共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 北方林の更新維持機構の生態学的・遺伝学的解析
新規・継続の別 継続（H17年度から）
研究代表者／所属 群馬大社会情報
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 西村尚之

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 戸丸信弘 名大院生命農学研究科 教授

2

 坂本圭児 岡山大院環境生命科学研究科 教授

3

 鈴木智之 東大院農学生命科学研究科 助教

4

 赤路康朗 国立環境研生物生態系環境研究センター 研究員

5

 原 登志彦 北大低温研

6

 小野清美 北大低温研

研究目的 本研究課題は、平成17年から継続して実施している研究であり、北方林の樹種共存維持機構に影響を及ぼす要因を、長期モニタリングデータから得られた主要構成樹種の個体群動態特性と成長動態特性をベースとして生態学的・遺伝学的に解明することを目的としている。特に、（1）北方林生態系では、気象環境の年較差が優占樹種の共存を促進する要因の一つであることを野外調査から示して生物間相互作用系の新たなメカニズムを提唱することと、（2）北方常緑針葉樹種の環境応答における可塑性とそれに関連する地域内や地域間における遺伝的多様性の形成過程の調査から構成樹種の北方域への適応的進化機構を検証する。
　　
研究内容・成果 当該研究課題は平成17年度から継続している低温研の実験地である東大雪北方林内に設置した調査区を使用した研究であり、北方林の維持機構解明の基盤となる生態学的・遺伝学的特性に係わる動態モニタリング調査・解析を定期的かつ継続して実施している。令和2年度においては、北方常緑針葉樹林の半世紀規模における過去の成長特性を詳細に明らかにするために、低温研東大雪実験地にある遷移途中段階にある林分内の1ha調査区において、主要構成樹種であるアカエゾマツ、エゾマツ、トドマツの各15本から2020年7月と9月の2回にわたり成長錐を用いて年輪コアを採取し、過去数十年間の生長動態の解析を実施した。また、今年度から新たな調査手法を導入するための予備的な調査として、原生状態林分と発達途中段階林分を対象に5年に一度行われる地上からの林冠調査を、ドローンによる空中写真で可能であるかどうかの検討を行った。
ただし、今年度は新型コロナウイルス感染症の影響により、調査スケジュールが度々変更になったこと、また、現地での調査時間を十分に確保できなかったことにより、当初の予定どおりに進めることができなかったが、以下のような研究成果が得られたので報告することとした。
各樹種の気温変動に係わる長期成長動態の解析のために、まず、低温研実験室で適切な処理をした年輪コアから0.01mm単位で年輪幅を計測し、この生データからスプライン関数により長期トレンドとなる気候以外の影響を除去し、さらに自己相関の影響を減衰させた自己回帰モデリングから各樹種の年輪クロノロジーを構築した。各樹種の年輪クロノロジーとアメダス気象データとの単相関分析を行った結果、気候に対する成長応答の樹種間の違いは検出されず、どの樹種においても春季の早い気温上昇は成長へ正の影響を、一方、夏季の気温増加は負の影響を示した。ここから成長に及ぼす気温の影響は春季には水分や植物ホルモンの移動プロセスに関係し、夏季には水分ストレス耐性機構に関係していることが予想された。次に、ドローンを使った空中写真から林冠オルソ画像を作成して、地上調査による立木位置とオルソ画像の樹冠位置とのマッチングをしたところ、それらには明瞭な関連性があることが示され、この手法は林冠ギャップの検出に活用できることが分かった．さらに、属レベルでは樹種判別にも適用可能であることが期待された。以上の本年度の研究から、地上での樹木成長動態と空中からの樹冠状態・動態の情報とを関連させて解析する手法が可能であることが明らかとなった。
　　
成果となる論文・学会発表等