森林植生回復が河川水質・土砂動態を介して沿岸干潟・藻場生態系回復に貢献するメカニズム
はじめに：森林と沿岸生態系の見えない繋がり
森林は陸域の生態系において、水源涵養、土砂流出抑制、生物多様性保全など多岐にわたる機能を持っています。これらの機能は、単に陸上に留まるだけでなく、河川を通じて下流の生態系、そして遠く離れた沿岸域や海洋生態系にも影響を及ぼすことが、近年の研究で明らかになっています。特に、海岸線に存在する干潟や藻場といった沿岸生態系は、多くの水生生物にとって重要な生息・生育空間であり、水産資源の維持や水質浄化においても極めて重要な役割を果たしています。
しかし、過去の森林破壊や不適切な土地利用は、河川からの土砂や栄養塩の過剰な流入を引き起こし、沿岸生態系の劣化、特に干潟の埋没や藻場の消失の主要因の一つとなってきました。このような背景から、陸域における森林の適切な管理や植生回復が、河川環境を改善し、結果として沿岸生態系の回復に貢献する可能性が指摘されています。
本稿では、陸域における森林植生回復活動が、河川における水質や土砂の動態をどのように変化させ、それが沿岸の干潟や藻場といった生態系の回復にどのように貢献するのか、そのメカニズムと国内外の研究事例に基づいて解説します。陸海連結生態系という視点から、森林管理の重要性を再認識し、持続可能な陸域・水域管理への示唆を得ることを目的とします。
陸域と沿岸生態系の物質・エネルギー循環
陸域の森林、河川、そして沿岸生態系は、水や物質、エネルギーの移動を通じて密接に連結しています。この連結性は、「流域生態系」あるいは「陸海連結生態系」という概念で捉えられます。森林は、降水を捕捉し、ゆっくりと河川へ供給することで安定した水量を維持する水源涵養機能に加え、樹木や下草の根系が土壌を固定し、地表侵食や土砂の河川への流入を抑制する機能を有しています。また、落ち葉や倒木などの有機物を供給し、河川生態系のエネルギー源となります。
河川は、陸域からの水や土砂、溶存物質、有機物などを沿岸域へ輸送する役割を担います。この輸送される物質の質と量は、上流の森林の状態や土地利用に大きく影響されます。沿岸域、特に干潟や藻場は、河川から供給される栄養塩や有機物を利用して高い一次生産を行い、多様な生物群集を支えています。同時に、これらの生態系は水質浄化機能も持ち合わせています。
健康な森林生態系は、土砂や栄養塩の過剰な流出を抑制しつつ、生態系にとって適切な量の水と有機物を安定的に供給します。しかし、森林が劣化したり失われたりすると、土壌浸食が促進され、大量の土砂が河川に流入します。これにより河川の濁度が上昇し、沿岸域へ流れ込む土砂量が増加します。また、有機物の供給バランスが崩れたり、土壌から溶出した栄養塩が過剰になったりする可能性があります。これらの変化は、干潟の埋没、藻場の光不足、沿岸水域の富栄養化などを引き起こし、生態系機能の低下や生物多様性の損失を招くことがあります。
森林植生回復による陸域環境の変化
劣化した森林や荒廃した山地に植生を回復させることは、上記のような負の連鎖を断ち切り、陸域の環境機能を再生させるための重要な取り組みです。森林植生が回復すると、以下のような変化が期待されます。
- 土壌保全機能の向上: 樹木や草本の根が地中の土壌をより強固に結合し、雨水による土壌侵食を効果的に抑制します。地表を覆う植生は、雨粒が直接地面に当たる衝撃を和らげ、地表流の速度を減速させることで、土砂の流出をさらに抑制します。
- 水質改善機能: 健全な森林土壌は、河川に流れ込む水に対する天然のフィルターとして機能します。土壌中の微生物は有機物を分解し、植物は栄養塩類を吸収するため、河川水の栄養塩濃度の上昇を抑制します。また、濁度の原因となる微細な土砂の流出も減少します。
- 有機物供給の安定化: 回復した植生からは、持続的かつ適切な量のリター（落ち葉、小枝など）が供給されます。これは河川生態系や下流の沿岸生態系におけるデトリタス食者にとって重要なエネルギー源となります。また、健全な森林土壌は炭素を蓄積し、有機炭素の安定供給にも寄与します。
これらの陸域環境の変化は、河川を経て沿岸域に流入する水や物質の質と量を変化させます。
河川流出物の変化と沿岸干潟・藻場生態系への影響
森林植生回復によってもたらされる河川流出物の変化は、沿岸の干潟や藻場生態系に直接的・間接的な影響を与えます。
- 土砂供給の適正化: 森林からの土砂流出が過剰な状態では、沿岸の干潟が急速に埋没したり、藻場の生育基盤が不安定になったりします。植生回復による土砂流出抑制は、沿岸域への土砂供給量を適正な範囲に調整します。これにより、干潟の地形が安定し、多様な底生生物が生息しやすい環境が維持されます。また、藻場の生育に必要な光が遮られる濁度が低減されることで、藻類の光合成が促進され、藻場の回復が期待されます。ただし、干潟の維持・造成にはある程度の土砂供給も必要であるため、供給量の「適正化」が重要であり、過度な土砂遮断が干潟の供給源を断つ可能性も指摘されています。
