砂漠の脆弱な皮膚はこれ以上の熱に耐えられない

アメリカ南西部コロラド高原に位置するユタ州モアブという小さな町から85マイル離れた場所で、土壌生態学者のレベッカ・フィンガー＝ヒギンズさんは、砂漠の黒く焦げたような地殻を踏まないように、銅色の砂岩の上を石蹴りで歩いている。「地殻を壊すな」と、この土地の諺にあるように、「暗号をつま先立ちで踏むな」と。

クリプトバイオティック土壌、あるいはバイオクラストは砂漠の最上層を形成し、生きた生物がうごめく「表皮」のようなものです。微生物が私たちの健康に不可欠であるように（消化や病気予防には腸内細菌が不可欠です）、砂漠の表皮には生態系に不可欠な生物群集が生息しています。砂漠の表皮がなければ、この土地に存在する生命ははるかに少なくなり、花は枯れ、まばらに生える低木は生き残るのに苦労するでしょう。

明るい黄褐色の太陽の下では、高原のバイオクラスト（生物地殻）は容易に識別できる。それは、スネークウィードやユッカといった低木と、コロラド高原の象徴的な景観を構成するそびえ立つビュートやメサの間に広がる、暗く凸凹した表面だ。フィンガー＝ヒギンズはここで、フットボール場12面分の区画に交差する正方形の格子に金属製のピンフラッグを刺している。

彼女は、1996年からバイオクラストの健全性を追跡調査する継続的な研究に参加しており、一部の記録は1967年まで遡ります。ここ数十年まで、バイオクラストはほとんど見過ごされてきました。砂漠の荒れた表層は、生態系の静的な特徴とみなされていたからです。砂漠の生命と健全性を維持する上でバイオクラストが重要であることが理解され、バイオクラストへのダメージが記録されるようになったのは、比較的最近のことです。

「この研究は素晴らしいと思います」と、北アリゾナ大学の土壌生態学者で准教授のマシュー・ボウカー氏は語る。ボウカー氏は今回の研究には関わっていない。「私が知る限り、これほど古い時代まで遡るバイオクラストのデータセットは他にほとんどありません。」

フィンガー・ヒッゲン氏は、ここの土地を「手つかずの自然」と呼ぶ。つまり、牛が放牧されておらず、バイカーやハイカーの立ち入りが禁止されているという意味だ。「手つかずの自然」というのは重要な区別だ。モアブやその周辺の渓谷地帯を訪れたことがある人なら、四輪駆動車が町から轟音を立てて走り抜け、大地を駆け抜けるのをご存知だろう。たいていは指定された道路を走るが、時にはコースを外れて未舗装の砂漠へと突入することもある。牛は大地を駆け抜け、熱心なハイカーたちはブーツを履いて土を踏みしめている。しかし、砂漠の厳しいイメージとは裏腹に、生命が限界に生きるこの土地の脆さは紛れもない事実なのだ。

科学者たちはバイオクラストを俗に「生きた皮膚」と呼んでいます。最初に生息する生物はシアノバクテリアだからです。顕微鏡で見るとシアノバクテリアは小さなミミズのように見え、土壌中を滑るように移動しながら、粘着性のある繊維の跡を残していきます。土壌粒子はこれらの繊維に付着し、雨が降ると水を吸収するスポンジのような構造を形成します。やがてコケ、藻類、菌類、地衣類が住み着きます。この生物群集が厚くゴツゴツしたクラストを形成するには、数年から数十年、極端な場合には1世紀もかかることがあります。

地殻中の微生物フィラメントは、その「引張強度」（破断するまでにどれだけ引っ張られるか）のおかげで強風に耐えることができます。しかし、人間の足が地殻を突き破るような圧縮力には脆弱で、太陽光を好むシアノバクテリア、地衣類、コケ類が光のない場所に埋もれてしまう可能性があります。

「踏みつぶすと、長い間動き続けてきた時計がゼロにリセットされてしまうのです」と、先月PNAS誌にバイオクラストの分解に関する最新の研究成果を発表したフィンガー＝ヒギンズ氏は言う。「ですから、システムは自ら修復しなければなりません」

フィンガー＝ヒギンズ氏は、自分の区画を損傷から守るため、研究地の正確な場所については口を閉ざしている。しかし、白い菌類が覗く清らかな砂漠の地殻は、予想していたほど健全ではないと彼女は言う。何かがおかしい。それはコロラド高原（ユタ州、コロラド州、アリゾナ州、ニューメキシコ州の4州にまたがる）だけでなく、他の地域でも起こっているのだ。

砂漠は、ある意味では気候変動によって忘れ去られた景観と言えるでしょう。乾燥地帯が地球の陸地面積の約40%を占め、約20億人の人々を支え、バイオクラストが地球表面の12%を覆っていることを考えると、これはなおさら驚くべきことです。しかし、フィンガー＝ヒギンズ氏の研究は、人間の介入がなくても、「温暖化によって数十年にわたる撹乱からの保護が部分的に無効化され、バイオクラスト群集が重大な転換点に達する可能性がある」と示唆しています。「転換点」とは、生態系がこれ以上のストレスに耐えられなくなり、根本的に変化してしまう瞬間を指します。

