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湿地は、地表被覆植物が恒久的に数年または数十年にわたって、あるいは季節的に短期間のみ水に浸かっている、特徴的な半水生 生態系です。浸水により、特に土壌で酸素不足（無酸素）状態が発生します。[1]湿地は水域と乾燥地の移行帯を形成し、植生の根が酸素不足の浸水土壌に適応しているため、他の陸上または水生生態系とは異なります。[2]湿地はすべての生態系の中で最も生物学的多様性に富むと考えられており、多種多様な水生および半水生植物や動物の生息地となっており、植物が硝酸塩やリン酸塩などの余分な栄養素を除去することで水質が改善されることがよくあります。
湿地は南極大陸を除くすべての大陸に存在します。[3]湿地の水は、淡水、汽水、または塩水のいずれかです。[2]湿地の主な種類は、優占植物と水源に基づいて定義されます。たとえば、沼地は、葦、ガマ、スゲなどの抽水草本植物が優占する湿地です。沼地は、樹木や低木などの木本植物が優占します（ただし、ヨーロッパの葦沼は樹木ではなく葦が優占しています）。マングローブ林は、塩水に耐えられるように進化した塩生木本植物であるマングローブのある湿地です。
水源によって分類される湿地の例には、海の潮汐が水源である潮汐湿地、潮汐と河川の混合水が水源である河口、氾濫原が水源である河川や湖の氾濫からの余剰水が水源である沼地や春季池などがある。[1] [4]世界最大の湿地には、アマゾン川流域、西シベリア平野、[5]南アメリカのパンタナール、[ 6]ガンジス川-ブラマプトラ川デルタのシュンダルバンスがある。[7 ]
湿地は、人々に利益をもたらす多くの生態系サービスに貢献しています。これには、例えば、水の浄化、海岸線の安定化、暴風雨からの保護、洪水制御が含まれます。さらに、湿地は炭素（炭素固定および隔離と呼ばれるプロセス）やその他の栄養素や水質汚染物質を処理して凝縮します。湿地は、特定の湿地に応じて、炭素のシンクまたはソースとして機能することができます。炭素のシンクとして機能する場合、気候変動の緩和に役立ちます。ただし、湿地は、浸水したデトリタスの嫌気性分解によりメタン排出の重要な発生源になる可能性があり、一部の湿地は亜酸化窒素を排出します。[8] [9]
人間は、石油やガスの採掘、インフラの建設、家畜の過剰放牧、乱獲、浚渫や排水を含む湿地の改変、栄養塩汚染、水質汚染などによって湿地をかき乱し、損傷している。[10] [11] 2005年のミレニアム生態系評価によると、環境悪化は地球上の他のどの生態系よりも湿地を脅かしている。 [12]湿地の生態学的健全性を評価する方法は存在する。これらの方法は、湿地が提供できる機能に対する一般の認識を高めることで、湿地の保全に貢献してきた。 [13] 1971年以来、国際条約に基づく作業により、「国際的に重要な湿地」を特定し保護することを目指している。
定義と用語
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技術的な定義
湿地の簡略化された定義は、「通常、水で飽和している土地の領域」です。[14]より正確には、湿地は「水が土壌を覆っているか、一年中または生育期を含む一年のさまざまな期間、土壌の表面またはその近くに存在する」領域です。[15]暴風雨の後に水たまりができる土地は、その土地が濡れていても、必ずしも「湿地」とは見なされません。湿地には独特の特徴があります。一般的に、湿地は水位とそこに生息する植物の種類に基づいて、他の水域または地形と区別されます。具体的には、湿地は、水生植物を支えるのに十分な期間、毎年地表またはその近くで地下水位があるという特徴があります。[16] [17]
より簡潔な定義は、湿性土壌と水生植物からなる群落である。[1]
湿地は、陸地と水域の移行帯として説明されることもある。 [18]湿地は「陸上生態系と水生生態系の境界に存在し、本質的には互いに異なるが、両方に大きく依存している」。[11]
環境に関する意思決定では、規制や政策の決定を行うために合意される定義のサブセットが存在します。
ラムサール国際湿地保全条約では、湿地は次のように定義されています。[19]
- 第 1.1 条: 「湿地とは、沼地、湿原、泥炭地または水域のことで、自然か人工か、恒久的か一時的かを問わず、水が静止しているか流れているか、淡水、汽水または塩水であるかを問わず、干潮時の水深が 6 メートルを超えない海水域を含む。」
- 第2条1項：「[湿地]には、湿地に隣接する河岸地帯および沿岸地帯、ならびに湿地内にある干潮時に6メートルを超える深さの島または海水域が含まれる場合がある。」
湿地の生態学的定義は、「水による浸水によって嫌気性および好気性のプロセスが支配的な土壌が形成され、その結果、生物、特に根のある植物が洪水に適応することを余儀なくされる生態系」である。[1]
湿地の正確な法的定義が求められることもある。米国政府の規制に用いられる定義は次の通りである。「「湿地」という用語は、通常、飽和した土壌条件での生活に適応した植物の繁茂を支えるのに十分な頻度と期間で地表水または地下水によって浸水または飽和し、通常の状況では実際にそのような植物の繁茂を支える地域を意味する。湿地には一般に沼地、湿原、泥沼、および同様の地域が含まれる。」[20]
これらの定義やその他の定義では、目的に関係なく、水文学（浅い水域、水に浸かった土壌）が強調されています。湿地の水文学によって制御される土壌特性や植物や動物は、定義の追加要素となることがよくあります。[21]
種類
湿地は潮汐の影響を受けるもの（潮の満ち引きがある）と受けないものの2種類があります。[ 15]湿地の水は淡水、汽水、塩水、アルカリ性のいずれかです。[2]湿地には主に4つの種類があります。沼地、湿原、泥炭地、湿原（泥炭地や湿原は泥炭地の一種です）です。湿地の種類として湿原や水生生態系を認める専門家もいます。[1]サブタイプにはマングローブ林、湿原、湿原、氾濫原、[1] 泥炭地、春季池、シンクなどが含まれます。[22]
