年輪データと米国森林局の森林資源調査データを組み合わせることで、研究者らは将来の樹木の成長を左右する要因について、より深い理解を得ました。
アリゾナ州のポンデローサマツを分析した結果、研究者らは個々の樹木の成長が56～91%減少すると予測しています。
樹木の成長は気温が高いと抑制されるため、世界的な気温の上昇に伴い、森林の樹木の成長は低下する可能性があります。
将来の森林が気候変動にどのように反応するかを生態学者に示す水晶玉は存在しませんが、研究者らはそれに次ぐ有効な手段を生み出したのかもしれません。
年輪データと、アリゾナ州のポンデローサマツに関する米国森林局の森林資源調査データを組み合わせることで、研究チームは将来の樹木の成長を左右する要因について、従来のモデルが示してきたものより完全な全体像を捉えました。
研究者らは、新たな研究「Global Change Biology」によると、個々の樹木の成長が56～91%減少すると予測しています。
「今後予測される成長の減少は、将来的にアリゾナ州の森林が大気中の二酸化炭素を吸収する量の減少を意味します吸収」と、アリゾナ大学年輪研究所のポスドク研究員で筆頭著者のケリー・ハイルマン氏は述べています。「アリゾナ州の森林は、米国全体の炭素隔離への寄与という点では比較的小規模ですが、私たちの手法は世界中の森林についても同様の予測を行うために用いることができます。」
森林は大気中の二酸化炭素を取り除くことで、世界全体の温室効果ガス排出の一部を相殺し、気候変動の緩和に役立っています。
「森林が提供するこの無償のサービスは、各国が排出量を相殺するために頼っている多くの自然の気候変動対策の一つとして、森林は高く評価されてきました」とハイルマン氏は述べています。「しかし、樹木間の競争、干ばつ、そして攪乱によって、森林による炭素吸収は減少する可能性があります。世界全体で森林がどれだけの炭素を吸収しているかを把握することは、気候危機への対応と、強靭な未来への計画策定に不可欠です。」
米国を含む多くの国々では、国の森林資源調査プログラムを実施しており、林業専門家が1/6エーカーの調査区で樹木の全数調査を行い、森林の状態と変化を追跡しています。これらの全数調査は最短で5年ごとに実施されますが、米国西部では10年ごとに行われています。収集されるデータには、樹木の本数、直径、土壌の質などが含まれます。
「10年という期間では、年々の変動や極端な現象を十分な解像度で把握することはできません。これらはいずれも気候変動によって悪化しているものです」と、共著者で年輪研究所の年輪年代学助教授であるマーガレット・エバンズ氏は述べています。
年輪年代学者は、年輪をほぼ温度計や雨量計のように用いて、気候変動を研究することができます。
「年輪から得られる年単位の解像度のデータは、ここで用いたような統計的に堅牢な方法で組み合わせると、森林資源調査の測定値を大いに補完します」とエバンズ氏は述べています。「私たちは年輪を新たな方法で活用し、森林生態系全体がどのように振る舞っているか、そして炭素隔離が気候の変動によってどのように影響を受けているかを考えています。」
研究者らは、年輪データと全数調査データを組み合わせた結果、各年の樹木の大きさを推定し、降雨量や気温の年々の変動といった気候変数、さらに他の樹木との競争、土壌の質、樹木の直径といった生態学的特性に対して、樹木がどのように反応したかを把握することができました。
「年輪年代学の研究の多くは気候、特に過去の気候の復元に焦点を当てているため、これまでの研究はデータ内の他のパターンを除外し、気候だけに注目してきました」とエバンズ氏は述べています。「私たちは年輪データをはるかに生態学的な方法で用い、同時に樹木に影響を与えるあらゆる要因を考えています。」
樹木の大きさが減少する理由はさまざまで複雑ですが、主な原因は、アリゾナ州のポンデローサマツが気温の上昇に伴い成長しにくくなることです。これは特に最も大きな樹木に当てはまります。
「樹木は重力に逆らって水を梢まで運ばなければならず、最も背の高い樹木が最も大きな負担を受けます。気温が上がると、樹木の水輸送システムはさらに大きな圧力を受け、しばしば損傷を受けます」とエバンズ氏は述べています。「温暖化は樹木の干ばつストレスを高め、成長を低下させます。」
背の高い樹木は高温によって引き起こされる干ばつの影響を受けやすい一方で、研究者らは、小さな樹木は水分不足によって引き起こされる干ばつの影響を受けやすいことも明らかにしました。小さな樹木の根は、大きな樹木の根よりも覆う範囲が狭いため、土壌から水分を吸収するのに苦労します。
「3つ目の相互作用は、森林の密度と気候変数の間にあるものです。これらの相互作用は、気温が高く乾燥している場合に、密度の高い森林の状態がより悪化することを示しています。これはこの樹種について一般的に予想されることですが、近年これらの森林が高密度化していることを考えると懸念されます」とハイルマン氏は述べています。
この研究は、林業管理者にとって重要な示唆を与えるものであり、気候変動に起因する樹木へのストレスを軽減する機会となり得るとエバンズ氏は述べています。気候変動に起因するストレス
「林業従事者は気候に影響を与えることはできませんが、残された樹木の競争を減らすために森林の密度を変えることはできます」とエバンズ氏は述べています。「過密な森林と気候温暖化が同時に起きている場合、それは二重の打撃です。しかし、森林を間伐すれば、ストレス要因の一つを取り除くことができます。」
樹木の成長予測をさらに向上させるため、研究者らは今後の研究で、過去の山火事や昆虫による攪乱などの要因を考慮することを目指していると、ハイルマン氏は述べています。
「将来の樹木の成長に関する不確実性について、さまざまな要因を分析しました」とエバンズ氏は述べています。「不確実性がどこから生じるかを知ることこそ、科学の改善の糧となります。」
