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地理学において、ツンドラ（ / ˈtʌndrə , ˈtʊn- /）は、極寒の気温と短い生育期間によって樹木の成長が阻害される生物群系の一種です。ツンドラには、北極[ 2 ] 、高山[ 2 ]、南極[ 3 ]の3つの地域とそれに伴う種類があります。
ツンドラの植生は、低木、スゲ、イネ科植物、コケ類、地衣類で構成されています。ツンドラの一部の地域では、木が点在しています。ツンドラと森林の間の移行帯（生態学的境界領域）は、森林限界または森林限界として知られています。ツンドラの土壌は窒素とリンが豊富です。[ 2 ]また、土壌には大量のバイオマスと、永久凍土にメタンと二酸化炭素として貯蔵された分解されたバイオマスが含まれており、ツンドラの土壌は炭素吸収源となっています。地球温暖化によって生態系が温暖化し、土壌が融解すると、永久凍土の炭素循環が加速し、土壌に含まれるこれらの温室効果ガスの多くが大気中に放出され、気候変動に寄与するフィードバックサイクルが発生します。
この単語はロシア語の「ту́ндра」（ tundra ）に由来する。英語で tundra が初めて使われたのは 1824 年で、「toundra」と綴られており、フランス語からの借用を示している可能性がある。[ 4 ]ロシア語の語源は不明である。16世紀にサーミ語族で「丘」、「高地の荒地」、「湿地の平原」を意味する「 тундар 」（ tundar）という単語を借用した可能性がある。 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]一部の資料では、フィンランド語の「木のない平原」を意味するtunturi に由来するとしている。[ 4 ] [ 7 ]
北極ツンドラは、北半球のタイガ帯の北に位置する北極圏にあります。「ツンドラ」という言葉は通常、下層土が永久凍土、つまり永久に凍った土壌である地域のみを指します。（一般的に樹木のない平原を指す場合もあり、その場合は北サプミも含まれます。）永久凍土ツンドラには、ロシア北部とカナダの広大な地域が含まれます。[ 2 ]極地ツンドラには、永久凍土地域のンガナサン族やネネツ族（およびサプミのサーミ人）など、主に遊牧生活を送るトナカイ飼育民が数多く暮らしています。
北極ツンドラには荒涼とした景観の地域があり、年間を通してほとんど凍結しています。[ 8 ]そこの土壌は25～90cm （10～35インチ）下まで凍結しているため、樹木が生育することは不可能です。その代わりに、むき出しで時には岩だらけの土地には、コケ、ヒース（ツツジ科のクロウベリーやクロクマコケモモなど）、地衣類といった背の低い北極植物しか生育できません。[ 7 ] [ 9 ]
極地ツンドラ地帯には、冬と夏の二つの主要な季節があります。冬は非常に寒く、暗く、風が強く、平均気温は約-28 ℃（-18 °F）ですが、時には-50 ℃（-58 °F）まで下がることもあります。ただし、ツンドラ地帯の極寒の気温は、一般的に、さらに南にあるタイガ地帯で経験されるほど低くはなりません（例えば、ロシア、カナダ、アラスカの最低気温は、森林限界より南の地域で記録されています）。夏には気温がやや上昇し、季節的に凍結していた表土が溶けて、地面は非常に湿った状態になります。暖かい時期には、ツンドラ地帯は湿地、湖、沼、小川で覆われます。一般的に、夏の昼間の気温は約12 ℃（54 °F）まで上昇しますが、 3 ℃（37 °F）まで、あるいは氷点下まで下がることもよくあります。北極圏のツンドラ地帯は、生息地保全プログラムの対象となることがある。カナダとロシアでは、これらの地域の多くが国家生物多様性行動計画によって保護されている。