オーストラリアでは、湿地を種類別に分類するために、海洋および沿岸域湿地、内陸湿地、人工湿地の3つのグループが使用されています。 [23]米国では、カワルダン分類システム[24]と水文地形（HGM）分類システムが最もよく知られています。カワルダン分類システムには、海洋（海洋関連）、河口（海洋と河川の混合関連）、河川（河川内）、湖沼（湖に関連する）、および湖沼（内陸の非潮汐生息地）の5つの主要な湿地タイプが含まれます。
泥炭地
泥炭地は、豊かな植物の成長と、（無酸素状態下での）枯れた植物のゆっくりとした分解により有機泥炭が蓄積される、独特な種類の湿地です。泥炭地は、沼地、湿原、湿地とも呼ばれます。
湿地名
湿地システムの名称のバリエーション:
湿地の中には、北米北部の平原のプレーリーポットホール、米国南東部のポコシン、カロライナ湾、ベイガル[25] [26]、アルゼンチンのマリーン、ヨーロッパとカリフォルニアの地中海季節池、アイルランドのターロー、オーストラリアのビラボンなど、地域特有の名前を持つものもあります。
場所
温度帯別
湿地は世界中のさまざまな気候の場所に見られます。[15]温度は湿地の場所によって大きく異なります。世界の湿地の多くは、北極または南極と赤道の中間の温帯にあります。これらの地域では、夏は暖かく、冬は寒いですが、気温は極端ではありません。メキシコ湾沿いなどの亜熱帯地域の湿地では、平均気温が11 °C（52 °F）になることがあります。熱帯の湿地は、年間の大部分でこれよりはるかに高い気温にさらされます。アラビア半島の湿地の気温は50 °C（122 °F）を超えることがあり、そのためこれらの生息地は急速に蒸発することになります。極地気候の北東シベリアでは、湿地の気温が-50 °C（-58 °F）まで下がることがあります。北極および亜北極地域の泥炭地は永久凍土を断熱し、夏季の融解を遅らせたり防いだりするとともに、永久凍土の形成を促します。[27]
降水量別
湿地の降水量は、その地域によって大きく異なります。ウェールズ、スコットランド、アイルランド西部の湿地では、通常、年間約 1,500 mm (59 インチ) の降水量があります。[引用が必要]東南アジアの一部の地域では、大雨が発生すると、最大 10,000 mm (390 インチ) の降水量になることがあります。[引用が必要]より乾燥した地域では、年間降水量が 180 mm (7.1 インチ) しかない湿地も存在します。[引用が必要]
時間的変化: [28]
一部のセグメントでは表面流が発生し、他のセグメントでは地下流が発生する可能性があります。
プロセス
湿地は、地形、水文学、植生、および人間の関与を含むその他の要因における地域的差異により、大きく異なります。その他の重要な要因には、肥沃度、自然撹乱、競争、草食動物、埋没、塩分などがあります。[1]泥炭が蓄積すると、沼地や湿原が発生します。
水文学
湿地を形成する最も重要な要因は水文学、つまり洪水です。洪水の持続時間、または地下水による土壌の長期にわたる飽和によって、湿地に水生植物、湿地植物、または沼地 植物が存在するかどうかが決まります。その他の重要な要因には、土壌の肥沃度、自然撹乱、競争、草食動物、埋没、塩分などがあります。 [1]死んだ植物からの泥炭が蓄積すると、沼地や湿原が形成されます。
湿地水文学は、地表水と地下水の空間的および時間的な分散、流れ、および物理化学的特性に関連しています。湿地への水文学的流入源は、主に降水、地表水（塩水または淡水）、および地下水です。水は、蒸発散、表面流と潮汐、および地下水の流出によって湿地から流出します。水力学（湿地を通過または湿地から流出する水の動き）は、湿地内の水収支と貯水を制御することで、水位周期（水位の時間的変動）に影響を与えます。[29]
湿地の水文学と水質化学は、景観特性によって左右されます。水中のO 2とCO 2 の濃度は、気温、大気圧、空気との混合（風や水流による）によって決まります。湿地内の水質化学は、pH、塩分、栄養素、伝導率、土壌組成、硬度、水源によって決まります。水質化学は、景観や気候地域によって異なります。湿地は一般に鉱物栄養性（水に土壌からの溶解物質が含まれる）ですが、降水のみで水が供給される 降水栄養性の湿原は例外です。
湿原の水の大半は降水と大気中の湿気から得られるため、その水のミネラルイオン組成は通常低い。対照的に、地下水や潮汐によって供給される湿原では、溶解した栄養素とミネラルの濃度がより高い。
湿原の泥炭地は降水量と地下水の両方からさまざまな量の水を受け取るため、その水質化学特性は、溶解したミネラルの含有量が少ない酸性から、カルシウムとマグネシウムの蓄積が多いアルカリ性までさまざまです。[30]
塩分の役割
塩分濃度は湿地の水質化学に大きな影響を与え、特に沿岸湿地[1] [31]や降水量不足の乾燥・半乾燥地域で顕著です。自然の塩分濃度は地下水と表層水の相互作用によって調節されており、人間の活動によって影響を受ける可能性があります。[32]
土壌
炭素は湿地内で循環する主要な栄養素です。硫黄、リン、炭素、窒素などの栄養素のほとんどは湿地の土壌に含まれています。土壌の嫌気呼吸と好気呼吸は、炭素、水素、酸素、窒素の栄養循環に影響を与え、 [33]リンの溶解度にも影響を与え、 [34]水中の化学的変化に寄与しています。pH と塩分伝導率が低い湿地は酸性硫酸塩の存在を反映している可能性があり[35]、平均的な塩分レベルの湿地はカルシウムやマグネシウムの影響を強く受けます。湿地の生物地球化学的プロセスは、酸化還元電位の低い土壌によって決まります。[36]
生物学
