23 0 0 0 OA 気候変動時代の生態学: 陸域生態系における「自然を基盤とした解決策」にむけた課題
- 著者
- 竹内 やよい 遠山 弘法 吉川 徹朗 岡本 遼太郎 井手 玲子 角谷 拓 小出 大 西廣 淳 小熊 宏之 日浦 勉 中静 透
- 出版者
- 一般社団法人 日本生態学会
- 雑誌
- 日本生態学会誌 (ISSN:00215007)
- 巻号頁・発行日
- vol.72, no.2, pp.109, 2022 (Released:2022-10-22)
- 参考文献数
- 278
人新世の大加速とも呼ばれる気候変動の時代において、気候変動影響の顕在化、自然災害の激甚化・頻発化、COVID-19の世界的流行などの地球規模の問題が増大している。国際社会では、これらの問題は生態系の劣化や生物多様性の損失が要因であること、そして社会経済にも多大な損害を与える大きなリスクであることが共通の認識となりつつある。そのような状況を反映し、陸域生態系の多面的な機能を活用することで、低いコストで環境・社会・経済に便益をもたらし、社会が抱える複数の課題の解決に貢献する「自然を基盤とした解決策」という新しい概念に大きな期待が寄せられている。この解決策への社会的なニーズの高まりは、生態学が長年取り組んできた生物多様性や生態系の保全に関する課題を超えて、生態学が生物多様性や生態系が豊かな人間社会を継続し発展させる知的基盤となることや、生態学の社会的有用性を示す機会である。そこで本稿では、気候変動時代における「自然を基盤とした解決策」の実践に向けた生態学研究の方向づけを目的とし、陸域生態系の活用に対する社会的なニーズの現状を概観する。その上で、「自然を基盤とした解決策」の鍵となる陸域生態系の生物多様性や生態系機能に関する知見を整理して課題を抽出し、これらを踏まえて今後の生態学研究の方向性を具体的に示す。まず、現象の基礎的な理解という観点からは、生物多様性を含む陸域生態系と気候システムや社会システムとの相互関係性を含めた包括的な気候変動影響のメカニズムの解明と、予測・評価のためのプロセスモデルの高度化を進めること、そして同時に、陸域生態系と生物多様性の変化を示すための効果的なモニタリングと情報基盤の強化を行い、データや分析結果を社会に還元するフレームワークを構築することが優先事項である。より実践的な観点からは、「自然を基盤とした解決策」の実装や社会変革などにおいて共通の目標をもつ他分野との学際研究を積極的に行うことにより、実装における目的間のトレードオフを示すこと、健康・福祉の課題や生産・消費システムの中での陸域生態系や生物多様性への影響や役割を示すことなどが優先事項となる。気候変動に代表される不確実性の高い環境下で、効果的な「自然を基盤とした解決策」の実施ためには、その科学的基盤となる生態学の知見とツールは不可欠であり、またその実装を通じた社会変革への道筋においても生態学の貢献が期待されている。
16 0 0 0 OA 日本列島におけるブナの形質と林分構造の地理変異
2 0 0 0 森林樹木・林冠におけるガス交換
光合成速度のピークは6月下旬で8-16umol・m^<-2>s^<-1>低下は樹種に特徴的。CO2付加では針葉樹材の細胞内腔が増加した。成熟林の1998〜2000年の現存量成長量は0.44、0.60、0.48tC・ha^<-1>yr^<-1>であった。総胸高断面積は32322.8m^2、平均胸高断面積は14.4m^2・ha^<-1>であった。総現存量は59626.9tC、平均現存量は26.6tC・ha^<-1>であった。1999〜2001年の平均NEPは258 gC m^<-2> y^<-1>土壌から大気へ放出される炭素フラックスは平均580 gC m^<-2> y^<-1>でNEPの二倍以上を示した。GEPは838 gC m^<-2> y^<-1>でありGEPに占めるNEPの割合はおよそ30%であった。幹呼吸量は土壌呼吸速度の11〜20%に相当した。GEPの算出に幹呼吸を入れると929 gC m^<-2> y^<-1>となり、樹木葉(含枝呼吸)の総光合成速度に相当した。リタートラップによると土壌還元量は三年間平均で118 gC m^<-2> y^<-1>であり、GEP(929 gC m^<-2> y^<-1>)の約13%であった。