気候変動で植物が巨大化、水不足の原因に

CO2濃度と気温上昇で植物の水消費が増。人が多く住む中緯度地域で水不足の懸念

2019.11.07
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CO2濃度と気温の上昇が組み合わさると、植物による水の消費量が増加する。その結果、写真にあるサウスカロライナ州のアシュプー川のような河川では、水量が減少する。(PHOTOGRAPH BY VINCENT J. MUSI, NAT GEO IMAGE COLLECTION)
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 今世紀末には、植物は今よりも多くの水を消費するようになる。結果、降水量が増えたとしても、北米、ヨーロッパ、中央アジアの人々が使える水は減ってしまうだろう――先日、学術誌「Nature Geoscience」に発表された最新研究の結論だ。

 植物は、水循環を調節する重要な因子だ。実に、地上から大気への水の移動の60パーセントを植物が担っている。今回の研究は、気候変動が水の循環という重要なサイクルに、さまざまな面で影響することを示している。

「植物は大気にとって、ストローのような存在です。地上から大気への水の移動をつかさどっていると言っていいでしょう」。論文の主執筆者で、米ダートマス大学の気候地理学者、ジャスティン・マンキン氏はそう語る。

 このあと数十年で、二酸化炭素排出量が大幅に削減されない限り、世界の平均気温は4〜6℃上昇し、大気中のCO2濃度は今世紀末までに2倍に増加する。こうした「温室」環境では、栄養不足などを考慮しない場合、植物は爆発に増える可能性がある。「その分、人が使える水は減ることになる」とマンキン氏は言う。(参考記事:「解説:気候変動、IPCC最新報告書の要点は?」

 植物の成長に気候変動が与える影響には、次の3つが考えられる。まずは、CO2濃度が上昇すると、植物が光合成に要する水が減るとされる。これは十分に裏付けのある現象で、その結果、人間が利用できる土壌や河川の水は増えると考えられてきた。しかし、これとは逆の効果をもたらす2つ目の影響がある。それは、地球の気温が上昇すれば、植物の成長期間が長くなるため、その分、水を消費する期間が長くなって地上の水が少なくなる、というものだ。

 そして、3つ目の影響は、CO2濃度が上昇すると、光合成の作用が増幅されるというもの。これこそ、今回研究者が示したことだ。より暑く、CO2濃度が高い環境にある植物は、より大きく成長し、葉の数も増える。つまり、雨が降った際、濡れた葉の表面積が広くなり、蒸発する水も増えることを意味する。モデルを使ったシミュレーションでは、こうした葉からの蒸発の増加は、地下に吸収されずに流れる雨水や、土壌の水分量に大きく影響すると、マンキン氏は言う。 (参考記事:「今後80年で海の色が変わる 気候変動から予測」

 マンキン氏のチームは、過去のデータを組み込んだ16種類の気候モデルを用いて、降水量、葉からの蒸発量、土壌からの蒸発量、葉面積指数、土壌水分など、様々な変数について、過去の条件をできるだけ正確に再現した。さらに、地表の気温やCO2濃度などの将来の気候に関する変数を加えることで、地球の水循環にどんな影響があるかを探った。

 暖かくCO2濃度の高い地域では、どこも現在より多くの水を植物が消費する。そして、大気に放たれた水は、高緯度地域や熱帯地域では、植物が成長のために消費した量を相殺する降水があるとマンキン氏らは予測している。

 つまり、このことは一方で、北米やヨーロッパ、中央アジアを含む中緯度地域で、河川の水量が減少することを示しているのだ。(参考記事:「気候変動がワインの味を変える、700年分の記録」

参考ギャラリー:2014年10月号 雪不足が招く米国西部の干ばつ(画像クリックでギャラリーページへ)
カリフォルニア州オロビル湖 州都サクラメントの北にある巨大な貯水湖。シエラネバダ山脈の雪解け水は、2500万人の住民の生活を支えている。 Photograph by Peter Essick

次ページ:上昇続けるCO2濃度。気候変動の原因や影響の動画も

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