湿地システムの生命体には、植物（フローラ）、動物（ファウナ）、微生物（バクテリア、菌類）が含まれます。最も重要な要素は、湿地の洪水の持続時間です。[1]その他の重要な要因には、水または土壌の肥沃度と塩分濃度があります。湿地に流入する水の化学的性質は、水源、水が流れる地質学的物質[37]、および標高の高い場所の土壌と植物の有機物から排出される栄養素によって異なります。[38]植物と動物は、季節によって、または洪水の状況に応じて湿地内で変化する可能性があります。
フローラ
世界中の湿地系には、主に4つの水生植物のグループが存在します。 [39]
水没湿地植物は、塩水と淡水のどちらの条件でも生育することができます。水中に花を咲かせる種もあれば、花が水面に届くように長い茎を持つ種もあります。[40]水没種は在来動物の食料源や無脊椎動物の生息地となり、また濾過機能も持っています。例としては、海草やアマモが挙げられます。
浮遊水草または浮遊植物は、通常、ウキクサ亜科（ウキクサ）の植物のように小さいです。ガマ（Typha spp.）、スゲ（Carex spp.）、オオバコ（Peltandra virginica）などの浮遊植物は、水面より上に浮かび上がります。
樹木や低木が飽和土壌の植物被覆の大部分を占める場合、その地域はほとんどの場合沼地と呼ばれます。[1]沼地の高地境界は、部分的に水位によって決定されます。これはダムによって影響を受ける可能性があります。 [41]五大湖周辺のヨーロッパカエデ沼地のように、沼地の中には単一の種が優占するものもあります。[42]アマゾン川流域の沼地のように、他の沼地には、多数の異なる樹種が生息しています。[43]他の例としては、ヒノキ（Taxodium）沼地やマングローブ沼地などがあります。
動物相
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多くの魚種は湿地生態系に大きく依存しています。[44] [45]米国の商業用魚介類の75％は、生存のために河口のみに依存しています。 [46]熱帯魚種は、重要な孵化場と育成場としてマングローブを必要とし、食料としてサンゴ礁システムを必要とします。
カエルやサンショウウオなどの両生類は、繁殖と採餌のために陸上と水中の両方の生息地を必要とします。両生類は大草原の窪地やカロライナ湾のような窪地湿地に生息することが多いため、これらの孤立した湿地のつながりは地域個体群の重要な制御手段です。[47]オタマジャクシは藻類を食べますが、成体のカエルは昆虫を食べます。カエルは薄い皮膚が周囲の環境から栄養素や毒素を吸収し、不利な環境や汚染された環境条件下では絶滅率が上昇するため、生態系の健全性の指標として使用されることがあります。[48]
ヘビ、トカゲ、カメ、アリゲーター、ワニなどの爬虫類は、一部の地域の湿地帯ではよく見られます。米国南東部の淡水湿地帯では、アリゲーターがよく見られ、淡水ワニの一種は南フロリダに生息しています。フロリダのエバーグレーズは、ワニとアリゲーターが共存する世界で唯一の場所です。[49]イリエワニは河口やマングローブに生息し、オーストラリア東海岸沿いで見ることができます。[50] カミツキガメは、湿地帯で見られる多くの種類のカメの1つです。[51]
湿地の哺乳類[53]には、ビーバー[56]、ヌートリア、沼地ウサギ、フロリダパンサー[57 ] 、ヘラジカなどの大型草食動物や頂点捕食動物に加えて、ハタネズミ、コウモリ[54] 、[マスクラット[ 55]、カモノハシなどの多数の小型・中型の種が含まれます。湿地は、草食動物の食物となる種子、ベリー類、その他の植物が豊富であることから多くの哺乳類を引き付け、また捕食動物の獲物となる無脊椎動物、小型爬虫類、両生類の個体数も豊富です。[58]
湿地の無脊椎動物には、水生昆虫（トンボ、水生昆虫や甲虫、ユスリカ、蚊など）、甲殻類（カニ、ザリガニ、エビ、微小甲殻類など）、軟体動物（ハマグリ、ムール貝、カタツムリなど）、蠕虫（多毛類、貧毛類、ヒルなど）などが含まれます。無脊椎動物は湿地に生息する既知の動物種の半分以上を占めており、植物と高等動物（魚類や鳥類など）を結ぶ主要な食物連鎖のつながりであると考えられています。[59]
湿地の水は酸素が少なく、頻繁に洪水と乾燥（潮汐湿地では毎日、一時的な池や氾濫原では季節的に）が起こるため、多くの無脊椎動物が湿地に生息できず、そのため湿地の無脊椎動物相は他の種類の生息地（小川、サンゴ礁、森林など）よりも多様性に欠けることが多い。[要出典]
湿地無脊椎動物の中には、捕食魚がいない生息地で繁殖するものもある。多くの昆虫は、水生幼虫（若虫、幼虫）としてのみ湿地に生息し、飛翔する成虫は高地の生息地に生息し、産卵のために湿地に戻る。[引用が必要]
生態系サービス
湿地の地理的・地形的位置に応じて、[60]湿地が果たす機能は、複数の生態系サービス、価値、利益を支えることができます。国連ミレニアム生態系評価とラムサール条約では、湿地全体が以下の分野で生物圏の重要性と社会的重要性を持っていると説明されています。[61]
ラムサール条約によれば：[要出典]
手つかずの、自然に機能する湿地が社会に提供する生態系サービスの経済的価値は、湿地を「より価値の高い」集約的な土地利用に転換することで得られると思われる利益よりもはるかに大きい場合が多い。特に、持続不可能な利用による利益は、社会全体で共有されるのではなく、比較的少数の個人や企業に行き渡ることが多いためである。
これらの湿地生態系サービスを置き換えるには、浄水場、ダム、堤防、その他のハードインフラ に莫大な金額を費やす必要があり、サービスの多くは置き換えることが不可能です。
貯水池と洪水対策
氾濫原と閉鎖窪地湿地は、貯水池や洪水防御の機能を果たすことができる。氾濫原の湿地システムは、主要河川の源流から下流にかけて形成される。「主要河川の氾濫原は自然の貯水池として機能し、余分な水を広範囲に拡散させ、その深さと速度を低下させる。小川や河川の源流に近い湿地は、雨水の流出や春の雪解けを遅らせ、土地から直接水路に流れ込まないようにすることができる。これにより、下流で突然の被害をもたらす洪水を防ぐことができる。」[46]
