Research press release

環境:米国西部でビーバーが作るダムが河川の水質を維持しているかもしれない

Nature Communications

Environment: Beaver dams may maintain river water quality in western USA

ビーバーが作るダムは、気候によって引き起こされる極端水文事象と比較して、河川流量、窒素フラックスと酸素フラックスを制御することを通じて河川の水質に与える影響が大きいという可能性を示唆した論文が、Nature Communicationsに掲載される。この知見は、米国コロラド州の河道の研究に基づいており、ビーバーの生息域が拡大することが、水系の水質に対する気候変動の悪影響を軽減する上で役立つ可能性を示している。

極端水文事象(急速な融雪や豪雨など)は、主要水系の水質に影響を及ぼすことが知られている。気候変動性の増大は、他の人為的影響とともに、極端水文事象の変化をもたらしており、干ばつと洪水の両方が、より頻繁に、より大規模に起こるようになっている。さらに、アメリカ西部の気候は全般的に気温上昇と乾燥化が見られ、アメリカビーバーの生息域が拡大している。これらのビーバーのダム作り行動は、地域の水系の流量と水質に影響を与えることが知られている。

今回、Scott Fendorfたちは、米国コロラド州イースト川の山岳流域で、2018~2019年の低水位期と融雪による洪水期の両方において、気候によって誘発された極端水文事象の影響をモニタリングし、この流域にビーバーがダムを作る前と後を比較した。その結果、この流域の水文応答が、気候変動の影響を受けており、河川流量や炭素、栄養素、汚染物質の排出量が変化していることが判明し、その影響が、ビーバーが作るダムによって緩和されている可能性が示された。そして、Fendorfたちは、ビーバーが作るダムが、季節的な極端水文事象の10倍以上も河川の動水勾配を増加させることを明らかにした。これにより、季節的な極端水文事象だけの場合と比べて硝酸塩の除去量が50%近く増加し、酸素を使って呼吸をする水生生物にとっての水質が改善されている。

気候変動によって季節的な極端水文事象、降水量と気温のパターンが変化すると予測されるが、Fendorfたちは、ビーバーが作るダムの存在は、将来の気候条件下で予測される影響を緩和し、下流の水質を保全する上で役立つ可能性があるという見解を示している。

Beaver dams may effect river water quality by controlling the river flow and fluxes of nitrogen and oxygen when compared to hydrologic extremes caused by climate, a paper published in Nature Communications suggests. The findings, based on a river course in Colorado, USA, indicate that the expanding range of beavers may help mitigate the negative effects of climate change on water quality in river systems.

Hydrological extremes, such as rapid snowmelt and severe rain events, are known to impact water quality in major river systems. Increasing climate variability, alongside other anthropogenic impacts, is altering hydrologic extremes — with both droughts and flooding becoming more frequent and intense. Additionally, an overall drier, hotter climate in the western US is expanding the range of American beavers, whose dam building efforts are known to affect local water flow and quality.

Scott Fendorf and colleagues monitored the effects of climate-induced hydrological extremes between 2018⁠–2019, both during low water and snowmelt-induced flood periods, in a mountainous watershed of the East river, Colorado, USA, before and after beavers built dams in the area. They found that the hydrologic response of the watershed is impacted by climate change, altering river flows and the export of carbon, nutrients, and contaminants and that beaver dams may mitigate the impacts of this. The authors found that beaver dams increase the hydraulic gradient of the river over 10 times more than seasonal hydrologic extremes. This increases nitrate removal by nearly 50%, relative to seasonal extremes alone, and improves water quality for oxygen-breathing aquatic organisms.

The authors suggest that although climate change is projected to alter seasonal hydrologic extremes, precipitation and temperature patterns, the presence of beaver dams may help mitigate the impacts predicted under future climate conditions and protect downstream water quality.

doi: 10.1038/s41467-022-34022-0

「注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したプレスリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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