新たな研究では、枯れ木が毎年109億トンの炭素を大気と土壌に放出していると算出されました。
枯れ木は森林生態系において、いくつかの重要な役割を果たしています。
枯れ木は分解される過程で、生態系の養分循環に寄与しており、これは植物の成長にとって重要です。
世界の枯れ木には現在、730億トンの炭素が蓄えられています。
気温の上昇により、枯れ木がより多くの炭素を放出する可能性があります。熱帯地域の枯れ木は、冷涼な温帯地域よりも多くの炭素を放出するためです。
森の中を歩いたことがあれば、地面に散らばる枯れた腐りかけの枝や切り株を避けた経験があるでしょう。これが「枯れ木」であり、森林生態系においていくつかの重要な役割を果たしています。
枯れ木は、小型哺乳類、鳥類、両生類、昆虫の生息地となります。また、枯れ木は分解される過程で生態系の養分循環に寄与しており、これは植物の成長にとって重要です。
しかし、世界規模ではほとんど理解されていない、もう一つの重要な役割があります。それは、枯れ木が分解される際に放出される炭素であり、その一部は土壌に、一部は大気中に移動します。シロアリや材を食べる甲虫などの昆虫は、この過程を加速させることがあります。
世界の枯れ木には現在、730億トンの炭素が蓄えられています。私たちの新たな研究はNature誌に掲載されており、そのうち109億トン（約15%）が毎年大気と土壌に放出されていることを初めて算出しました。これは化石燃料の燃焼によって世界が排出する量をわずかに上回る量です。
ただし、この量は昆虫の活動によって変動し、気候変動のもとではさらに増加する可能性が高いと考えられます。今後のすべての気候変動予測において、枯れ木を明示的に考慮することが極めて重要です。
世界規模の壮大な取り組み
森林は重要な炭素吸収源です。生きている樹木は大気中の二酸化炭素を吸収・貯蔵し、気候の調節に役立っています。倒木や立ち枯れの木、枝、切り株を含む枯れ木は、世界の森林における炭素ストックの8%を占めています。
私たちの目的は、気候と昆虫が分解速度に与える影響を測定することでした。しかし、それは容易ではありませんでした。本研究論文は、大陸横断的な大規模フィールド実験を調整するという、並々ならぬ努力の成果です。世界30以上の研究グループが参加しました。
140種以上の樹木からの木材を、アマゾンの熱帯雨林からオーストラリアのブリスベンまで、6大陸にまたがる55の森林サイトに最長3年間設置しました。これらの木材サンプルのうち半分は、分解過程から昆虫を排除するため、閉じたメッシュケージに入れ、その影響も検証しました。
一部のサイトはゾウから守る必要があり、別のサイトは火災で失われ、さらに別のサイトは洪水の後に再建しなければなりませんでした。
研究で分かったこと
私たちの研究により、枯れ木の腐朽速度と、それに対する昆虫の寄与は、気候に非常に強く依存することが明らかになりました。
腐朽速度は主に気温の上昇とともに増加し、その増加は、他のすべての冷涼な気候地域と比べて熱帯で不均衡に大きいことが分かりました。
実際、熱帯地域の枯れ木は毎年、中央値で28.2%の質量を失っていました。冷涼な温帯地域では、失われた質量の中央値はわずか6.3%でした。
熱帯では枯れ木の分解がより多く起こります。これは、同地域に分解を促進する生物多様性（昆虫や菌類）がより豊富に存在するためです。昆虫は木を食べることで細かい粒子へと変え、それが分解を速めます。また、昆虫は菌類の種を持ち込み、その後、菌類が分解を完了させます。
枯れ木によって毎年放出される109億トンの二酸化炭素のうち、昆虫の活動によるものは32億トン、すなわち29%であると推定しています。
地域ごとに詳しく見てみましょう。熱帯では、枯れ木から放出される炭素のほぼ3分の1が昆虫によるものでした。カナダやフィンランドなどの、北方および温帯緯度の森林に見られる低温地域では、昆虫の影響はわずかでした。
気候変動の中で、これは何を意味するのでしょうか？
昆虫は気候変動に敏感ですであり、また近年の昆虫の生物多様性の減少を踏まえると、枯れ木における昆虫の現在と将来の役割は不確実です。
しかし、枯れ木の分解の大部分（93%）が熱帯で起こっていること、そしてこの地域は全般的に気候変動のもとでさらに高温で多雨になると予測されていることを考えると、気候変動によって枯れ木が毎年放出する炭素量が増加すると言っても差し支えないでしょう。
また、放出される二酸化炭素の量は、世界の枯れ木の年間炭素ストック全体のごく一部にすぎない点にも留意すべきです。すなわち、世界の枯れ木の炭素ストックの85%は森林の地表に残り、毎年炭素を蓄え続けています。
私たちは、枯れ木は森の中にそのまま残すことを推奨します。枯れ木を取り除くことは、生物多様性や森林の再生能力にとって破壊的であるだけでなく、大気中の炭素を実質的に大きく増加させるおそれもあります。
例えば、枯れ木をバイオ燃料として利用した場合、本来であれば固定されたままであったはずの炭素が毎年放出されてしまう可能性があります。もし世界の枯れ木を取り除いて燃やした場合、現在の化石燃料の燃焼による排出量の8倍もの炭素が放出されることになります。
これは、分解速度が遅く、枯れ木が重要な炭素吸収源として数年間残る冷涼な気候地域において、特に重要です。
次に何が必要か？
枯れ木からの炭素放出に関わる昆虫と気候の複雑な相互作用により、将来の気候予測は多少難しくなっています。
気候変動の予測精度を高めるためには、分解者である昆虫の群集（個体数や種数など）が枯れ木の分解にどのように影響するかについて、はるかに詳細な研究が必要です。さらに、昆虫の多様性の喪失による潜在的な影響も考慮しなければなりません。
ただし、昆虫の多様性の喪失も地域によって異なる可能性が高く、その判断には数十年にわたる長期的な研究が必要となるでしょう。
現時点では、気候科学者は枯れ木からの膨大な年間排出量を研究に組み込み、人類が気候変動の連鎖的な影響をより深く理解できるようにしなければなりません。
