生物学的な荒野から炭素スポンジへ
移動する砂が景観の95％以上を覆う生物学的な荒野とみなされてきたタクラマカン砂漠は、乾燥環境に関する従来の常識を覆す生態変容を遂げている。数十年にわたる大規模植樹の取り組みの末、中国北西部の過酷な砂漠は、大気から放出量より多くの二酸化炭素を吸収する、機能する炭素吸収源となった。米国科学アカデミー紀要に最近発表された研究によれば、1978年に開始され、通称「グレート・グリーン・ウォール」と呼ばれる三北防護林プログラムにより、砂漠の周縁部は大気中炭素の正味吸収地域に転換した。この成果は、人為的な介入が極限的な砂漠を安定した炭素吸収源へ変えた初の記録例であり、世界で最も乾燥した地域における気候変動緩和策に新たな希望をもたらしている。
面積約13万平方マイル（33万7000平方キロメートル）で、モンタナ州をわずかに上回る広さを誇るタクラマカン砂漠は、中国北西部のタリム盆地に位置する。高い山脈が砂漠を囲み、一年の大半において湿った空気が内部に届くのを遮るため、この地域は「死の海」といったあだ名が付くほど極端な環境となった。何世紀にもわたり、移動する砂の広大な地は荒涼さと環境の限界を象徴してきた。しかし現在、衛星画像には砂漠の周縁を巡る鮮やかな緑の帯が映り、プログラム開始以来660億本超の樹木が根を張っている。中国全体の森林被覆率は1949年の国土のわずか10％から現在は25％超に上昇し、2024年にタクラマカン砂漠を取り囲む植生が完成したことは、生態工学における画期的な出来事を意味する。
決意の数十年
この変化は1978年、砂漠化の加速に対応するため、中国当局が三北防護林プログラムを開始したことで始まった。1950年代を通じて大規模な都市化と農地拡張が地域の自然植生を奪い、土地を劣化させ、農業生産性を脅かす、ますます深刻な砂嵐を引き起こす条件を生み出した。政府は2050年までにタクラマカン砂漠とゴビ砂漠の周縁部に数十億本の樹木を植えることを約束し、砂漠の拡大を止めて移動する砂丘を安定させる目標を掲げた。この野心的な計画は72年間にわたり、1998年、2011年、2021年に主要な実施節目が設けられている。
工学的な成果の一つが、砂漠の内部を直接貫く全長3046キロメートルの緑の回廊だ。かつて探検家が「死の海」と呼んだ場所に植生を巡らせ、それまで孤立していたオアシスを結んでいる。この大規模事業の背景には、環境面と政治面の双方から動機があった。手をこまねいた砂漠の拡大は貴重な農地を脅かすと同時に、中国西部の地域的不安定化に寄与してきた。同地域では歴史的に、少数民族と漢民族指導層の緊張が摩擦を生んできた。砂漠の前進を抑えることで、北京は農地を確保し、北部都市を苦しめる黄砂の発生頻度を減らし、同時に国の炭素排出量への対処を図った。国連がサハラ砂漠で開始した取り組みなど、類似した国際的な努力とは異なり、中国の計画は、40年以上にわたり事業を中断なく継続できる政治的安定の恩恵を受けた。
衛星データが示す変化
カリフォルニア大学リバーサイド校の科学者らは、ヒューストン大学、清華大学、カリフォルニア工科大学の研究者らと協力し、高度な衛星技術を用いて砂漠の炭素動態の変化を検証した。米航空宇宙局（NASA）の軌道上炭素観測衛星とMODIS衛星のデータにより、タクラマカン砂漠の縁における二酸化炭素濃度と植生の緑化が25年間にわたり追跡された。研究チームは、植林の成功を示す2つの主要指標、すなわち大気中二酸化炭素の測定可能な減少と、太陽誘導蛍光の増加に注目した。太陽誘導蛍光は光合成の際に放出される微弱な光で、植物生産性の指標となる。
衛星観測では、対策を講じた地域上空に明確な「コールドスポット」が確認され、二酸化炭素濃度は周辺地域より1～2ppm低かった。7月から9月の雨季には降水量が月平均約0.6インチ（16ミリ）に達し、乾季の約2.5倍となる。この季節的な水分増加は植生被覆と光合成活動を高め、大気中のCO2を乾季の416ppmから雨季の413ppmまで減少させる。研究に参加したUCRの大気物理学者、King-Fai Li氏は、軌道上から炭素吸収を検証する意義について次のように説明した。
これはアマゾンやコンゴの熱帯雨林とは違う。一部の植林地域は、南カリフォルニアのチャパラルに似た低木林にすぎない。それでもCO2を吸収しており、しかも一貫して吸収しているという事実は、宇宙から測定し検証できる前向きな要素だ
低木、土壌、炭素貯留
