ピニョンパイン:気候変動が乾燥耐性に及ぼす影響の研究

Piñon Pine: Studying the effects of climate change on drought tolerance

科学の名の下に、ヘンリー・アダムスは多くの木を殺してきた。 アリゾナ大学の博士課程に在籍するアダムスは、気候変動と干ばつがピニョンパインに及ぼす影響を研究している。

ピニョン・パインは、南西部の標高の高い場所に生育する、根系が発達した針葉樹である。その根系のおかげでピニョン・パインは驚くほど干ばつに強いのだが、2002年から03年にかけて、長期にわたる干ばつとキクイムシの大発生が重なり、12,000ヘクタールのピニョン・パインが枯死した。それは100年に1度の干ばつで、記録上最も乾燥した時期であり、興味深いことに、記録的な平均気温を2~3℃上回った時期と重なった。

バイオスフィア2での研究

アダムスと彼のアドバイザーたちは、気候変動による気温の上昇が干ばつの影響を悪化させ、樹木の枯死を加速させるのではないかと考えた。アリゾナ大学は、そのバイオスフィア2ラボで干ばつ条件と気温の変化をテストする珍しい機会を得た。アリゾナ州高地の砂漠にあるバイオスフィア2は、3エーカーの広さを持つユニークな "生きた実験室 "であり、かつては8人が2年間、自己完結型のサバイバル生活を送った。現在は研究プロジェクトを受け入れており、アダムスは内部のスペースを利用して、移植したピニョン松を常温と常温より4℃高い温度の2つに分けて干ばつを誘発することができた。

ピニョンパインの厳しい見通し

「明らかに、気温の高い木が先に枯れるはずです」とアダムスは言う。「しかし、気温の変化が他の要因とは無関係に死亡率を加速させるかどうかを検証したいのです」。もしそのような加速が実際に起こるとすれば、ピニョンパインが歴史的に耐えてきたような短い干ばつが、大きな枯死を引き起こすかもしれない。

干ばつ反応の測定

当然ながら、アダムスと彼の同僚たちは、水なしで樹木がどれくらい早く枯れるかを観察しただけではなかった。彼らはまた、ガス交換、水ポテンシャル、気孔コンダクタンスを測定し、干ばつに対する樹木の生理学的反応を研究した。気孔コンダクタンスを測定するために、彼らはMETERSC-1 leaf porometer を使用し、毎週1回、非常に長い1日に、日の出から日没まで続くセッションで、ほぼ9,000回の個別測定を行った。

針葉樹の気孔コンダクタンス

ポロメーターのマニュアルには、針葉樹にポロメーターを使いたい人向けのガイダンスがあまりないので、アダムスは研究を始める前に、乾燥ストレスを受けていない木で「少し遊んでみた」。彼は、良好な測定値を得るための最善の方法は、開口部を一重の針で覆うことであることを発見した。「針は立体的なものです。「種にもよりますが、いくつかの面に気孔があります。手の指を枝から突き出ている針に見立てると、開口部を1本の針で厚く覆うようにするために、指を押し合うんだ。指を広げると、開口部を完全に覆わなければそのようになり、コンダクタンスを過小評価することになる。また、何層か貼り付ければ、コンダクタンスの数値を上げることができることもわかった。

乾燥状態に敏感

干ばつ研究のもう1つの部分は、水文学者が干ばつ時の水損失モデルを作成するために使用するいくつかのモデルをパラメータ化するために、lysimeter 。「ライシメーターを動かすのは面倒ですが、かなり高感度です」とアダムスは言う。0.1kgの精度で測定できるので、水損失を定量化する良い方法だと思います」とアダムスは言う。実際に、ポロメーターによる気孔コンダクタンスは、計量器(lysimeter )のデータよりも感度が高いことが判明した。秤による水分損失はすぐにゼロになり、2、3週間後には全く測定できなくなりますが、ポロメーターの朝夕のデータではまだ水分損失を確認できます」。

実験の拡大

実験のピーク時には、アダムスは学部生と実験技術者を一度に3台ものポロメーターを一日中動かしていた。彼はまだ最初の実験のデータに埋もれているが、さらにデータを蓄積することを楽しみにしている。「私たちの研究の限界のひとつは、到着したときの木の根球がかなり小さかったことです。アリゾナ州北部の標高の異なる場所に、フルサイズの移動式樹木移植機を使って、できるだけ根とシュートの比率を大きくして移植しました。ポロメーターを使って、これらの樹木がどのように枯れるのか生理学的に理解し、標高の変化を気温の代用として、地球規模の気候変動に照らして樹木の温度感受性を予測しようと考えている。また、移植の対照となるように、移植していない木も植えています」。

将来への示唆

アダムスは、南西部の誰もがピニョンパインを心配しているわけではないことを認めている。「私たちはあまり経済的価値のないシステムで働いています。多くの牧場主は松がなくなることを喜んでいます。彼らは牛のために牧草がたくさん増えると思っているし、薪割り業者は枯れ木を切り倒して売っている。しかし、気温だけで木が干ばつに弱くなるのであれば、その影響は経済学にとどまらない。アダムスは、やや控えめではあるが、簡潔にこう言う。

を発見するSC-1 leaf porometer

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