気温上昇と干ばつは、私たちが「その限界に達しつつある」ことを意味するかもしれないとフィンガー＝ヒギンズ氏は言う。窒素固定地衣類は1967年から1996年にかけてバイオクラストの被覆率19%で安定していたように見えたが、その後、2019年には5%にまで減少した。「私たちの研究は、世界中で行われている多くの実験研究を裏付けるものです。バイオクラストには、最近まで完全には知られていなかった上限温度があることを示しています。」

ダートマス大学の土壌生態学者で助教授のバラ・チャウダリー氏（この研究には関与していない）も同意見だ。たとえ人間が自らの存在が景観に及ぼす影響について積極的に行動していたとしても、「バイオクラストは地球規模の気候変動の影響を受けています」と彼女は言う。

もちろん、長期にわたる観察研究をもってしても、すべての可能性のある交絡因子を少しずつ取り除くのは難しい。そのため、科学者たちは温暖化した地球におけるバイオクラストをシミュレートする実験的措置も講じてきた。

例えば、2005年から2014年にかけて、ある研究チームが赤外線加熱ランプを用いてコロラド高原の地殻の一部を2～4℃加熱しました。彼らもまた、温暖化によって、手つかずの土地と比較してコケ類や地衣類の数が減少することを発見しました。

さらに、2018年には500以上の出版物のデータを分析し、バイオクラストは「人為的な気候変動と土地利用の激化により、65年以内に約25～40％減少するだろう」と推定した研究もあった。

フィンガー＝ヒギンズ氏の論文は「これらの実験研究よりも少し現実的な内容を提供している」とボウカー氏は言う。「自然の生態系において長期間にわたって展開してきた現象を示している」

では、砂漠の表皮を剥ぐことは本当に大問題なのでしょうか？アメリカ南西部に滞在したことがある人なら、ここが非常に風が強く、嵐が吹き荒れることもあることをご存知でしょう。バイオクラストは土壌をつなぎとめる保護層、いわば接着剤のような役割を果たしています。チャウダリー氏は、バイオクラストは「生態系エンジニア」と呼ばれることもあると述べ、景観を変える能力においてビーバーに例えています。

「バイオクラストがなければ、土壌は存在しなかったでしょう。土壌は川に吹き飛ばされ、私たちはそれを吸い込んでしまうでしょう。作物を育てることもできないでしょう」とフィンガー・ヒギンズ氏は言う。バイオクラストは「1930年代に見られたような恐ろしい砂塵嵐やダストボウル」を防いでいる。

「あの粉塵を吸い込むのは避けたいですよね」と彼女は付け加える。「呼吸器疾患に深刻な問題を引き起こす可能性があります。」砂漠の種子バンクも失われてしまうでしょう。スポンジのようなバイオクラストは水を吸収するだけでなく、植物が生育するための安定した場所を提供し、土壌の肥沃度を高め、炭素貯蔵を助け、土砂崩れを減らし、この地域の水循環に影響を与えます。

「地表が硬くなり、水が浸透できなくなってしまったら、地下水の涵養は行われません。すべては表面流出となり、河川に流れ込み、フラッシュシステム（急流水システム）が機能するだけです」とフィンガー＝ヒギンズ氏は言う。「つまり、地下水源が失われ、きれいな水道水源も失われるのです。そして、せっかくある河川も土砂で埋まってしまうのです。」

侵食に伴うもう一つの予期せぬ問題は、塵が氷河に付着することです。塵は積雪の表面アルベド（太陽光の反射率）を低下させ、氷河がより多くのエネルギーを吸収し、より速く融解する原因となると、チャウダリー氏は言います。「これは気候変動の正のフィードバックサイクルに寄与するのです。」

こうした話を聞くと、気候変動の悲嘆に陥り、何もできないと感じてしまいがちですが、チャウダリー氏はそれは真実とは程遠いと言います。「過去5年間で、様々な培養技術、テクノロジー、そして栄養素の添加を通してバイオクラストを回復させるための研究が爆発的に増加しました」と彼女は言います。

例えば、科学者たちは土壌にバクテリアを添加することでバイオクラストの回復を早めることができるかどうかを検証しています。また、道路建設予定地から土壌クラストを回収し、劣化した土地に移植するという議論もあります。さらに、研究室で培養したバイオクラストを野生に移植する砂漠の「皮膚移植」を行う研究者もいます。

しかし、スティーブン・ウォーレンのような生態学者は、これらの方法である程度の成果が得られる一方で、大規模な解決策はほとんどないと主張しています。ウォーレンは、代わりに「受動的な修復」、つまりバイオクラストが自然に回復できるよう、一定の土地を保護することを提案しています。

フィンガー・ヒギンズ氏は、誰もがこのことに協力できると言います。「トレイルを外れたり、バックカントリーを歩いたりする場合は、足元に気をつけてください。影響を最小限に抑えるようにしてください。」つまり、雪の表面を壊さないようにするということです。