広い氾濫原を形成する著名な河川システムとしては、ナイル川、ニジェール川内陸デルタ、ザンベジ川氾濫原、オカバンゴ川内陸デルタ、カフエ川氾濫原、バングウェル湖氾濫原（アフリカ）、ミシシッピ川（米国）、アマゾン川（南米）、揚子江（中国）、ドナウ川（中央ヨーロッパ）、マレー・ダーリング川（オーストラリア）などがあります。
地下水の補給
地下水の補給は、例えば沼地、湿地、地下のカルスト地形や洞窟の水文システムによって達成できる。湿地で目に見える表層水は、大気中の水（降水）や地下水も含む全体的な水循環の一部に過ぎない。多くの湿地は地下水と直接つながっており、地下水の量と質の両方を調節する重要な役割を果たす。石灰岩のような浸透性の基質を持つ湿地や、地下水位が非常に変化に富み変動しやすい地域にある湿地は、地下水の補給や水の再涵養において特に重要な役割を果たしている。[62]
多孔質の基質により、水は土壌とその下の岩石を通り、世界の飲料水の大部分の供給源である帯水層に浸透します。湿地は、周囲の地下水位が低いときには水源補充エリアとして、また高いときには排水ゾーンとして機能します。
海岸線の安定化と暴風雨対策
マングローブ、サンゴ礁、塩性湿地は海岸線の安定化と暴風雨からの保護に役立ちます。潮汐および潮間帯湿地システムは沿岸地域を保護し、安定化させます。[63] サンゴ礁は沿岸海岸線の保護バリアを提供します。マングローブは沿岸地域を内側から安定させ、海岸線とともに移動して水域の境界に隣接したままになります。これらのシステムが嵐や高潮に対して持つ主な保全上の利点は、波と洪水の速度と高さを減らす能力です。
英国は、管理された海岸再編の概念を導入し始めた。この管理技術は、応用工学ではなく、自然湿地の修復を通じて海岸線を保護するものである。東アジアでは、沿岸湿地の埋め立てによって沿岸域が広範囲に変化し、沿岸湿地の最大65%が沿岸開発によって破壊された。[64] [65]ハリケーンの影響と湿地が自然に提供する嵐からの保護を比較したある分析では、このサービスの価値は1ヘクタールあたり年間33,000米ドルと予測された。[66]
浄水
氾濫原、閉鎖窪地湿地、干潟、淡水湿地、塩性湿地、マングローブ林は水の浄化に寄与する。湿地は堆積物と栄養素の両方を循環させ、時には陸上生態系と水生生態系の間の緩衝帯として機能する。湿地植生の自然な機能は、周囲の景観から流出する水に含まれる栄養素の吸収、貯蔵、および（硝酸塩の場合）除去である。[67]
降雨と地表流出は土壌浸食を引き起こし、浮遊堆積物を水路に運び、水路を通過します。粘土、シルト、砂、砂利、岩石など、あらゆる種類の堆積物が浸食によって湿地系に運ばれる可能性があります。湿地の植生は物理的な障壁として機能し、水の流れを遅くして、短期間または長期間にわたって堆積物を閉じ込めます。浮遊堆積物には重金属が含まれている可能性があり、湿地が堆積物を閉じ込める際にそれらも保持されます。
湿地システムが栄養素を貯蔵または除去し、堆積物を捕捉する能力は非常に効率的かつ効果的ですが、各システムには限界があります。肥料の流出、下水処理、または非点源汚染からの栄養素の過剰投入は富栄養化を引き起こします。森林伐採による上流の浸食は湿地を圧倒し、湿地の面積を縮小させ、過剰な堆積負荷によって生物多様性の劇的な損失を引き起こす可能性があります。
廃水処理
人工湿地は廃水処理のために造られます。自然の湿地を利用してある程度の下水処理を行っている例としては、インドのコルカタにある東コルカタ湿地が挙げられます。この湿地は 125 平方キロメートル (48 平方マイル) の広さがあり、コルカタの下水処理に使用されています。廃水に含まれる栄養素は、養魚場や農業に役立っています。
人工湿地は、下水、中水、雨水流出、または産業廃水を処理するための人工湿地です。[68] [69]また、採掘後の干拓地用として、または土地開発で失われた自然地域の緩和策として設計されることもあります。人工湿地は、植物、土壌、生物の自然機能を利用して廃水を二次処理する人工システムです。処理する廃水の種類に応じて、人工湿地の設計を調整する必要があります。人工湿地は、集中型と分散型の両方の廃水処理システムで使用されています。浮遊物質または可溶性有機物（生化学的酸素要求量および化学的酸素要求量として測定）が大量にある場合は、一次処理が推奨されます。[70]
天然湿地と同様に、人工湿地もバイオフィルターとして機能し、水中のさまざまな汚染物質（有機物、栄養素、病原体、重金属など）を除去することができます。人工湿地は、浮遊物質、有機物、栄養素（窒素とリン）などの水質汚染物質を除去するように設計されています。 [70]人工湿地では、あらゆる種類の病原体（細菌、ウイルス、原生動物、蠕虫など）がある程度除去されると予想されます。地下湿地は、表面湿地よりも病原体の除去効果が高いです。 [70]生物多様性の貯蔵庫
湿地システムの豊かな生物多様性は、ラムサール条約と世界自然保護基金によって促進され、焦点となっている。[71]生物多様性を維持することの影響は、雇用創出、持続可能性、コミュニティの生産性を通じて地域レベルで見られる。良い例は、カンボジア、ラオス、ベトナムを流れ、5,500万人以上の人々を支えているメコン川下流域である。
乱獲されている重要な魚種である[72]ピラムタバナマズ（Brachyplatystoma vaillantii）は、アマゾン川の河口近くの生育地から海抜400メートル（1,300フィート）のアンデス支流の産卵地まで3,300キロメートル（2,100マイル）以上を移動し、その経路に沿って植物の種子を散布します。
干潟は、種の数が少ないにもかかわらず、一部の湿地と同程度の生産性を誇っています。泥の中に豊富に生息する無脊椎動物は、渡り鳥の食料源となっています。[73]
