日本の高山植物相
日本が属する北東アジアには、北緯65度から70度以北の寒帯が属する北極及び亜北極植物区系、北緯48度付近から北緯65度から70度付近の北方帯が属するヨーロッパ・シベリア植物区系、北緯30度付近から48度付近までの温帯の植物相に当たる東アジア植物区系などが見られる。日本の高山植物は北極及び亜北極植物区系、ヨーロッパ・シベリア植物区系に由来を持つと考えられる北方系の植物が主流であるが、温帯である中国、ヒマラヤなどの東アジア植物区系との関連も強い。日本周辺の低山帯の種が高山に適応した例や、中新世以降、最終氷期以前という古い時代から日本の高山帯に生存し続けている遺存種もなども見られる。そして日本の高山植物の主流である北方系の植物分布は、最終氷期やそれ以降の気候変動、そして第四紀の火山活動の影響を受けている。日本の高山植物は極地やシベリアなど北極及び亜北極や北方帯を起源とする植物に、東アジアの低山帯起源の植物が混在し、氷期や間氷期といった気候変動や火山活動など影響されながら育まれてきた。
日本列島は周囲を海に囲まれた島孤であり、全体的に湿潤な気候である。日本と同じような島弧であるサハリン、千島列島や、周囲を海で囲まれたカムチャッカ半島などもやはり比較的湿潤であり、日本と同じく雪が多い。
まずニホンザルは赤石山脈や飛騨山脈の稜線地帯にまで広く進出し、高山植物を食い荒らしていることが明らかになっている。そして高山植物の食害で最も深刻なものがシカによるもので、本州のニホンジカの食害は赤石山脈、八ヶ岳、尾瀬ヶ原などで広範囲に深刻な被害が見られ、北海道のエゾシカは知床、大雪山、夕張岳などで高山植物の食害が確認されている。
地球温暖化の影響と考えられる気象の変化も高山植物の生育環境をおびやかしている。例えばかんらん岩、蛇紋岩地の固有な高山植物の宝庫として知られるアポイ岳は、1950年代頃から高山植物の生育する草原地帯にハイマツやキタゴヨウ、アカエゾマツといった樹木の侵入が進み、高山植物の生育場所の縮小が著しく進んでいる。これはアポイ岳の冬季の気温上昇と積雪量の減少、夏季に比較的冷涼な気候を保っていた要因であった濃霧の発生量の低下が大きな原因であると考えられている。また八ヶ岳でキバナシャクナゲの群落に、キバナシャクナゲより標も高が低い場所に生育するハクサンシャクナゲが進出するようになるなど、八ヶ岳や赤石山脈でも高山植物が生育する場所に低地の植物が進出していることが確認されている。そして北岳に生育するキタダケソウは、気温上昇と冬季の積雪量の減少によるものと考えられる開花時期の早まりが観察されている。
ハイマツはその名前が示すように、直立することなく地面を這うように生育するマツ科の低木である。ハイマツはバイカル湖西岸付近から東部北緯70度付近までの東シベリアに分布の中心があり、日本の赤石山脈を分布の南限とし、中国東北地方、朝鮮半島北部にも見られる。ハイマツと似た分布を示す植物にはキバナシャクナゲやグイマツがあり、ハイマツはその分布の中心である東シベリアでは、主に低地に分布するグイマツ林の林間植生として分布している。
本州中部の高山帯以北の日本の高山では、亜高山針葉樹林帯の上部にハイマツ群落が優占するハイマツ帯が広く分布しており、ハイマツ帯の存在は日本の高山植生の特徴の一つとされている。これはハイマツ分布の中心である東シベリアでは、主として低地グイマツ林の林間植生となっている点と大きく異なっている。
日本の高山でのハイマツ帯の分布を調べてみると、冬季の積雪の深さと深い関連性が見られる。例えば大雪山での調査ではハイマツ帯は冬季の積雪が平均30センチ以上から300センチの場所に分布することが明らかとなった。これは低木で地を這って生育するハイマツは、冬季には雪をハイマツ群落全体でしっかりと捉え、雪に埋もれることによって、世界一過酷な環境とされる冬季の日本の高山に吹き付ける強風と、低温から植物体を守っているためと考えられている。また冬季の積雪が多い場所は、雪解けが遅くなるためにやはりハイマツの生育に不適であると見られている。
また北方系統と南方系統との遺伝距離からみて、両系統は60万年前から380万年前に分岐したものと考えられた。
また飯豊山と月山では、南北両タイプのヨツバシオガマが確認されたが、飯豊山、月山とも北方系統のヨツバシオガマは雪田などがある湿潤な環境に成育し、南方系統は山頂付近の風衝草原に分布し、お互いに全く遺伝的交流が見られず、花のつき方や葉の形態なども明確に異なり、別種レベルまで分化が進んでいることが確認された。
これらの事実から日本列島のヨツバシオガマは、東北南部を境に別種レベルまで異なった種に二分されている事実が明らかとなった。また南方の種より生育範囲が遥かに広い北方の種の方が種内の遺伝的変異が小さいことから、北方の種の方が新しい時代に分化したと考えられる事実と併せて、本州中部から東北南部にかけて分布する南方系統のヨツバシオガマは、最終氷期であるヴュルム氷期以前の氷期に日本列島に南下して定着し、その後の間氷期は高山で生き残り、最終氷期のヴュルム氷期になって東北南部まで新たにヨツバシオガマが南下してきたものの、かつての氷期から生き残り続けてきたヨツバシオガマが生育する本州中部にまで南下することは出来ず、その結果、ヨツバシオガマは本州中部から東北南部までの南方系統と、東北南部からアリューシャン列島北東端までの北方系統という、別種と言っても良い差異がある二つの系統に分化したと考えられるようになった。