巨大な樹木も樹頂への給水に問題なし
エクセター大学とカーディフ大学の研究チームは、世界で最も背の高い熱帯フタバガキ属の樹木が、樹頂への水輸送の課題に完全に対応した水圧システムを進化させたことを発見した。マレーシア・ボルネオで調査した7～71メートルのフタバガキ樹木は、樹高による成長制限や干ばつ脆弱性の増加という従来の科学理論に異議を唱える結果となった。
発見の概要
エクセター大学とカーディフ大学が主導し、科学誌 Science に掲載された本研究は、マレーシア・ボルネオに生育するフタバガキ属の樹木7～71メートルの個体群を調査し、樹内の複数位置で様々な特性を測定した。フタバガキ種は世界で最も背の高い開花樹木であり、アジアの熱帯雨林に群生している。研究チームはサバ州森林局（マレーシア）、英国生態水文学センター、アバディーン大学、チェコ共和国、ドイツ、スペイン、ブラジル、米国の機関から構成された。
樹木の水輸送メカニズム
従来の科学理論では、樹木の成長に伴い根から葉への水輸送が困難になり、成長が制限され、干ばつに対する脆弱性が増すとされてきた。しかしエクセター大学のルーシー・ローランド教授は「樹木は多数の細い中空の導管を含み、樹頂で低圧を生じさせることで水を上昇させる」と説明した。同教授は「これらの導管は80メートルを超える樹高で必要となる極度の低圧下でも水を液体のままで保つために進化した複雑な適応機構を有している」と述べた。
背の高い樹木では、導管の長さと重力の影響が水輸送、光合成、成長を制限するとの仮説が広く受け入れられている。しかし、ローランド教授は「当研究の成果はこれに異議を唱え、背の高いフタバガキ属樹木の水圧システムはその樹高に完璧に適応しており、同じ干ばつ条件下の小型フタバガキ樹木より多くは損失しないことを示している」と述べた。
研究の対象と測定期間
研究チームは2023～2024年のエルニーニョ現象干ばつ期間の前後および期間中に樹幹成長率を測定した。調査対象とした背の高い樹木では、地面近くで導水管がより幅広く成長し、より大きな水ストレス下でもしおれに耐性を持つ葉を備えていることが判明した。背の高い樹木と小型の樹木に対して同じ干ばつ条件が加わっても、樹高に関連した成長の損失は観察されなかった。
カーディフ大学のパウロ・ビテンクート博士は「樹高を理解することは極めて重要である。最も背の高い樹木の上位1%が森林の地上部炭素貯蔵量の50%以上を占めている。これらの樹木は希少で重要であり、既存の予測では水圧システムが弱いと干ばつによる枯死リスクが高まるとされている。その予測は気候変動の影響モデルの一部に組み込まれており、本研究はこれが正しくない可能性を示唆している。他の背の高い樹木の水圧システムと干ばつ耐性に関するさらなる研究が必要である」と述べた。
マレーシアの生態系保全への期待
マレーシア人の博士課程学生で、チェコ生命科学大学のパラシア・ジョタン氏は「フタバガキ樹木はマレーシア・ボルネオの熱帯雨林に群生し、地域の生態系と生物多様性に不可欠である。本研究の共著者として、たとえ最も背の高いこれらの樹木であっても干ばつに対する水圧的な耐性を備えているという知見は、気候変動下における森林保護の必要性を強める手がかりになることを望んでいる」と述べた。
本研究は自然環境研究評議会（Natural Environment Research Council）から資金提供を受けた。論文のタイトルは『Height does not impair the hydraulic system of the tallest tropical Dipterocarp trees』である。
筆者の見立て
- 研究成果は、非常に背の高いフタバガキ属樹木の水圧システムが樹高に完璧に適応しているという解釈を示唆している
- 既存の気候変動影響予測における背の高い樹木の水圧システム低下に関する見方が正しくない可能性を示唆している
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出典
University of Exeter News「Giant trees have no trouble pumping water to top branches」https://news.exeter.ac.uk/faculty-of-environment-science-and-economy/giant-trees-have-no-trouble-pumping-water-to-top-branches/