干潟、塩性湿地、マングローブ、海草床は、種の豊富さと生産性の両方において高いレベルを誇り、多くの商業用魚類資源にとって重要な育成地となっています。
多くの種の個体群は、湿地が他の水源から物理的に隔離された長い期間に渡って存在してきたため、地理的に1つまたは少数の湿地系にのみ限定されています。例えば、ロシアのバイカル湖のセレンガ川デルタには固有種が多く生息しており、生物多様性のホットスポットとして世界でも最も生物多様性に富んだ湿地の1つとされています。[74]
湿地製品
湿地は、個人や商業用に収穫できるさまざまな植物やその他の生態系産物を自然に生産します。[75]多くの魚は、そのライフサイクルのすべてまたは一部が湿地システム内で発生します。淡水魚と海水魚は約10億人のタンパク質の主な供給源であり[76]、さらに35億人のタンパク質摂取量の15％を占めています。[77]湿地システムで見つかるもう1つの主食は米です。これは、世界の総カロリー数の5分の1の割合で消費される人気の穀物です。水田が風景の大部分を占めるバングラデシュ、カンボジア、ベトナムでは、米の消費量が70％に達します。[78]カリブ海とオーストラリアのいくつかの在来湿地植物は、薬用化合物のために持続可能な方法で収穫されています。これには、抗菌、創傷治癒、抗潰瘍効果、抗酸化特性を持つ赤いマングローブ（Rhizophora mangle ）が含まれます。 [78]
マングローブ由来の他の製品には、薪、塩（海水を蒸発させて生成）、家畜の飼料、伝統薬（マングローブの樹皮などから作られる）、織物用の繊維、染料、タンニンなどがある。[79]
湿地の付加的なサービスと利用
湿地の種類によっては、小規模な山火事の拡大を遅らせる防火帯として機能するものもあります。より大規模な湿地システムは、地域の降水パターンに影響を与える可能性があります。集水域の源流にある一部の北方湿地システムは、流れの期間を延長し、接続された下流の水温を維持するのに役立ちます。[80]受粉サービスは、高度に開発された地域で受粉昆虫、鳥、哺乳類にとって唯一の適切な生息地を提供する可能性のある多くの湿地によってサポートされています。[81]
混乱と人間の影響
湿地、湿地が提供する機能とサービス、および湿地の動植物は、いくつかの種類の撹乱の影響を受ける可能性があります。[82]撹乱（ストレッサーまたは変更と呼ばれることもあります）は、人為的なものか自然的なものか、直接的なものか間接的なものか、可逆的なものかそうでないか、孤立したものか累積的なものかのいずれかです。
撹乱には洪水や干ばつなどの外因性要因が含まれます。 [10]人間は、石油やガスの採掘、インフラの構築、家畜の過剰放牧、乱獲、浚渫や排水を含む湿地の改変、栄養塩汚染、水質汚染などによって湿地を撹乱し、損傷しています。[10] [11]撹乱は、撹乱の種類と期間に応じて、環境にさまざまなレベルのストレスを与えます。[10]
湿地の主な撹乱には以下のものがある: [83] [84]
障害はさらに以下のように分類できます。
- 軽微な撹乱：生態系の健全性を維持するストレス。[10]
- 中程度の撹乱：生態系の完全性は損なわれているが、援助なしでも時間の経過とともに回復する可能性がある。[10]
- 障害または深刻な撹乱：生態系を回復させるためには人間の介入が必要になる可能性がある。[10]
栄養塩汚染は水系への窒素の流入によって起こり、湿地の溶存窒素含有量に劇的な影響を及ぼし、栄養塩の利用可能性を高めて富栄養化を引き起こします。[85]
湿地系における生物多様性の喪失は、土地利用の変化、生息地の破壊、汚染、資源の搾取、外来種などによって起こる。例えば、南米原産のホテイアオイが東アフリカのビクトリア湖に、またウキクサがオーストラリアのクイーンズランド州の非原産地域に導入されたことで、湿地系全体が侵略され、生息地が圧倒され、在来の動植物の多様性が減少している。[要出典]
陸地への転換
経済生産性を高めるため、湿地はしばしば堤防や排水溝のある陸地に転換され、農業に利用される。堤防やダムの建設は、個々の湿地や流域全体に悪影響を及ぼす。[1] : 497 湿地は湖や川に近いため、人間の居住地として開発されることが多い。[86]居住地が建設され堤防で保護されると、その居住地は地盤沈下や洪水のリスクがますます高まる危険にさらされる。[1] : 497 ルイジアナ州ニューオーリンズ周辺のミシシッピ川デルタはよく知られた例であり、[87]ヨーロッパのドナウ川デルタもその一つである。[88]
氾濫原の排水
氾濫原の排水や氾濫原の通路を狭める開発活動（堤防の建設など）は、連結した河川氾濫原システムの洪水被害を制御する能力を低下させます。これは、修正された、より小規模なシステムでも、同じ量の降雨量を管理する必要があるため、洪水のピークがより高く、より深くなり、洪水の水がより速く流れるためです。
過去 1 世紀の水管理工学の発展により、堤防、堤防、堰、堰堤、ダムなどの人工堤防が建設され、氾濫原の湿地が劣化しました。これらはすべて水を 1 つの幹線水路に集中させ、歴史的には広く浅い領域にゆっくりと広がっていた水が集中することになります。湿地の氾濫原が失われると、より深刻で被害の大きい洪水が発生します。ミシシッピ川の氾濫原への壊滅的な人為的影響は、ハリケーン カトリーナによって引き起こされたニューオーリンズの堤防決壊で数百人が死亡したことに見られました。揚子江の氾濫原に沿った人工の堤防により、川の幹線水路はより頻繁に被害の大きい洪水に見舞われやすくなりました。[89]これらの事象には、河岸植生の喪失、流域全体の植生被覆の30％の喪失、土壌侵食の影響を受ける土地の割合の倍増、氾濫原の湖での沈泥の蓄積による貯水容量の減少などが含まれます。[46]
乱獲