北極ツンドラは風が強く、風速はしばしば50～100 km/h (31～62 mph)を超える。また、極地砂漠でもあり、年間降水量はわずか約150～250 mm (6～10インチ)である（夏が通常、降水量が最大となる季節）。降水量は少ないが、蒸発量も比較的少ない。夏の間、永久凍土は植物が成長し繁殖できる程度に融解するが、その下の地面は凍っているため、水はそれ以上下に沈むことができず、水は夏の間見られる湖や湿地を形成する。植生や地形の性質によって、燃料の蓄積と山火事の自然なパターンが変化する。アラスカでの研究では、火災発生間隔 (FRI) は通常150～200年で変化し、乾燥した低地は湿潤な高地よりも頻繁に燃えることが示されている。[ 10 ]
ツンドラの生物多様性は低く、維管束植物は1,700種、陸生哺乳類はわずか48種しか見られませんが、毎年何百万もの鳥が湿地を目指して渡ってきます。[ 11 ]また、魚類も少数生息しています。個体数の多い種は少数です。北極ツンドラの注目すべき植物には、ブルーベリー（Vaccinium uliginosum）、クロウベリー（Empetrum nigrum）、トナカイゴケ（Cladonia rangiferina）、リンゴンベリー（Vaccinium vitis-idaea）、ラブラドールティー（Rhododendron groenlandicum）などがあります。[ 12 ]注目すべき動物には、トナカイ（カリブー）、ジャコウウシ、ホッキョクウサギ、ホッキョクギツネ、シロフクロウ、ライチョウ、アカハタネズミ、レミング、蚊、[ 13 ]さらには海に近いホッキョクグマもいる。 [ 12 ] [ 14 ]ツンドラには、カエルやトカゲなどの変温動物はほとんどいない。
北極圏のツンドラ地帯は厳しい気候のため、石油、天然ガス、ウランなどの天然資源が豊富な地域であっても、これまで人間の活動はほとんど見られなかった。しかし近年、アラスカ、ロシア、そして世界の他の地域では状況が変わり始めている。例えば、ヤマロ・ネネツ自治管区はロシアの天然ガスの90%を生産している。
ツンドラに対する深刻な脅威は、永久凍土の融解を引き起こす気候変動です。人間の時間スケール（数十年または数世紀）で特定の地域の永久凍土が融解すると、そこに生息できる種が根本的に変化する可能性があります。[ 15 ]また、道路やパイプラインなど、永久凍土の上に建設されたインフラにも大きなリスクをもたらします。
枯れた植生や泥炭が堆積している場所では、山火事の危険性がある。例えば、 2007年にアラスカのブルックス山脈の北斜面で1,039 km 2 (401平方マイル)のツンドラが燃えた。[ 16 ]このような出来事は、地球温暖化の結果であると同時に、地球温暖化に寄与する可能性がある。[ 17 ]
永久凍土の融解による炭素排出は、融解を促進する温暖化に寄与し、気候変動の正のフィードバックとなる。温暖化は北極の水循環も強化し、温暖な雨量の増加は永久凍土の融解深度を増加させるもう一つの要因である。[ 18 ]
IPCC第6次評価報告書では、永久凍土から放出される二酸化炭素とメタンは、1 ℃（ 1.8°F）の温暖化につき、二酸化炭素換算で140億～1750億トン（1.4×10¹⁰～1.72×10¹¹ロングトン、 1.5×10¹⁰～1.93×10¹¹ショートトン）に相当すると推定されている。[ 19 ]比較のために、2019年までに、 人為的な二酸化炭素の年間排出量は、約400億トン（3.9 × 10¹⁰ロングトン、4.4 × 10¹⁰ショートトン）に達した。[ 19 ] 2018 年の展望記事では、地球温暖化が約2 °C (3.6 °F)に達したときに気候システムの転換点が活性化すると議論されており、この閾値では、永久凍土の融解により 2100 年までに地球の気温がさらに0.09 °C (0.16 °F)上昇し、その範囲は0.04～0.16 °C (0.07～0.29 °F)になると示唆されている[ 20 ]
