ミシガン湖の温暖化が進行すると、アジアコイに対する感受性が高まるが、これは、藻を食べる魚に対して生態的バリアの役割を果たすクワガタガイの能力が一部低下することによる、とミシガン大学主導の新しい研究が発表された。
ミシガン湖の底に敷き詰められた何兆ものクワガタガイとアジアのコイは、同じ餌である藻類や他の種類のプランクトンをめぐって競争することになります。 五大湖の研究者の中には、指の爪ほどの大きさの軟体動物が、侵略的な魚が足場を築くのを防ぐのに役立つと示唆する人もいます。
それを当てにしないでください、と新しいコンピューター モデル研究の著者は結論付けています。 最良のシナリオであっても、アジア鯉を撃退するためのムール貝の能力は、時間と空間において限られており、気候温暖化と栄養汚染の両方が、ムール貝が果たすかもしれない保護の役割を弱めると、研究者は判断しました。 この論文は、同じチームが昨年、Freshwater Biology 誌に発表した論文に基づくもので、ビッグヘッドとシルバーコイがミシガン湖で十分な餌を見つけることができ、そこに定着するリスクが高いことを明らかにしたものです。
Peter Alsip
「我々の新しい研究は、すでに定着した食物競合であるムール貝の存在には、ビッグヘッドとシルバーコイの侵入に対する障壁として作用する能力が限られており、気候温暖化と栄養強化により、ムール貝がアジアコイの生息に及ぼす能力がさらに減少し得ることを示しています」研究の主導者、大湖研究協力機構のピーター・アルジップ氏は、次のように述べました。
昨年の淡水生物学論文の筆頭著者でもあるアルシップは、U-Mの環境および持続可能性学部で修士論文のためにアジア鯉の研究を実施しました。
この新しい研究では、気候変動、栄養管理、ゼブラ貝とクワガタ貝の到来という3つの要因が、現在湖自体ではなく隣接流域に生息しているビッグヘッドとシルバーコイに対するミシガン湖の脆弱性にどのように影響したかに注目しています。
4つの地図は、ミシガン湖における栄養素のリンのレベルとクワガタガイの有無が、ビッグヘッドとシルバーコイの年間体重変化にどのように影響するかを示しています。 マップは、クワガタガイがまだ定着しておらず、栄養塩であるリンのレベルを下げる取り組みが実施される前で、現在よりもはるかに高かった1970年代と1980年代の湖の状態を、2010年の状態と比較しています。 画像出典：Peter Alsip. Alsip et al. in Biological Invasions, July 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
研究チームの過去の状況のシミュレーションによると、ミシガン湖は、栄養素のリンのレベルがはるかに高く、ゼブラ貝とクワガタガイがまだ確立されていなかった1970年代と1980年代にアジアコイがより生息しやすかったはずであることがわかりました。 シミュレーションによると、1980年代には、現在の状況と比較して、およそ2倍から5倍の速さでアカガレイが成長し、リン濃度の高さは、ムール貝の不在よりも影響力がありました。
研究者が今後数十年間に予想されるレベルの気候温暖化をシミュレーションすると、アジアのコイの生息地は2つの基本的方法で改善されました。
魚は春に暖かい水でより活発に餌を食べ、毎年夏の「成層期間」（湖水が温度と密度の差によって 3 つの層に分離する期間）は早く始まり長く続くため、上部を餌とするアジア鯉と底部に生息するイガイが水柱上部で餌を取り合う時間が制限されました。
五大湖の表面温度はすでに世界平均の上昇よりも速く温暖化しており、ミシガン湖の表面水は10年におよそ華氏半度の割合で温暖化しています。
より早い成層は、イガイの表層水での餌へのアクセスを妨げることによってアジアコイに利益をもたらし、また、以前は不適当だった沖合の生息地を、より早い時期に魚に開放すると、新しいモデル研究によると、五大湖全体の冬の氷被覆の期間と範囲も縮小している。 U-M大学率いるチームのシミュレーションでは、暖かい年は春にコイに適した生息地の量がおよそ2倍になり、銀色のコイに適した生息地の量はほぼ3分の1に増加したという。
私たちの重要な発見の1つは、春が最も影響を受ける季節であり、ミシガン湖の魚種のほとんどがプランクトンを食べる幼生期を迎える時期であるということです
研究の共著者であるアナーバーのEureka Aquatic Researchの水生生態学者Hongyan Zhangは、次のように述べています。