枯死による炭素還元量は79 gC m^<-2> y^<-1>であった。地上から地下部への炭素転流量は549 gC m^<-2> y^<-1>であった。植生から土壌へ流入する炭素フラックスは533 gC m^<-2> y^<-1>であった。GEPの約57%の炭素が根系を経て土壌へと供給された。河川への炭素放出は溶存有機炭素(DOC)、溶存無機炭素(DIC)、粒状有機炭素(POC)に大別される。全溶存炭素濃度濃度は4.1±1.8 gC m^<-2> y^<-1>で、DICの占める割合は約67%でありDOCとPOCは同程度で、流域からの炭素流出量はNEPの1.6%で約254 gC m^<-2> y^<-1>炭素が蓄積された。このうち108 gC m^<-2> y^<-1>(43%)が植生に146 gC m^<-2> y^<-1>(57%)が土壌へ蓄積された。
1 0 0 0 OA ブナの地理変異に基づいた冷温帯林生態系機能と環境応答の解明
1、ミズナラの最大光合成速度は温暖化処理によって変化しなかったが、窒素含量は低下したため窒素利用効率は上昇した。イオン交換樹脂法によって土壌中の無機体窒素量がどのように変化したかは現3定量中である。2、葉中の窒素含量の低下と硬さの指標が上昇したため、植食性昆虫による食害は低下した。3、ミズナラの堅果生産量は枝の温暖化処理によって3〜5倍に上昇した。そのメカニズムは今のところ不明である。4、土壌中のバクテリアの量や組成は2年間の実験では変化が見られなかった。5、林床植物の総植被率は、林冠閉鎖が完了する6月中旬に最大となり、その後低い値で安定する傾向が見られた。林床に到達する光エネルギーとの対応関係が示された。夏緑性植物の地上部生育開始時期は、温暖化により早まる傾向が見られたが、その程度は種により異なっていた。一方で、秋の生育終了時期には明瞭な違いが認められなかった。すなわち、生育初期に温暖化の効果が大きいことが示された。半常緑性植物のオシダの越冬葉は、温暖区ではほとんどが冬の間に枯死していた。これは、温暖区では積雪がほとんどないため凍害による損傷が強かったためと考えられた。さらに、当年シュートの伸長は温暖区で遅くなる傾向が見られた。越冬葉の損失により、新葉生産のための養分や資源転流がなくなったことが影響していると予測される。土壌温暖化による積雪環境の変化は、冬期の越冬環境を変化させ、植物の生育にマイナスの効果をもたらす可能性が示唆された。以上の結果より、温暖化が植物にもたらす影響は、種や生活形により多様であることが示された。温暖化の影響予想には、個々の植物が有する生理特性を考慮する重要性が示された。
冷温帯葉落広葉樹の光合成生産機能を,森林を構成する高木の機能を樹冠レベルで評価するとともに,ギャップ更新稚樹や低木層構成樹種の光合成特性を基礎に考察した。樹冠部の光合成特性は林冠層をやや越えた高さ24mの樹冠観測タワーを用いて測定した。上層木の開葉と共に林床へ到達する光量は減少し,落葉とともに増加した。また,CO_2濃度の垂直変化は,風のない日中に樹冠部位では約320ppmまで低下し,夕方には林床付近で約560ppmに達した。高木層の開葉は雪解けの約1週間後から始まり樹冠基部から先端に向かって進行した。シラカンバやケヤマハンノキなどの散孔材樹種の開葉が早く,ハリギリやヤチダモなどの環孔材では約2週間遅かった。初夏には全ての樹種の樹冠部位での光合成速度は高かったが,真夏には樹冠のやや内部に位置する葉の光合成速度が最高であった。落葉が始まる初秋には先駆種であるシラカンバとケヤマハンノキの光合成速度は高かったが,全体としては樹冠部位での光合成速度に樹種間の差はなかった。樹冠下部の葉では集光機能を代表するクロロフィルb量が多く,また,窒素のクロロフィルへの分配量も多かった。林床では上層木の葉が展開して林冠が閉鎖する前に葉を展開し終える樹種や,上層木が落葉しても葉を保持し降霜まで緑葉を維持する樹種が存在した。林床に生育する稚樹では,光飽和での光合成速度(最大光合成速度)は大きな年変動を示した。この原因として春先の乾燥により厚く小さな葉が形成されることが考えられ,葉内部でのCO_2拡散抵抗が最大光合成速度を律速することが示唆された。窒素は最大光合成速度と高い正の相関を持つことから,非破壊で同一葉の機能を推定できる窒素計測器を導入することによって樹冠全体の光合成生産を非破壊で推定できる。