この事業はしばしば植樹として語られるが、科学的証拠は炭素回収の主な原動力が耐性の強い低木であることを示している。南カリフォルニアのチャパラルに似たこれらの木本植物は、多くの樹種が生育できない乾燥した高温条件の下でも、一貫して光合成できることが証明された。植生は安定した生物学的なポンプとして働き、空気中の二酸化炭素を吸収して根や茎へ移し、最終的には土壌有機物へと送り込む。過去の研究では、昼夜の気温差による熱膨張と収縮を伴う物理的過程を通じて砂自体がCO2を捕捉する可能性があり、年間約100万トンの炭素を貯留できるとされていた。しかし科学者らは、気候変動の下でこの砂による貯留は不安定だと警告した。気温上昇により砂中に閉じ込められた空気が膨張し、貯留された炭素が放出される可能性があるためだ。
新たな研究結果は、光合成による生物学的貯留の方が、より安定かつ大規模な炭素吸収源となることを示している。タクラマカン砂漠南縁部における土壌微小団粒に関する追加研究は、この貯留の基盤となる仕組みを明らかにした。土壌組成を調査した研究者らは、delta13C自然存在比法を用いて、異なる土壌画分を通る炭素の流れを追跡した。分析の結果、植林は土壌有機炭素量と団粒形成の双方を大幅に増加させ、最大の増加は植物が定着して7年後に発生していた。土壌有機炭素は陸上生態系で最大の炭素プールを構成し、表土炭素の約90％が土壌団粒内に貯留されている。微小団粒は、砂漠生態系内の炭素流動に対して、供給源と吸収源の双方として機能する。植え付けられた植生は大気中の炭素を回収するだけでなく、砂丘を安定させ、風食を減らし、さらなる生態遷移の条件も生み出している。
水の制約と地球規模
有望な結果が得られたにもかかわらず、研究者らは砂漠への植林が地球規模で及ぼす影響について現実的な見方を促している。ドイツとほぼ同じ面積のタクラマカン砂漠全体を完全に植生で覆っても、年間で吸収できる二酸化炭素は約6000万トンにとどまる。この量はカナダの年間排出量の10％に相当するにすぎず、世界全体で毎年排出される400億トンのごく一部に過ぎない。King-Fai Li氏は、砂漠の緑化だけでは気候危機を解決できないと強調しつつ、二酸化炭素をどこで、どれだけ、どのような条件下で吸収できるかを理解することが、緩和策の重要な一助になると指摘した。
砂漠内部へのさらなる拡大を妨げる主な制約は水だ。現在の低木林は、周囲の高地から流れ下る mountain runoff によってのみ存続しており、水分と栄養素を植樹帯へ運んでいる。砂漠の奥へ進むには、地球上でますます不足しつつある安定した水源が必要となる。この mountain runoff への依存は脆弱性を生む。気候変動による降雪パターンや氷河融解の変化が炭素吸収源を弱体化させるか、破壊する可能性があるからだ。植生は、砂漠の極限的な環境と高地の水源との間の均衡に文字どおりかかっている生きた障壁を形成している。
乾燥地域のモデル
タクラマカン砂漠の事業は、他の事業が失敗した中で存続した、まれで長期的な砂漠緑化のケーススタディとなっている。政治的な継続性により、中国は40年以上にわたり一貫した資金と労働力を確保でき、短期的な事業では実現できない生態回復の条件を生み出した。同研究の作成を支援したカリフォルニア工科大学惑星科学教授で、NASAジェット推進研究所上級研究科学者のYuk L. Yung氏は、より広範な意味について次のように振り返った。
人為的な介入が、最も極限的な乾燥地でも炭素貯留を効果的に高められることを初めて確認した。これは砂漠を炭素吸収源に変え、砂漠化を食い止められる可能性を示している
この研究は、砂漠が生態学的な死の地ではなく、世界の炭素管理戦略に参加し得る存在であることを強調している。欧州、中南米、北米で森林火災により森林が炭素吸収源から炭素排出源へと変わりつつある中、タクラマカン砂漠の変容は、環境回復における人間の能力についての異なる物語を提供する。水の安全保障と規模に関する課題はなお大きいが、この事業は、地球上で最も過酷な環境でも自然由来の解決策が効果的に機能し得ることを証明している。タクラマカン砂漠を囲む緑の帯は、先進技術ではなく時間、安定性、生態学的理解を必要とする低技術型の炭素対策にとって、インスピレーションであると同時に概念実証でもある。
要点
- 1978年に開始された中国の三北防護林プログラムでは、タクラマカン砂漠周辺に660億本超の樹木が植えられ、2024年に植生による包囲が完成した。
- 衛星データは、砂漠の周縁部が現在、排出量より多くのCO2を吸収する炭素吸収源となっており、雨季には大気中濃度が1～3ppm低下することを確認した。
- 耐性の強い低木や植生は光合成によって炭素を回収し、従来の砂による炭素捕捉よりも安定した貯留メカニズムとなっている。
- この事業は水源を mountain runoff に完全に依存しており、拡大可能性を制限するとともに、気候変動による雪解けパターンの変化に対する脆弱性を生み出している。
- 砂漠全体を植林しても吸収できるCO2は年間6000万トンにとどまり、世界の排出量400億トンと比べると控えめな貢献だが、乾燥地域の再生における概念実証となっている。
