土と恐竜のどちらが悪いですか？

今週の科学論文で読むと予想していない言葉：「現代農場の車両と溶脚類の間の質量と接触面積の類似性は、次の質問を提起します。この先史時代の動物が土地生産性に及ぼす機械的影響は何ですか？」 Thomas KellerとDani Orの論文は深刻な懸念を提起しています。 農場の車両は、過去数十年間に作物の根が伸びている地下土壌を圧縮するのに十分成長しました。 これは農業生産性に危険をもたらす。

その後、この論文は、圧縮の危険性を、私たちの土地を迂回した最大の動物、サウロポドが提起する危険性と比較します。

大きな危機

私たちは土地が硬いと思いますが、土壌中の隙間と通路は空気と水が根に達することを可能にするので、植物の生命にとって非常に重要です。 極端な形態の土壌圧縮は、これらの空間をすべて取り除き、土壌を植物にはるかに適さなくする。 圧縮は元に戻すのが難しいです。 圧縮された土壌を再び粉砕し、健康な生態系を再建するには、数十年の動植物活動が必要になることがあります。

土壌を耕作し、地面を粉砕し、空気と水がよりよく透過するように専念する農業用機器がたくさんあります。 しかし、このハードウェアはそれほど深く達しません。 「地下」領域は耕作土壌の下に残るが、地下は依然として農業植物の根が使用する領域内にある。

明らかに、土の上に重いものを転がすことは、土を傷つける簡単な方法です。 そして農業用ハードウェアは、より大きな機器がより効率的であるため、ますます重くなっています。 1958年に戻ると、一般的なコンバインハーベスターの重量は約4,000kgでした。 今日、その平均体重は35,000kg以上に増加しました。 このバルクの下の土壌が壊れるのを防ぐために、タイヤはより広く、より低い圧力で作動し、タイヤはより広い領域に広がり、表面土壌の圧縮を制限することができる。

しかしながら、表面から来る力は、圧縮力が分散される領域にあまり依存しない方法で表面下に変換される。 代わりに、ある深さでは、応力はホイール当たりの質量に大きく依存する。 このように、コンバインハーベスター（および他の農業機器）の増加する質量は、地下が圧縮される危険性を高めます。 その効果を検出して修正することは困難ですが、農業生産性を失う可能性があります。

グローバルリスク。 しかも恐竜！

圧縮リスクは均一に分散されません。 より乾燥した区域は絞る地下水が少ないので圧縮される危険が少ないです。 一部の国では、大規模なハードウェアが提供する効率の恩恵を受けていない小規模の敷地で農場を運営することもあります。 それにもかかわらず、米国東部、オーストラリア東部、アルゼンチン、ヨーロッパの大部分を含む多くの地域が圧縮リスクにさらされています。 一般に、これらの地域は、別の研究で土壌圧縮による生産性の低下に苦しんでいると提案した地域とよく一致しています。 全体的に重要な農業地域の約20％が危険にさらされています。

これは恐竜の問題に戻ります。 竜脚類は最大の収穫者よりはるかに重く、80,000kgに達した可能性があります。 彼らの重量は4つの手足に広がっており、足跡は現代のタイヤの足跡とほぼ同じでした（対照的に、収穫機には6つのタイヤがあります）。 最後に、竜脚類は移動するために一度に少なくとも1つの手足を持ち上げなければなりませんでした。 これらの要素のすべてが組み合わされ、溶脚類は土壌にはるかに多くのストレスを与えなければなりませんでした。

農業機器が今や怪我をする危険がある場合、恐竜はほとんど間違いなく問題を引き起こしていました。 しかし同時に、その大きさの動物はそれを支えるために繁栄する生態系が必要でした。 研究者たちは、「竜脚類の餌を探し、かなりの土壌圧縮の可能性は、この先史時代の草食動物に餌を与えるために再生可能な植生を支援する生産的な土地と両立できないようだ」と話しました。

この明らかな矛盾をどのように説明するのでしょうか。 どちらも農業研究を専門とするKellerとOrは、しばらくの間、古生物学界で人気を集めたアイデアに目を向けました。 こんなに大きなことはほぼ確実に半水生でした。 なぜなら、その体積を支えるのが難しいからです。 しかし、著者は、より多くの洞察を得るために古生物学者と話すのではなく、「このパラドックスを解決することはこの研究の範囲外です」と簡単に宣言します。

PNAS2022. DOI: 10.1073/pnas.2117699119pnas.org （DOI情報）。