湿地の持続可能な利用にとって、乱獲は大きな問題である。自然の湿地や水路を利用して食用魚を捕獲する養殖漁業の特定の側面に対する懸念が高まっている。養殖業はアジア太平洋地域全体で急速に発展し続けており、特に中国では養殖場の総数の90％が生息し、世界全体の価値の80％を占めている。[78]一部の養殖業は、エビ養殖産業によるマングローブの破壊など、湿地の広大な地域を消滅させてきた。多くのアジア諸国で大規模なエビ養殖が沿岸生態系に及ぼす悪影響は、かなり前から広く認識されているが、他の雇用手段がないため、その影響を軽減することは困難であることが判明している。また、世界的にエビの需要が急増し、大規模ですぐに手に入る市場を提供している。[90]
保全
湿地は歴史的に開発（不動産や農業）のための大規模な排水作業や、レクリエーション用の湖を作ったり水力発電をしたりするための洪水にさらされてきました。世界で最も重要な農業地域のいくつかは、農地に転換された湿地でした。[91] [92] [93] [94] 1970年代以降、湿地の自然な機能を保護することにより重点が置かれるようになりました。1900年以降、世界の湿地の65〜70％が失われました。[95]湿地を維持し、その機能を持続させるためには、通常の変動範囲外の改変や撹乱を最小限に抑える必要があります。
湿地保全と人々のニーズのバランスをとる
湿地は、その中やその周辺に住む何百万人もの人々の暮らしを向上させる重要な生態系です。研究により、湿地を保護しながら、そこに住む人々の暮らしを向上させることが可能であることがわかっています。マラウイとザンビアで行われたケーススタディでは、水が表面に染み出る湿った草の生い茂った谷や窪地であるダンボを持続可能な方法で耕作する方法が検討されました。プロジェクトの成果には、作物の高収量、持続可能な農業技術の開発、灌漑に十分な水を生み出す水管理戦略などが含まれていました。[96]
ラムサール条約
ラムサール条約（正式名称：特に水鳥の生息地として国際的に重要な湿地に関する条約）は、湿地の減少と劣化に関する世界的な懸念に対処するために作成された国際条約です。条約の主な目的は、国際的に重要な湿地をリスト化し、それらの賢明な利用を促進し、世界の湿地を保護するという究極の目標です。方法には、一部の湿地へのアクセスを制限したり、湿地は荒れ地であるという誤解を解くために一般の人々を教育したりすることが含まれます。条約は、5つの国際組織パートナー（IOP）と密接に連携しています。これらは、バードライフ・インターナショナル、IUCN、国際水管理研究所、国際湿地保全連合、世界自然保護基金です。パートナーは技術的な専門知識を提供し、現地調査の実施や促進を支援し、財政的支援を提供します。
復元
復元と修復の生態学者は、生態系の自然なプロセスを直接支援することで、湿地を自然な軌道に戻すことを目指しています。[10]これらの直接的な方法は、自然環境の物理的な操作の程度によって異なり、それぞれが異なるレベルの復元に関連付けられています。[10]湿地の撹乱や混乱の後には復元が必要です。 [10]湿地を復元する方法は1つではなく、必要な復元レベルは撹乱のレベルに基づきますが、復元の各方法には準備と管理が必要です。[10]
修復のレベル
選択されたアプローチに影響を与える要因としては、[10]予算、時間的制限、プロジェクトの目標、撹乱のレベル、景観と生態学的制約、政治的および行政的課題、社会経済的優先事項などが挙げられます。
処方された自然再生または補助再生
この戦略では、生物物理学的操作は行われず、生態系は遷移のプロセスのみに基づいて回復するに任されます。[10]焦点は、さらなる撹乱の発生を排除して防止することであり、このタイプの復元では、湿地が自然に回復する可能性を理解するための事前の研究が必要です。これは、遷移率を許容レベルまで高めるために、生物物理学的非侵入操作が必要になる場合もありますが、最も侵襲性が低く、最も費用がかからないため、最初のアプローチ方法になる可能性があります。[10]方法の例には、小さな領域への計画的な焼き払い、核形成植栽（最初の植栽場所から植物が放射状に広がる）を使用した、場所固有の土壌微生物叢と植物の成長の促進、 [97]およびニッチの多様性の促進、つまりニッチの範囲を広げてさまざまな種による使用を促進することが含まれます。[10]これらの方法は、環境の障害を取り除くことで自然種の繁栄を容易にし、遷移のプロセスをスピードアップすることができます。
部分的な再建
この戦略では、自然再生と環境制御を組み合わせた方法が採用されています。これには、土の剥ぎ取り、除草剤や殺虫剤の農薬散布、マルチの敷設、機械による種子散布、大規模な植樹など、工学的手法やより集中的な生物物理学的操作が必要になる場合があります。[10]このような状況では、湿地は損なわれており、人間の支援がなければ、生態学者が定めた許容期間内に回復することはありません。復元方法は、撹乱のレベルや地域の生態系のダイナミクスに基づいて場所ごとに異なるアプローチが必要になるため、場所ごとに決定する必要があります。[10]
完全な再建
この最も費用がかかり、侵襲的な再建方法は、工学と基礎からの再建を必要とする。生態系全体の再設計が行われるため、生態系の自然な軌道を考慮することが重要であり、促進された植物種が最終的に生態系を自然な軌道に戻すことになる。[10]
多くの場合、人工湿地は雨水や汚水の流出を処理するために設計されています。湿地は水に配慮した都市設計システムの一部として開発に利用することができ、洪水緩和、汚染物質の除去、炭素隔離、都市化が進み断片化していることが多い景観における野生生物や生物多様性の生息地の提供などの利点があります。[98]
伝統的な知識
伝統的な生態学的知識のアイデアは、湿地の修復に対する総合的なアプローチとして適用することができます。[99]これらのアイデアは、湿地生態系の各部分が相互に関連していることを考慮して、環境から検出された観察に対応することに重点を置いています。これらの方法を湿地の特定の場所に適用すると、生産性、生物多様性が向上し、回復力が向上します。これらの方法には、湿地資源の監視、繁殖体の植え付け、および自立した湿地生態系を作成するための重要な種の追加が含まれます。[100]
