共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 空間統計分析に基づく北方林の更新維持機構の解明
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 弘前大農学生命科学部
研究代表者／職名 助教
研究代表者／氏名 鳥丸猛

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 松下通也 秋田県大生物資源科学部 助教

2

 原登志彦 北大低温研

3

 隅田明洋 北大低温研

4

 小野清美 北大低温研

5

 長谷川成明 北大低温研

研究目的 北方圏の森林群集の更新維持機構を解明するために、北方林の主要構成樹種の種間相互作用を明らかにする。北方林は群集を構成する種数が少ないため、他の森林タイプと比較して主要構成種の個体密度が多くなる。そのため、種間相互作用が群集の共存機構に果たす役割は大きく、そのような森林群集の構造と動態を説明できる数理モデルは、将来予想される気候変動や環境改変に対する森林群集の応答を予測できる強力な道具として期待される。本応募研究では、低温研の実験地である大雪山・層雲峡付近（東大雪）の老齢林分内の固定試験地の樹木データを使用して、空間統計学の手法を駆使して主要構成樹種の種間相互作用を明らかにすることを目的とする。
　　
研究内容・成果 本研究は，共同研究に供される低温研の実験地である北海道上川町にある大雪山・層雲峡付近（東大雪）の老齢林分において継続的に樹木群集構造に関する調査を行い，その結果，対象林分の森林構造は極めて原生状態に近い常緑針葉樹林（優占樹種：トドマツ，エゾマツ，アカエゾマツ，ダケカンバ）であることが明らかとなっている．さらに，面積2haの固定調査区内では2000年，2004年，2008年，2013年の計4回，樹高≧0.3mのすべての幹の毎木調査を実施している。これまでの本課題研究の成果のひとつとして，モミ属1種とトウヒ属2種の主要3樹種の空間分布特性を探索的な空間点過程分析手法であるg関数によって表現した結果、下層個体群および上層個体群のいずれも集中分布を示した。さらに、観察された空間分布に対して集中分布を記述する3種類の空間点過程モデル（トーマス点過程、二重トーマス点過程、トーマス・ランダム複合点過程）を用いたAICによる比較を行った結果、3樹種いずれの下層個体群および上層個体群もトーマス点過程モデルに最もよくフィットすることが明らかになり、集中斑は単一の空間スケールであることが示唆された。トーマス点過程のモデルパラメータからトドマツでは集中斑を構成する個体数は下層・上層個体群で同程度だが、上層個体群の集中斑の大きさは下層個体群よりも約7倍大きく、アカエゾマツでは下層と上層の個体群の集中斑の大きさは同程度だが下層個体群の集中斑を形成する個体数は上層個体群よりも約4.7倍多かった。エゾマツでは下層・上層個体群ともに半径1m以下の小さい集中斑が識別されたが、下層個体群の集中斑を構成する個体数は上層個体群の100倍以上であった。一方、ギブス点過程の一種であるStrauss点過程を用いて個体から半径5m以内の種内・種間の個体間の排他的分布の有無と程度を解析した結果、3樹種ともに種内の上層・下層個体群間および下層個体群の種間における空間的反発の程度を示すγは1に近い値（0.92-0.98）を示したが、上層個体群についてはトドマツとエゾマツ（γ＝0.79）およびエゾマツとアカエゾマツ（γ＝0.64）において強い空間的排他性が認められた。以上のように、空間点過程モデルを駆使することによって生態的プロセスの痕跡を示す種内・種間の空間的親和性と排他性を定量化する手法を提示することができたが、林内の不均質な環境状態によっても種内・種間の空間的親和性と排他性は起こりうることが知られているため、今後、個体間相互作用と環境状態の不均質性を同時に考慮した非定常状態にある空間点過程モデルの開発が課題である。
　　
成果となる論文・学会発表等