- 栄養塩供給のバランス: 森林植生回復により河川水の栄養塩濃度が適正に保たれることは、沿岸域における栄養塩バランスの維持に寄与します。過剰な栄養塩流入は、有害藻類ブルームの発生リスクを高めたり、酸素欠乏域（デッドゾーン）を形成したりする原因となります。特に干潟や藻場といった一次生産性の高い生態系では、適切な栄養塩供給は重要ですが、その量が過剰になると生態系のバランスを崩す可能性があります。
- 濁度の低減: 土砂流出の抑制は河川および沿岸水域の濁度を低減させます。透明度の向上は、海底まで光が届く深さを増加させ、藻場の分布拡大に不可欠です。光合成を行う藻類や海草は、沿岸生態系の基盤生産者であり、多くの生物の餌や隠れ家となります。濁度の低減は、これらの生態系の回復・維持に直接的に貢献します。
- 有機物供給と底生生物: 森林からの安定した有機物供給は、河川や沿岸の底生生物にとって重要な餌となります。健全な植生が回復することで、分解されやすい良質な有機物が持続的に供給されると考えられます。これは、干潟や藻場に生息する貝類、甲殻類、ゴカイなどの底生生物群集の健全性を保つ上で重要です。ただし、過剰な有機物堆積は底層の酸素を消費し、嫌気性化を招くリスクもあるため、供給量のバランスが重要です。
国内外の研究事例
国内外で、森林管理や植生回復活動が沿岸生態系に良い影響を与えた可能性を示唆する研究事例が報告されています。
例えば、日本では、漁業者や地域住民が森林水源地を保全する活動（いわゆる「森は海の恋人」運動など）を展開しており、こうした活動が河川水の質を改善し、沿岸の貝類（カキなど）や海藻の生育に良い影響を与えている可能性が指摘されています。科学的な因果関係の定量的な証明は難しい側面もありますが、長期的なモニタリングデータからは、流域の森林被覆率や管理状況と沿岸漁獲量や生態系指標との相関関係が示唆されることがあります。
海外では、熱帯地域における森林破壊が沿岸サンゴ礁に与える影響に関する研究が多く行われています。森林破壊による土砂や栄養塩の過剰流入が、サンゴ礁の白化や被度低下の主要因であることが多くの研究で示されています。逆に、流域の森林回復や持続可能な土地利用への転換が、河川からの負荷を低減し、沿岸海域の透明度改善やサンゴ礁の回復に貢献した事例も報告されており、森林と海洋生態系の間の強い連結性が裏付けられています。
また、流域全体での土砂管理（ダムの運用方法の見直しや砂防施設の工夫など）が、下流の河川環境や沿岸干潟の維持に意図的に寄与しようとする試みも行われています。これは直接的な森林回復とは異なりますが、陸域からの物質動態を管理することが沿岸生態系に影響を与えるという点で、陸海連結性の理解に基づいた取り組みと言えます。
これらの事例は、森林植生回復が沿岸生態系に与える影響が、単一の要因（例：土砂）だけでなく、水質（濁度、栄養塩、有機物）など複数の要因を介して複合的に生じることを示唆しています。また、その効果が現れるまでには長い時間スケールが必要であり、流域全体の包括的な視点からの管理が重要であることを示しています。
結論と今後の展望
陸域における森林植生回復は、河川を介して沿岸の干潟や藻場といった生態系の回復に貢献する可能性を持つ重要な取り組みです。森林の健全性を回復させることで、河川からの土砂や栄養塩の過剰な流入を抑制し、濁度を低減するなど、沿岸生態系にとってより良好な物理化学的環境を創出することが期待されます。これは、干潟の安定化、藻場の拡大、そしてそれらを基盤とする生物多様性の回復に繋がる可能性があります。
しかし、陸海連結生態系は非常に複雑であり、森林植生回復の効果を正確に評価するには課題も多く存在します。効果の発現には長い時間が必要であること、気候変動や沿岸開発など他の様々な要因も同時に沿岸生態系に影響していること、そして陸域での活動が河川を経て沿岸に到達する物質の動態を定量的に把握することが容易ではないことなどが挙げられます。
今後の研究および管理においては、以下の点が重要となります。
- 長期的なモニタリング: 森林の状態、河川の水質・土砂動態、沿岸生態系の変化を、長期的に継続してモニタリングする体制の構築が不可欠です。
- 分野横断的な連携: 林業、水産業、生態学、水文学、土壌学など、異分野の研究者・専門家が連携し、陸海連結系全体を包括的に理解するための共同研究を推進する必要があります。
- 統合的な流域管理: 森林だけでなく、農地、市街地など流域全体の土地利用と管理を考慮した統合的なアプローチが求められます。森林植生回復を流域管理計画の一部として位置づけ、沿岸生態系への影響も考慮した目標設定が重要です。
- 生態系サービス評価: 森林植生回復が沿岸生態系にもたらす生態系サービスの向上（例：漁業生産性の向上、水質浄化機能の向上）を定量的に評価し、その経済的・社会的価値を示すことで、保全活動への理解や投資を促進することが期待されます。
森林は単なる木材資源の供給源や山地の景観要素ではなく、沿岸生態系、ひいては私たちの豊かな暮らしを支える重要な基盤であることが、陸海連結生態系の視点から改めて認識されています。持続可能な社会の実現に向けて、陸と海の連続性を意識した包括的な生態系管理の推進が喫緊の課題と言えます。