気候変動の側面
温室効果ガスの排出
東南アジアでは、泥炭湿地の森林と土壌が排水され、焼かれ、採掘され、過放牧されており、気候変動の一因となっている。[101]泥炭の排水の結果、数千年かけて蓄積され、通常は水中にある有機炭素が突然空気にさらされる。泥炭は分解して二酸化炭素（CO2 ）に変換され、大気中に放出される。泥炭火災は同じプロセスを急速に引き起こし、さらに国境を越える巨大な煙の雲を生み出す。これは現在、東南アジアでほぼ毎年発生している。泥炭地は世界の陸地面積のわずか3％を占めるに過ぎないが、その劣化によって全CO2排出量の7％が発生する。
懸念される湿地からの温室効果ガスの排出は、主にメタンと亜酸化窒素の排出である。湿地は世界最大の大気中のメタン天然発生源であり、そのため気候変動に関する大きな懸念事項となっている。[102] [103] [104]湿地は土壌や植物からの排出を通じて大気中のメタンの約20～30%を占め、年間平均約161 Tgのメタンを大気中に放出している。 [105]
湿地は、水浸しの 土壌と、常に水が存在する環境に適応した独特の動植物群落を特徴とする。この高いレベルの水飽和度は、メタン生成を促す条件を作り出す。メタン生成、つまりメタン生成のほとんどは、酸素の少ない環境で起こる。暖かく湿った環境に生息する微生物は、大気から拡散するよりも速く酸素を消費するため、湿地は発酵とメタン生成菌の活動に理想的な嫌気性環境である。しかし、メタン生成のレベルは、酸素の利用可能性、土壌温度、土壌の組成によって変動する。より暖かく嫌気性が高く、有機物が豊富な土壌の環境では、より効率的なメタン生成が可能になる。[106]
湿地の中には、メタン排出の大きな発生源となっているものもある[107] [108]。また、亜酸化窒素を排出する湿地もある[109] [110] 。亜酸化窒素は、二酸化炭素の300倍の地球温暖化係数を持つ温室効果ガスであり、21世紀に排出されるオゾン層破壊物質の中で最も多くを占めている。[111]湿地は、温室効果ガスの吸収源としても機能する。[112]気候変動の緩和
研究では、沿岸湿地（ブルーカーボン生態系とも呼ばれる）が、保全によってそのような生息地の喪失と劣化から生じる温室効果ガスの排出を削減し、修復によって二酸化炭素の吸収量を増やし、その長期貯蔵するという2つの方法で、ある程度の気候変動緩和をもたらす可能性があることが示唆されている。 [113]しかし、沿岸ブルーカーボン修復によるCO2除去は、カーボンオフセットまたは国別決定貢献への組み込みのいずれかを目的として、気候緩和措置としてのみ考えると、費用対効果に疑問がある。[113]
湿地が復元されると、炭素を吸収し、光合成の過程で温室効果ガス（二酸化炭素）を固形植物物質に変換する能力と、水を貯蔵し調節する能力を通じて緩和効果が得られます。[114] [115]
湿地は、世界全体で年間約4,460万トンの炭素を貯蔵しています（2003年の推定）。[116]特に塩性湿地とマングローブ湿地では、平均炭素隔離率は210 g CO 2 m −2 y −1ですが、泥炭地では約20～30 g CO 2 m −2 y −1を隔離しています。[116] [117]
熱帯マングローブや一部の温帯塩性湿地などの沿岸湿地は、気体（二酸化炭素やメタン）の形で気候変動に寄与する炭素の吸収源であることが知られています。 [118]多くの潮汐湿地は炭素を貯蔵し、潮汐堆積物からのメタンフラックスを最小限に抑える能力があるため、これらのプロセスを強化することを目的としたブルーカーボンイニシアチブの支援につながっています。 [119] [120]
気候変動への適応
沿岸ブルーカーボン生態系の回復は、気候変動への適応、沿岸保護、食糧供給、生物多様性の保全に非常に有益である。[113]
20世紀半ば以降、人為的な気候変動により、地球規模の水循環に目に見える変化が生じている。[121] : 85 気候が温暖化すると、極端に雨の多い時期や非常に乾燥した時期の発生が激化し、洪水や干ばつがさらに深刻化する。このため、湿地が提供する生態系サービス（貯水や洪水制御、地下水補給、海岸線の安定化、暴風雨からの保護など）の一部は、気候変動適応策にとって重要である。[122]世界のほとんどの地域で、すべての排出シナリオにおいて、水循環の変動性とそれに伴う極端な現象は、平均値の変化よりも急速に増加すると予想されている。[121] : 85
評価
湿地が地域社会にとって価値あるものとなるには、まず地域の湿地を地図に描き、次に湿地が個別および累積的に提供する機能と生態系サービスを評価し、最後にその情報を評価して個々の湿地または湿地の種類を保全、管理、修復、開発の優先順位付けまたはランク付けすることが必要となる。[123]長期的には、既知の湿地の目録[124]を保持し、自然要因と人為的要因の両方による変化を判断するために湿地の代表的なサンプルを監視する必要がある。
評価
迅速評価法は、湿地または湿地群のさまざまな機能、生態系サービス、種、群集、撹乱レベル、および/または生態学的健全性をスコア付け、ランク付け、評価、または分類するために使用されます。 [125]これは、特定の湿地を保全（回避）する優先順位を付けたり、他の場所で劣化した湿地を復元したり、既存の湿地に追加の保護を提供したりすることで、湿地機能の損失または変更を補償する程度を決定するためによく行われます。迅速評価法は、湿地が復元または変更される前と後に適用され、それらのアクションがさまざまな湿地機能とそれらが提供するサービスに与える影響を監視または予測するのに役立ちます。評価は通常、湿地への1回の訪問のみを必要とし、1日未満で済む場合に「迅速」であると見なされます。これには、航空画像の解釈や既存の空間データの地理情報システム（GIS）分析が含まれる場合もありますが、訪問後の水または生物サンプルの詳細な実験室分析は含まれません。