南極ツンドラは、南極大陸と、サウスジョージア島、サウスサンドイッチ諸島、ケルゲレン諸島など、南極および亜南極のいくつかの島々に分布しています。南極大陸の大部分は寒冷で乾燥しているため植生が生育できず、大陸の大部分は氷原または寒冷砂漠に覆われています。しかし、大陸の一部、特に南極半島には、植物が生育できる岩石質の土壌の地域があります。現在の植物相は、約300～400種の地衣類、100種の蘚類、25種の苔類、そして約700種の陸生および水生藻類で構成されており、これらは大陸沿岸の露出した岩や土壌の地域に生息しています。南極大陸に自生する2種類の顕花植物、ナンキョクヘアグラス（Deschampsia antarctica）とナンキョクパールワート（Colobanthus quitensis）は、南極半島の北部と西部に分布している。[ 21 ]
北極ツンドラとは対照的に、南極ツンドラには大型哺乳類がほとんど生息していない。これは主に、南極ツンドラが他の大陸から物理的に隔絶されているためである。アザラシやペンギンなどの海洋哺乳類や海鳥は海岸付近に生息しており、ウサギやネコなどの小型哺乳類は、亜南極の島々に人間によって持ち込まれたものである。
アンティポデス亜南極諸島ツンドラは、南太平洋のツンドラ生態地域で、バウンティ諸島、オークランド諸島、アンティポデス諸島、キャンベル諸島、マッコーリー島が含まれます。[ 22 ]この生態地域固有の種には、亜南極に生息する唯一のランであるウインドヘルメットラン（Corybas dienemus）と溝付きヘルメットラン（Corybas sulcatus ）、ロイヤルペンギン、アンティポデスアホウドリが含まれます。[ 22 ]
パタゴニア西海岸のマゼラン湿原をツンドラとみなすべきかどうかについては、多少の曖昧さがある。 [ 23 ]チリの植物地理学者エドムンド・ピサーノは、低温が植物の成長を制限する鍵であると考え、それをツンドラ（スペイン語：tundra Magallánica ）と呼んだ。 [ 23 ]その後、より最近のアプローチでは、それを温帯草原と認識し、南のツンドラを南極大陸沿岸部とその島々に限定している。[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]
高山ツンドラには、高地の気候と土壌が樹木の成長を阻害するため、樹木は存在しません。[ 28 ] : 51高山ツンドラの寒冷な気候は、低い気温によって引き起こされ、極地の気候に似ています。高山ツンドラは一般的に北極の土壌よりも排水性が良いです。[ 9 ]高山ツンドラは、樹木限界線より下で亜高山林に移行します。森林とツンドラの移行帯に存在する矮性林は、クルムホルツとして知られています。高山ツンドラは、木本植物の侵入の影響を受ける可能性があります。[ 29 ]
高山ツンドラは世界中の山岳地帯に分布しています。高山ツンドラの植物相は、多年生草本、スゲ、草本、クッション植物、コケ類、地衣類など、地面近くに生える植物が特徴です。[ 30 ]この植物相は、低温、乾燥、紫外線、短い生育期間など、高山環境の厳しい条件に適応しています。
ツンドラ気候は通常、ケッペンの気候区分ETに該当し、これは少なくとも1か月は平均気温が雪を溶かすのに十分な高さ（0 °C（32 °F） ）であるが、平均気温が10 °C（50 °F）を超える月がない局地気候を意味する。[ 31 ]寒冷限界は一般的に永久氷雪のEF気候に該当し、温暖夏限界は一般的に樹木の極方向または高度限界に対応し、[ 32 ]そこから亜寒帯気候Dfd、Dwd、Dsd （シベリアの一部のような極寒の冬）、アラスカ、カナダ、スカンジナビアの山岳地帯、ヨーロッパロシア、西シベリアに典型的なDfc（数ヶ月間凍結する寒い冬）へと移行する。[ 33 ]
降水量、極端な気温、相対的な湿潤期と乾燥期を含むETカテゴリーの気候の多様性にもかかわらず、このカテゴリーは細分化されることはほとんどありません。冷たい大気中の水の蒸気圧が低いため、降雨と降雪は一般的にわずかですが、原則として潜在蒸発散量は非常に低く、低緯度および中緯度の砂漠に典型的な降水量がある場所でも、沼地や湿原の湿った地形が存在します。[ 7 ]自生ツンドラのバイオマス量は、降水量よりも局所的な気温に大きく依存します。[ 34 ]
ツンドラ。