ピニョン松：気候変動が乾燥耐性に及ぼす影響の研究
ヘンリー・アダムスは科学の名のもとに多くの木を殺してきました。 アリゾナ大学の博士課程学生であるアダムスは、気候変動と干ばつがピニョン松に与える影響を研究しています。
ピニョン松は、南西部の高地に生育する、広範囲に広がる根系を持つ針葉樹です。その根系のおかげで、ピニョン松は驚くほど干ばつに強いのですが、2002年から2003年にかけては、長期にわたる干ばつとキクイムシの大発生が重なり、1万2000ヘクタールのピニョン松の樹木が枯死しました。これは100年に一度の干ばつであり、記録上最も乾燥した時期でした。興味深いことに、気温は記録された平均値より2～3℃高い時期と一致していました。
バイオスフィア2での研究
アダムズと彼のアドバイザーたちは、気候変動による気温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懸念していました。アリゾナ大学は、バイオスフィア2実験室において、干ばつの状況と気温変化を試験できる稀有な機会を得ています。アリゾナ高地の砂漠地帯に位置する3エーカーのユニークな密閉型「生きた実験室」であるバイオスフィア2は、かつて8人の人々が2年間、自給自足のサバイバル生活を送るために利用されました。現在は研究プロジェクトに利用されており、アダムズ氏は内部空間を利用して、移植されたピニョン松を2つの別々の条件で、常温と常温より4℃高い温度で干ばつを誘発することができました。
ピニョン松の厳しい見通し
「明らかに、気温の高い木が先に枯れるはずです」とアダムスは言います。「しかし私たちは、気温の変化が他の要因とは独立して枯死率を加速させるかどうかを検証したいのです。」もし実際にその加速が起こった場合、ピニョン松が歴史的に持ち堪えてきたような短期間の干ばつであっても、大規模な枯死を引き起こす可能性があるのです。
干ばつ反応の測定
当然のことながら、アダムスと同僚たちは、水がないと樹木がどれだけ早く枯れるかを観察するだけにとどまりませんでした。彼らは、ガス交換、水ポテンシャル（土壌吸引力）、そして気孔コンダクタンスを測定することで、樹木の干ばつに対する生理学的反応も研究しました。気孔コンダクタンスの測定には、METER SC-1葉孔径計を用い、週に一度、日の出から日没まで長時間をかけて約9,000回の測定を行いました。
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、針葉樹に使用するためのガイダンスがあまり記載されていないため、アダムズは研究を始める前に、干ばつの影響を受けていない樹木で「少しだけ試して」みました。その結果、良好な測定値を得るには、開口部を針葉樹の単層で覆うのが最良の方法であることがわかりました。「針葉樹は立体的なものです」とアダムスは説明します。「種類によって異なりますが、針葉樹には複数の面に気孔があります。手の指が枝から突き出ている針葉樹だと考えれば、私たちはそれらの針葉樹を押し合わせて、開口部が針葉樹1本分の厚さで覆われるようにしたのです。指を広げると、開口部を完全に覆っていない状態になり、導電率を過小評価することになります。また、複数層に重ねると導電率の数値を上げることができることもわかりました。
乾燥状態に敏感
干ばつ研究のもう一つの分野は、ある水文学者が関わったものです。彼は、干ばつ時の水分損失を表わすために用いるモデルを、重量ライシメーターのデータを用いてパラメータ化することに関心を持っていました。「重量ライシメーターの操作は面倒ですが、非常に感度が高いです」とアダムスは言います。「重量ライシメーターは0.1 kg単位の精度で測定できるので、水分損失を定量化するのに適した方法のように思えます。しかし実際には、ポロメーターから得られる気孔コンダクタンスは重量ライシメーターのデータよりも感度が高いことが判明しました。重量ライシメーターからの水分損失はすぐにゼロになり、数週間後には水分損失を測定できなくなりますが、ポロメーターの場合、朝と夕方のデータを見るだけで水分損失を確認することができるのです。
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一たちに、一度に3台ものポロメーターを一日中稼働させていました。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」。
実験のピーク時には、アダムス氏は学部生と研究室の技術者たちに、一日中一度に最大 3 台のポロメーターを稼働させていました。彼はまだ最初の実験のデータに埋もれていますが、さらに多くのデータを蓄積することを楽しみにしています。「私たちの研究の限界の 1 つは、木が到着したときに根の塊がかなり小さかったことです。私たちは、移植木の根と苗条の比率を可能な限り大きくするために、実物大の植樹機を使って、アリゾナ州北部の (ある場所の異なる標高の) 場所に数本の木を移植しました。ポロメーターを使って、これらの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わりとして使用して、地球規模の気候変動の観点から木の温度感受性を予測するつもりです。また、移植木の対照として、その場所には移植していない木もあります。」
将来への示唆
アダムスは、アメリカ南西部の誰もがピニョン松を心配しているわけではないことを認めています。「私たちが取り組んでいることは、経済的価値があまりないことかもしれません。多くの牧場主は松が伐採されて喜んでいます。牛の牧草が増えると言ってね。薪を伐採する人たちは、枯れた木を切り倒して売っています。」しかし、気温上昇だけで樹木が干ばつの影響を受けやすくなるとすれば、その影響は経済だけにとどまりません。アダムスは、やや控えめながらも簡潔にこう表現します。「ちょっと怖いですね。」
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