評価を行う人々の間で一貫性を保つために、迅速評価法では指標変数を標準化されたデータ フォーム上の質問またはチェックリストとして提示し、ほとんどの方法では、質問の回答を組み合わせて、特定の機能のレベルを、その地域で以前に評価された他の湿地 (「較正サイト」) で推定されたレベルと比較して推定するために使用するスコアリングまたは評価手順を標準化します。 [126]迅速評価法は、湿地の周囲の状況や湿地自体の状況に関する数十の指標を使用することが多いため、湿地のクラス タイプを単に記述するよりも正確で再現性の高い湿地の機能とサービスの推定値を提供することを目指しています。[13]湿地評価を迅速に行う必要があるのは、主に政府機関が湿地に影響を与える決定の期限を設定している場合、または機能や状態に関する情報を必要とする湿地の数が多い場合です。
在庫
湿地の世界規模の目録を作成することは大規模で困難な事業であることが証明されているが、よりローカルな規模では多くの取り組みが成功している。[127]現在の取り組みは利用可能なデータに基づいているが、分類と空間解像度の両方が、地域またはサイト固有の環境管理の意思決定には不十分であることが判明している。景観の中で小さく、長く、狭い湿地を特定することは困難である。今日のリモートセンシング衛星の多くは、湿地の状態を監視するのに十分な空間解像度とスペクトル解像度を持っていないが、マルチスペクトルのIKONOS [128]とQuickBird [129]データは、4メートル以上になると空間解像度が向上する可能性がある。ピクセルの大部分は、いくつかの植物種または植生タイプの混合物であり、分離が困難であるため、湿地を定義する植生を分類することができない。世界中のいくつかのケーススタディで実証されているように、LiDARからの3D植生と地形データがますます利用可能になったことで、従来のマルチスペクトル画像の限界が部分的に解決された。[130]
監視とマッピング
湿地は、生態学的に持続可能なレベルで機能しているかどうか、あるいは劣化しているかどうかを評価するために、長期にわたって監視される必要がある[131] 。 [132]劣化した湿地では、水質の低下、敏感な種の喪失、土壌の地球化学的プロセスの異常な機能に悩まされることになる。
実際には、多くの自然湿地は地上から監視することが困難です。なぜなら、湿地へのアクセスが困難な場合が多く、危険な動植物や昆虫や他の無脊椎動物が媒介する病気にさらされる可能性があるからです。航空写真や衛星画像などのリモートセンシング[133]は、広大な地理的領域にわたって、また長期間にわたって湿地をマッピングおよび監視するための効果的なツールを提供します。多くのリモートセンシング手法を使用して湿地をマッピングできます。LiDAR や航空写真などの複数のソースからのデータを統合すると、航空写真のみを使用する場合よりも湿地のマッピングに効果的であることが証明されています[130] 。特に、最新の機械学習手法 (ディープラーニングなど) の助けを借りると効果的です。全体として、デジタルデータを使用すると、標準化されたデータ収集手順と、地理情報システム内でのデータ統合の機会が提供されます。
立法
国際的な取り組み
ラムサール条約は、特に水鳥の生息地として国際的に重要な湿地に関する条約であり、ラムサール条約湿地（湿地）の保全と持続可能な利用を目的とした国際条約である。 [134]湿地条約としても知られている。条約名は、 1971年に条約が調印された イランのラムサール市にちなんで名付けられた。
3年ごとに締約国の代表が締約国会議（COP）に集まり、条約の政策立案機関として、条約の作業を管理し、締約国がその目的を実施できる方法を改善するための決定（場所の指定、決議、勧告）を採択する。[135] 2022年には、COP14が中国の武漢とスイスのジュネーブで共同開催された。
国家の取り組み
アメリカ合衆国
各国および地域は、法的目的のために湿地の定義を成文化している傾向がある。米国では、湿地は「飽和土壌条件での生活に典型的に適応した植物の繁茂を支えるのに十分な頻度と期間で地表水または地下水によって浸水または飽和する地域、および通常の状況下で実際にそのような植物の繁茂を支える地域」と定義されている。湿地には一般に沼地、湿地、泥沼および類似の地域が含まれる。[136]この定義は、水質浄化法の施行に使用されている。マサチューセッツ州やニューヨーク州など、米国の一部の州では、連邦政府の定義とは異なる別の定義が採用されている。
合衆国法典では、湿地という用語は「(A) 湿性土壌が優勢であり、(B) 表面水または地下水が、飽和土壌条件での生活に典型的に適応した水生植物の蔓延を支えるのに十分な頻度と期間で浸水または飽和し、(C) 通常の状況下ではそのような植物の蔓延を支える土地」と定義されています。これらの法的定義に関連して、「通常の状況」は、通常の気候条件（異常に乾燥または異常に湿潤していない）で、大きな撹乱がない場合、生育期の湿潤期に発生することが予想されます。湿地が生育期の長い期間乾燥していることは珍しくありません。それでも、通常の環境条件下では、土壌は表面まで浸水し、生育期の湿潤期を通じて嫌気性状態が続きます。[137]
カナダ
- 湿地保全に関する連邦政策[138]
- その他の州・準州別の政策[138]
例
世界最大の湿地としては、アマゾン川流域の沼地林、西シベリア平原の泥炭地、[5] 南アメリカのパンタナール、[ 6 ]ガンジス川・ブラマプトラ川デルタのシュンダルバンスなどがある。[7]
参照
- 湿地植物一覧
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外部リンク
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