気候変動により樹木の成長が速まっているが、それによって樹木は弱くもなっている。
樹木の成長が速まったことで、過去1世紀にわたり木材の密度が8～12％低下した。
弱い木材を持つ樹木は蓄えられる炭素量が減るため、これは森林の炭素貯蔵能力に悪影響を及ぼす可能性がある。
これは森林の将来にも影響を及ぼす可能性がある。極端な気象現象に耐える力が弱まるおそれがあるためだ。
地球の気温が上昇するにつれて、寒冷地の樹木は成長期間の延長の恩恵を受けている。成長期間が長くなると年輪が厚くなり、その結果、全体の木材生産量が増加する。
しかし研究によると、成長期間が長くなることは木材を弱め、樹木の構造的な強度を低下させる一因となっている。木材の質が低下すると、幹が折れやすくなる。
私たちは木材の構造と成長を専門とする森林生態学者である。最新の科学研究を検討し、森林の将来を見通すとともに、変化する成長期間が生産される木材の特性をどのように決定づけているのかを分析したい。
木材とは何か？
木材は、樹木の中で細胞（道管細胞）が徐々に蓄積されてできたものである。この蓄積の目的は、樹液の輸送システムを更新することと、幹（幹の部分）、枝、葉に機械的な支えを与えることにある。
年輪は、成長期間の産物である。温帯および亜寒帯の環境では、成長期間は春から秋までに当たる。毎年、新たな成長輪が形成される。年輪の幅は、樹木そのものに内在する要因（樹種や遺伝的要因）と、環境要因（土壌の種類、日照、気候、隣接する樹木との競争など）の組み合わせによって決まる。
一部の樹種、特に針葉樹では、年輪を互いに区別することがかなり容易な場合がある。これは、成長期間中に樹木が2種類の木材を生成するためであり、この2種類の木材は形状と機能が異なる細胞によって特徴づけられる。
春には、樹木は薄い細胞壁を持つ、大きく淡色の細胞を多く生成する。年輪のこの部分は「春材（早材）」と呼ばれる。夏の終わりになると成長は緩やかになる。細胞は小さくなるが、その細胞壁は厚くなる。この「夏材（晩材）」は年輪のより濃い部分である。
木材の細胞の特性は特に重要であり、生態学的および経済的な観点から大きな関心を集めている。まず第一に、木材の細胞壁は、大気から吸収された炭素の大部分を蓄えている。したがって、細胞壁が厚いほど、樹木がより多くの炭素を吸収していることを意味する。第二に、春材細胞と夏材細胞の数の比率が木材の密度を決定し、ひいてはその潜在的な用途と材料としての価値を左右する。
樹木の成長が速まっている
過去1世紀にわたり、北米の温帯地域およびヨーロッパでは、樹木の成長速度が速まっており、前世紀と比べて最大77％高くなっている。この増加は、年輪が厚くなったことと関連している。
一見すると、成長の速まりは生物量の増加を意味すると解釈でき、それにより森林の炭素貯蔵能力が高まり、気候変動への対策に森林がより大きく貢献することにつながると考えられるかもしれない。言い換えれば、成長速度が高まることは、私たちのさまざまなニーズに充てられる木材がより多く得られることを意味する可能性がある。
しかし、ウィリアム・シェイクスピアが書いたように：「期待はしばしば裏切られ、最も多くを約束するものにおいて最も裏切られるものだ。」
樹木は若くして枯れる
ドイツのミュンヘン工科大学による研究では、過去1世紀にわたる樹木の成長速度と木材の特性が分析された。その結果、成長速度が速まるにつれ、木材の密度が8～12％低下することが明らかになった。
さらに、木材の密度が低下するにつれ、炭素含有量も約50％減少した。これは、樹木が大気中から二酸化炭素（CO2）をより少なく取り込んでいたことを示唆している。
大気中の炭素を吸収・貯蔵する能力が低下することに加え、木材の密度が低下すると、幹の構造的な強度が弱まる可能性もある。木材は樹木を支えるという重要な役割を果たしている。したがって、その密度が下がると、風や急傾斜面における重力の影響による機械的ストレスに対する耐性も低下する。
さらに事態を複雑にしているのは、別の最近の研究で、樹木の成長と寿命の間に関連があることが示された点である。成長の速い樹木ほど寿命が短い。
多すぎても十分とはいえない
私たちが実施した最新の研究では、バルサムモミにおける成長期間の長さ、生産性、木材細胞の特性の関係を定量化した。
この研究により、成長期間が長い樹木ほど、より多くの木材細胞を生成し、年輪が厚くなることが確認された。しかし、成長が速まると、春材と夏材の比率も変化することがわかった。成長期間が1日延びるごとに、樹木は春材の細胞を1つ多く生成した。
春材と夏材の比率の増加は、木材の密度の低下として現れる。このことは、体積成長の増加が必ずしも生物量の増加に対応するわけではないことを示している。
森林の未来はどうなるのか？
世界の平均気温は、産業革命前の平均を約1.15°C上回っており（1850～1900年）、今後数年間でさらに上昇すると予想されている。気温の上昇は樹木の成長期間を延ばし、その結果、成長速度を高める可能性がある。
一方では、これにより世界的に森林が拡大する可能性があるものの、森林による炭素吸収の速度は低下すると見込まれる。
森林は気候変動との闘いに大きく貢献することになるが、これらの研究結果は、地球規模の変化を引き起こす原因に直接対処しなければ環境問題は解決できないことを、さらに裏付けるものである。
気候変動の文脈において、地球温暖化を引き起こす人為的な排出を削減することは、交渉したり先送りしたりできる問題ではない。