「したがって、アジア鯉の定着に有利な気候変動や栄養レベルは、アジア鯉が他の魚種に与える悪影響を強める可能性もあります」と、彼女は述べています。 U-M の環境および持続可能性学部と五大湖共同研究所の元教授である Zhang は、Alsip の論文指導者でした。
リン レベルは、ミシガン湖全体のアジア鯉生息地適合性に関する新しい研究で分析した 3 つの要因の中で最も影響力があると浮上しました。 この研究の「高リン」シナリオは、アジア鯉の成長期が最も長く、適切な生息地の量が最も多く、最終的な魚の重量が最も高くなりました。
高リンシナリオは、五大湖全体で藻類促進栄養素のレベルを減らす努力が始まった1970年代と1980年代のミシガン湖のリン負荷に基づくものです。 支流からミシガン湖に流入するリンの量はそれ以来急激に減少し、1990年代以降は安定したレベルを維持しています。
しかし、これまでの研究では、都市や農業の拡大や気候変動による土地利用や河川の水文学の変化が、今後数十年でミシガン湖のリンのレベルを増加させる可能性があることが示唆されています。 五大湖地域はすでに、地表からリンを洗い流して小川や河川に流れ込む可能性のある、春の激しい雨の頻度が高くなっています。
より、それぞれの地図は、2つの異なる気候を比較したときのミシガン湖のビッグヘッドコイの成長日数の変化をシミュレーションしたものである。 左の地図は、暖かい年（気候モデルによると、水温が2030年から2090年の期間に予想される値の範囲内にあった1998年）と涼しい年（冬から春にかけての期間が平均より寒かった1997年がシミュレーションに使われた）を比較したものである。 真ん中の図は、暖かい年と現在のミシガン湖の状態を比較したものです（この研究では、2010年が現在の状態を表しています）。 右の地図は、現在の状況と冷夏の年を比較したものです。 画像出典：Peter Alsip. Alsip et al. in Biological Invasions, July 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
今後ミシガン湖のリンレベルが上昇すれば、アジアコイにとって「より住みやすい環境を作り出すだけ」と、新しい研究は結論付けている。
「この研究の最も興味深い点は、私たちが考慮した 3 つのストレス要因のうち、五大湖水質協定によって義務付けられた湖の栄養低減が、侵略的なビッグヘッドとシルバー コイの生息地の適合性を最も低下させたことです」と、研究の共著者で NOAA の五大湖環境研究所の研究漁業生物学者エド・ラザフォードは述べています。
すでに侵略された生態系に対するアジア鯉の影響と、侵略前線がミシガン湖に近いことから、イリノイ川とミシガン湖を結ぶ人工の接続部であるシカゴ エリア水路システムを経由して五大湖に侵略する可能性に対する懸念が高まっています。 アジア鯉が、プランクトンを食べる五大湖の魚 (ほとんどの魚種の幼生を含む) を駆逐し、この地域の 70 億ドルの漁業に打撃を与えるのではないかという大きな心配です。
昨年、米国陸軍工兵隊は、ミシガン湖から約 40 マイルのイリノイ州ジョリエットに近い Brandon Road Lock and Dam に鯉防御を設置するという計画書を議会に送りました。 この地域の8人のアメリカ知事と2人のカナダ首相がこの計画を支持した。 しかし、8 億ドル以上かかる可能性のあるこのプロジェクトは、議会の承認を待っています。
Biological Invasions 論文の他の共著者は、NOAA の Great Lakes Environmental Research Laboratory の Mark Rowe と Doran Mason、U-M School for Environment and Sustainability の Catherine Riseng、および Michigan Department of Natural Resources と Michigan 大学の協力ユニットである Institute for Fisheries Researchの Zhenming Suです。
この研究はミシガンシーグラント大学院研究奨学金によって行われ、Institute for Fisheries Researchはそれに見合う資金を提供しました。 また，ミシガンシーグラント，Institute for Fisheries Research，Cooperative Institute for Great Lakes Research，NOAA’s Great Lakes Environmental Research Laboratoryから追加の支援を受けた。