遅延時間は長くなる可能性がある。[3] [2]
妨害
障害スケール
ピットアンドマウンドは常に細かい空間スケールで発生し、たった1本の樹木の伐採の結果として発生します。これらは風倒しによって発生するのが一般的ですが、他の要因によって発生することもあります。樹木の枝に大量の雪が積もったり、根が広範囲に腐ったりすることも、樹木が根こそぎ倒れる原因として考えられます。ピットアンドマウンドは、小規模および大規模の森林システムの両方で分析されてきました。これらは、生物多様性と植物の定着にとって重要な土壌撹乱因子および微小場所として機能することが観察されています。[4]
微気候条件
ピットやマウンドは、一般的に、個々の気候や土壌学上の特徴を持っていることが観察されています。マウンドは、一般的に、林床や対応するピットよりも暖かく乾燥していることが観察されています。同様に、ピットは、林床やマウンドよりも寒く、土壌水分含有量が高いことが一般的に確認されています。一般的な観察から例外となる注目すべき例の 1 つは、雪の層が降ったときです。ピットは雪の層によって断熱され、場合によってはマウンドよりも暖かくなることが観察されます。[引用が必要]
丘陵は光合成有効放射(PAR)を最も多く受け、窪地は最も少なく受けます。また、窪地は丘陵よりも落ち葉の量が多く、侵食されやすい傾向があります。[要出典]
栄養含有量と植物の定着
ピットとマウンドの研究では、通常、採取されたピットとマウンドごとに少なくとも5つのサンプリング地点があります。これらの領域は通常、マウンドの上部、ピットの底、マウンドの側面、ピットの端、および乱されていない森林の床領域です。[5] 研究では、ピットとマウンドの両方で、炭素と窒素の比率は森林の床で観察される比率とそれほど変わらないものの、一般に、乱されていない森林の床よりも土壌の炭素と窒素の含有量が低いことが観察されています。[6]
丘陵は一般に栄養分が乏しく、いくつかの理由から、穴に比べて植物の定着が少ないことが観察されている。丘陵は侵食されやすいため、林床や穴よりも不安定である。丘陵の表面には、主に土壌層の鉱物層から根こそぎにされた土が使われているため、有機物はほとんど含まれていない。これに、丘陵の種子沈着率は穴よりも低いという観察結果が加わり、丘陵での植物の定着は起こりにくく、植物にとって問題が多い。[6]
逆に、多くの研究で、種の豊富さと定着した植物の総数は、ピットよりもマウンドの方が統計的に高いことがわかっています。ピット内で発生する落ち葉の蓄積は、そこで発生する種の多様性や定着の欠如に大きな影響を与えることが実験的に判明しました。実際、科学者が落ち葉を取り除き、ピット内の種の定着を監視したところ、多様性と数がマウンドで発生したものと似てきたことがわかりました。複数の研究で、林床では、落ち葉や死んだ有機物の量が多い、または密集していることも、種の多様性の低さに関係していることがわかっています。[7]
生物多様性
大型動物
森林地帯におけるピットやマウンドの存在が大型動物にどのような影響を与えるかについては、ほとんど情報がありません。大型動物は、生息地としての粗い木質残骸や、ピットやマウンドに定着する新しい植物相から恩恵を受けると考えられますが、公表された証拠はありません。[要出典]
注目されている大型動物種の1 つに、ベルギーの低地温帯雨林に生息するミミズがある。調査されたピットとマウンドの微小サイト内の場所によって、ミミズの種分化とバイオマスの両方が異なることが観察された。ピットとマウンドの近くの手つかずの場所は、ピットやマウンドと比較して、種の多様性とバイオマスの量が最も多かった。手つかずの場所には、ピットやマウンドのサンプル サイトには存在しないミミズの種が含まれていた。ピットやマウンドにミミズが少なかった理由の説明として、マウンド内には乾燥した鉱化土壌が多く存在し、樹木が根こそぎにされたため有機物が少なくなったことが挙げられた。調査されたピットには、一般的に非常に湿った土壌に生息することが知られているミミズの 1 種しかいなかった。ピットの微小生息地は、他のほとんどのミミズ種にとって湿度が高く、水分を多く含みすぎていると結論付けられた。 [8]
知識のギャップ
