気候変動などの要因が米国の紅葉に影響を及ぼし、葉の色づきが季節の後半にずれています。
気候変動により、米国北東部の樹木の生育期間は約10～14日延びました。
森林管理者は、開けた土地に植生を回復させ、森林の生物多様性を高め、環境への適応力が高い樹種を利用することで、気候変動の進行を遅らせることができます。
秋の紅葉シーズンは、メイン州から南のジョージア州、さらに西のロッキー山脈に至る各州で、暦の上の大きな見どころです。特に米国北東部では重要で、紅葉を目当てに訪れる観光客は、ニューイングランド地方に毎年推定80億米ドルの観光収入をもたらしています。
森林科学者として、気候変動が秋の紅葉にどのような影響を与えているのか、よく尋ねられます。これまでにはっきりしているのは、葉の色づきが季節の後半にずれていることです。また、2021年に非常に暖かく雨の多い天候が続いたことで、米国北東部と中部大西洋岸地域では紅葉の色合いが弱まっています。ただし、気候変動だけが要因ではありません。地域によっては、森林管理に関する人間の判断が最も大きな影響を及ぼしています。
生育期間の延長
気候変動により、米国北東部は明らかに気温が上がり、降水量が増えています。1980年以降、米国北東部の平均気温は華氏0.66度（摂氏0.37度）上昇し、年間平均降水量は3.4インチ（8.6センチ）増加しました。これは約8％の増加です。降水量の増加は樹木の成長を促し、気温上昇による樹木への負荷を和らげる傾向があります。一方、気温が上がり乾燥も進んでいる西部では、気候変動が樹木に及ぼす生理的影響はより大きくなっています。
樹木の生理学と年輪年代学に関する私の研究、すなわち樹木の年輪をもとに過去の出来事を年代測定し解釈する研究からは、一般に米国東部の樹木は、気候が変化するなかでもかなり良好な状態を保ってきたことが分かります。米国東部の大部分では気候の変化が緩やかなため、これは意外なことではありません。涼しい地域や寒冷地では、気温が樹木の成長を制限することが多く、わずかな温暖化は通常、樹木にとって有益です。
さらに、地球の気候を温暖化させる主要な温室効果ガスである二酸化炭素は、植物の光合成を促す分子でもあります。大気中の二酸化炭素濃度が上昇すると、植物はより多く光合成を行い、成長します。
二酸化炭素が増えれば自動的に地球にとって良いというわけではありません。この考えはしばしば「地球の緑化」と呼ばれます。植物が行える光合成には自然な限界があります。植物の成長には水と栄養分が必要ですが、これらの供給量には限りがあります。また、二酸化炭素濃度が上昇するにつれて、植物が二酸化炭素を利用する能力は低下します。これは二酸化炭素飽和と呼ばれる現象です。
しかし現時点では、気候変動によって米国北東部の樹木の生育期間は約10～14日延びています。年輪の研究では、樹木が以前よりも幹の直径を大幅に太くしている様子が、今では日常的に確認できます。
この影響は若い樹木で特に顕著ですが、老木にも見られます。老木は成長が加速するのではなく、鈍化するはずなので、これは注目すべきことです。米国西部の州では、科学者たちが樹齢4,000年を超えるブリッスルコーンパインでも、こうした成長の加速を確認しています。世界で最も古い樹木です。
生育期が終わり、樹木が光合成を止めると、秋の色づきが始まります。樹木は、葉に含まれ、太陽光のエネルギーを吸収する緑色の色素であるクロロフィルの生成を止めます。すると、葉のカロテノイド（オレンジ色）やキサントフィル（黄色）の色素が現れます。葉はさらに、赤色を生み出す第三の色素であるアントシアニンも生成します。生育期間が長くなると、秋の色づきが遅れる可能性があり、色合いもくすむことがあります。
変化する樹種の構成
秋の紅葉に影響するのは気候だけではありません。森林を構成する樹種はさらに大きな要因であり、米国東部では過去100年で森林の構成が劇的に変化しました。
特に、現在の米国東部の森林では、アカカエデ、クロカバノキ、ユリノキ、ブラックガムなどの樹種が、20世紀初頭より多く見られます。これらの樹木は耐陰性があり、極端に湿潤でも乾燥でもない環境で育つのが一般的です。また、秋には鮮やかな赤や黄色に色づきます。
この変化は1930年代に始まり、連邦政府機関が一部の野火を燃え続けさせるのではなく、すべてを速やかに消火する方針を採用しました。当時、米国東部の大部分では、火災に適応したオーク、マツ、ヒッコリーが優勢でした。10年に1～2度の火災が起きなければ、これらの樹種は更新できず、最終的には減少します。その結果、アカカエデのような耐陰性が高く火災に弱い樹木が侵入できるようになりました。
温暖化、降水量の増加、火災の抑制により、米国東部の一部の樹種が北や西へ移動していることを示す証拠があります。この傾向は、特定の樹種が地域に加わったり失われたりすることで、秋の紅葉に影響を及ぼす可能性があります。特に、最も美しく色づく樹木の一つであるサトウカエデの分布域は、北上してカナダへ移っていることが研究で示されています。
圧力にさらされる森林
これまでのところ、温暖化によって米国東部の広い範囲で紅葉のピークが遅れており、その幅はペンシルベニア州の数日からニューイングランド地方の最長2週間に及ぶことが分かっています。この遅れによって紅葉の色が弱まったり、見頃が短くなったりしているかは、まだ分かっていません。
しかし、過去35年間の観察では、非常に暖かく雨の多い天候が10月中旬から下旬まで続くと、葉は通常、緑色からくすんだ色に変わるか、突然の霜が降りた場合にはそのまま茶色になることが分かっています。今年は鮮やかな赤色の葉が少なく、暖かさがアントシアニンの生成を妨げたことがうかがえます。アカカエデやスカーレットオークなど、赤く色づくことで知られる樹木にも、黄色い葉が見られます。
ほかの要因も米国東部の森林に負荷をかける可能性があります。気候科学者は、地球温暖化によって熱帯低気圧やハリケーンがさらに強力で破壊的になり、降雨量も増えると予測しています。こうした暴風雨は樹木を倒し、倒れずに残った木から葉を吹き飛ばして、秋の色づきを弱める可能性があります。
科学者たちはまた、気候変動によって樹木を食害する昆虫の生息域が拡大すると予測しています。例えば、エメラルドアッシュボーラーが挙げられます。また、今年の非常に雨の多い秋は、葉に斑点を生じさせる菌類の問題も悪化させており、特にサトウカエデに深刻な被害を与えています。
森林は地表に日陰をつくり、二酸化炭素を吸収します。ますます多くの森林管理者が、生態系を重視した森林管理に関わるようになっていることを、私は誇りに思います。この手法は、炭素の貯留、水のろ過、野生生物の保護など、森林がもたらす生態系サービスに重点を置いています。
森林管理者は、開けた土地に植生を回復させ、森林の生物多様性を高め、寿命が長く、多くの種子をつけ、時間とともに移動する、環境への適応力が高い樹種を利用することで、気候変動の進行を遅らせることができます。米国東部の森林が変化する気候のもとで繁栄できるよう整えることは、秋の紅葉を含む森林の恩恵を将来にわたって守る助けとなります。
