土壌種子バンク

土壌種子バンクは、ほとんどの生態系の土壌内に自然に貯蔵されている種子であり、多くの場合休眠状態にあります。^[1] 土壌種子バンクの研究は、チャールズ・ダーウィンが湖底の土壌サンプルを使用して苗の発生を観察した1859年に始まりました。この主題に関する最初の科学論文は1882年に出版され、さまざまな土壌深度での種子の発生について報告されました。^{[2]雑草種子バンクは、その重要な経済的影響のために}農業科学 で集中的に研究されてきました。土壌種子バンクに関心がある他の分野には、森林再生と修復生態学があります。

ヘンリー・デイヴィッド・ソローは、伐採された森林、特に伐採された木とは異なる種類の木々の遷移を説明する当時の一般的な考えは、種子が土壌で自然に発生したか、何世紀も休眠した後に発芽したというものだと書いている。しかし、彼はこの考えを否定し、風による拡散に適さない重い木の実は動物によって拡散されたと指摘した。^[3]

種子バンクは、特に一年生植物の植物個体群の持続性と密度変動の重要な要因の1つです。^[4] 多年生植物には、新しい植物の形成、新しい土地への移動、または枯死後の再定着を促進する栄養繁殖体があり、撹乱下での持続性という点で種子バンクに類似しています。これらの繁殖体は総称して「土壌芽バンク」と呼ばれ、匍匐茎、根茎、球根の休眠芽と不定芽が含まれます。さらに、土壌ダイアスポアバンクという用語は、シダやコケ類などの非開花植物を含めるために使用できます。^[要出典]

土壌種子バンクは、過去の植生の記憶を提供し、将来の個体群の構造を表すため、植生回復^[5]と種の豊富な植生回復^{[6]のための重要な繁殖源です。 [6]}さらに、種子バンクの組成は環境の変化に対して植生よりも安定していることがよくありますが、^[7]慢性的な窒素沈着により枯渇する可能性があります。^{[8] [9]}多くのシステムでは、土壌種子バンクの密度は植生よりも低いことが多く、^{[4]種子バンクの}種の構成と地上植生の構成には大きな違いがあります。 ^{[10] [11] [12]}さらに、土壌種子バンクと本来のポテンシャルの関係が、植生回復ポテンシャルを測定するための重要なポイントです。^{[13] [14]}干潟などの絶滅危惧種の生息地では、希少種や絶滅危惧種が高密度で生息している可能性があり、種子バンクの構成は環境の変化に対して植生よりも安定していることが多い[7][7]、^[15]

土壌種子バンクは、山火事、壊滅的な天候、農業活動、木材伐採によって撹乱された場所の急速な植生回復、二次遷移として知られる自然のプロセスにおいて重要な役割を果たします。土壌種子バンクは、撹乱後に最初に環境に戻るように特別に適応した種である先駆種によって支配されることがよくあります。 ^[16] 森林生態系と湿地には、永続的な土壌種子バンクを形成する多くの特殊な植物種が含まれています。^[要出典]

土壌種子バンクの不在は一次遷移中の植生の定着を妨げますが、一方で、十分に蓄えられた土壌種子バンクの存在は二次遷移中の種の豊富な生態系の急速な発展を可能にします。^[要出典]

多くの分類群は、土壌種子バンクにおける種子の寿命に応じて分類されている。一過性種の種子は、次の発芽の機会までしか土壌種子バンクで生存できないが、 持続性種の種子は、次の機会よりも長く生存することができ、多くの場合、1年よりもはるかに長く生存できる。土壌で5年以上生存できる種子を持つ種は、長期持続性種子バンクを形成し、種子が通常1年から5年以内に発芽または枯死する種は、短期持続性と呼ばれる。典型的な長期持続性種は、アカザ（シバザクラ）である。その種子は、通常、土壌で最大40年間生存し、まれに1,600年まで生存することがある。^[17] 土壌種子バンクをまったく形成しない種（成熟から秋の最初の雨までの乾季を除く）は、かつては広く分布していた穀物の雑草であったAgrostemma githago ^{（コーンコックル）である。 [要出典]}

種子の寿命は非常に多様で、多くの要因に左右されます。より深く埋められた種子は、より長く生きられる傾向があります。^[18]しかし、100年を超える種はほとんどありません。^[19]一般的な土壌では、種子の寿命はほぼゼロ（土壌に到達するとすぐに発芽するか、それ以前にも発芽する）から数百年までの範囲になります。最も古い生存可能な種子のいくつかは、池の土に埋まっていたハス（Nelumbo nucifera ）の種子でした。これらの種子は、炭素年代測定により約1,200年前のものであると推定されました。 ^[20]ナツメヤシの1つの栽培品種であるユダヤナツメヤシは、2,000年間の偶然の保管の後、2008年に正常に発芽しました。^[21]

最も長く続いている土壌種子生存力試験の一つは、 1879年にミシガン州でジェームズ・ビールによって始められた。この実験では、21種の種子50粒を入れた瓶20本を地中に埋めた。5年ごとに、各種の瓶を1瓶取り出し、栽培室に保管された滅菌土壌のトレイで発芽させた。後に、実験の管理責任が管理人に委譲されると、取り出しの間隔は長くなった。試験開始から100年以上経った1980年に、発芽が観察されたのは、モスモウズイカ（Verbascum blattaria）、コモンモウズイカ（Verbascum thapsus）、コモンアオイ科の植物（Malva neglecta）のわずか3種だけだった^[22] 。土壌シードバンクにおける種子の長期生存を決定するために、他のいくつかの実験も行われている。

ストライガ（魔女の雑草）の種は、他の植物属と比較して土壌中に最も高い種子密度を残すことで知られており、これが侵入能力を高める主な要因となっている。^[28]それぞれの植物は90,000〜450,000個の種子を生産する能力があるが、これらの種子の大部分は生育できない。^[29]季節的な損失後に種子バンクを補充するのに必要な種子を生産できるのは、わずか2つの魔女の雑草だけであると推定されている。 ^[30] 除草剤が登場する前、持続的な種子バンク種の良い例は、ヨーロッパの農地に非常に多く生息し、作物と間違われることもあったケシであった。^[要出典]

種子バンク内のAndrosace septentrionalis個体群の遺伝的構造を 定着した植物と比較した研究では、個体群内の多様性は地上よりも地下の方が高いことが示されました。^{[引用が必要]}