ピットとマウンドのどのような側面を一般化できるか、またそれらが森林のダイナミズムにどのような影響を及ぼしているかは、現在も議論が続いているところです。世界中から科学文献がどんどん出てくるにつれて、ピットとマウンドのどのような側面が、それらが見つかるほとんどすべてのバイオームで発生するかが、より明らかになってきています。現状では、ピットとマウンドに関する知識に関して、森林から森林へと外挿できるほどの科学データは十分ではありません。[要出典]
実験とデータ収集の場所
ピットアンドマウンドとそれが森林の多様性やその他の動態に与える影響に関する科学的知識のほとんどすべては、北半球、特にヨーロッパの遺跡林とカナダ東部およびアラスカ南東部の温帯雨林から得られたものです。ピットアンドマウンドは非常に小規模に発生するため、南半球の森林に異なる形で影響を与える可能性があると言えます。情報が収集されるまでは、不明です。[要出典]
草食動物
ピットとマウンドの大規模な研究は、その地域に草食動物が存在することで影響を受ける可能性があります。草食動物はピットまたはマウンドで育つ特定の苗木を優先的に食べる可能性があり、成長中の植物の最終的な数を歪めることで、それらの苗木がピットまたはマウンドに定着する理由に寄与する可能性のある他の変数を覆い隠します。 [7]
微生物群集
微生物レベルでは、ピットアンドマウンド現象を引き起こす撹乱により、複数の土壌層が隆起して混合されるため、微生物レベルでのより大きな不均一性が生じると推測されます。しかし、ピットアンドマウンドの形成による微生物群とその変化に関する科学的データはほとんどありません。[引用が必要]
森林栽培への影響
管理された森林における人工的または自然なピットやマウンドの創造の影響、およびそれが森林の成長や健全性に与える影響については、科学的データはありません。[要出典]
参考文献
- ^ ab Šamonil, P., Král, K., & Hort, L. (2010). 土壌形成における樹木の根こそぎの役割：批判的文献レビュー。Geoderma、157(3–4)、65-79。
- ^ ab Embleton-Hamann, C. (2004). ピットとマウンドの微細地形の形成に関与するプロセス。Catena, 57(2), 175-188.
- ^ Clinton, Barton D; Baker, Corey R (2000). 「南部アパラチア山脈における壊滅的な風倒木：ピットとマウンドの特徴と初期の植生反応」.森林生態学と管理. 126 (1): 51–60. CiteSeerX 10.1.1.594.2610 . doi :10.1016/s0378-1127(99)00082-1. ISSN 0378-1127.
- ^ Ulanova, Nina G (2000). 「異なる空間スケールでの森林への風倒木の影響: レビュー」.森林生態学と管理. 135 (1–3): 155–167. doi :10.1016/s0378-1127(00)00307-8. ISSN 0378-1127.
- ^ Kabrick, JM ; Meyers, NL; McSweeney, K. (1997). 「ピットとマウンドのマイクロトポグラフィーを推定するためのサンプリング方法の比較」。米国土壌科学会誌。61 (5): 1423–27。Bibcode :1997SSASJ..61.1423K。doi : 10.2136 /sssaj1997.03615995006100050021x。ISSN 0361-5995 。
- ^ ab Liechty, HO, Jurgensen, MF, Mroz, GD, Gale, MR, Liechty, HO, Jurgensen, MF, et al. (1997). ピットとマウンドの地形と、それが老齢林内の炭素、窒素、有機物の貯蔵に与える影響。Canadian Journal of Forest Research、27(12)、1992年。
- ^ ab Peterson, CJ, & Campbell, JE (1993). 原生林における倒木跡と塚の植物群落における微小部位の違いと時間的変化。トーリー植物クラブ紀要、120(4)、451-460。
- ^ Nachtergale、L.;ゲキエール、Ｋ．デ・シュライバー、A.ムイズ、B.ルイサールト、S.ラスト、N. (2002)。 「温帯低地森林の風吹き跡地におけるミミズのバイオマスと種の多様性」。小児生物学。46 (5): 440–451。土井：10.1078/0031-4056-00151。ISSN 0031-4056。