2024/9/2 エクスター大学

グローバルサウスの都市は冷却効果のある緑地が不足している

気候変動による温暖化は、極端な熱を増加させ、グローバルサウスの国々に不均等な影響を与えている。しかし、適応能力の地理的な格差は明確ではない。そこで、都市住民が屋外の熱ストレスを軽減するために重要な役割を果たす緑地の全球的な不均衡等を評価した。リモートセンシングデータを用いて、世界の約500の大都市における暖かい季節の昼間の緑地による冷却効果を定量化した。その結果、グローバルサウスの都市は、グローバルノースの都市に比べて冷却能力が約70%であった(2.5±1.0°C 対 3.6±1.7°C)。また、これらの都市の住民が受ける冷却適応の利点 (cooling adaptation benefits) にも同様の格差が見られた(2.2±0.9°C 対 3.4±1.7°C）。この冷却適応の不平等は、グローバルノースとサウスの都市間の緑地の量と質の違いに起因しており、社会経済的および自然的要因による。これらの成果は、冷却適応を強化しながら全球的な不平等を減少させる可能性があることを示唆している。リモセン利用

Yuxiang Li. Green spaces provide substantial but unequal urban cooling globally. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-51355-0

2024/7/29 NASA/Goddard Space Flight Center

2024年7月22日は、地球観測史上で最高気温を記録した日

NASAが行った世界的な日別気温データの分析によると、2024年7月22日は、観測史上最高の気温を記録した日であった。7月21日と23日も、2023年7月に記録された過去最高の気温を超えていた。これらの記録的な高温は、主に温室効果ガスの排出によって引き起こされている長期的な温暖化傾向の一部と考えれらる。この調査速報は、地上、海上、空中、衛星からの膨大な世界規模の観測データを大気モデルで組み合わせた「Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications, Version 2 (MERRA-2)」および「Goddard Earth Observing System Forward Processing (GEOS-FP)」システムからのデータ分析に基づいている。GEOS-FPは準リアルタイムの気象情報を提供し、MERRA-2の気候再解析は時間がかかるが、最高品質の観測情報を保証するものである。これらのモデルは、NASAゴダード宇宙飛行センターにある Global Modeling and Assimilation Office (GMAO)によって運用されている。また、この結果は、欧州連合のコペルニクス地球観測プログラムによる独立した分析とほぼ一致している。リモセン利用

NASA/Goddard Space Flight Center. "NASA data shows July 22, 2024 was Earth's hottest day on record." 

2024/7/17 USDA森林局 北部研究所

地域的な圧力はあるが森林は炭素吸収源として持続している

陸上生態系による二酸化炭素(CO2)の吸収は、気候変動の緩和に重要である。長期にわたる森林のCO2吸収への貢献を把握するため、30年間の寒帯、温帯、熱帯の森林のデータを統合した。その結果、世界の森林による炭素吸収量は安定しており、1990年代と2000年代は年間3.6±0.4ペタグラムC、2010年代は年間3.5±0.4ペタグラムCであった。しかし、生物群系レベルでは大きな変化が見られた。温帯(+30±5%)と熱帯二次林(+29±8%)では森林面積の増加により炭素吸収量が増加したが、寒帯(-36±6%)と熱帯原生林(-31±7%)では攪乱の増加と原生林面積の減少により炭素吸収量が減少した。一方、陸域全体での炭素吸収量は増加しており、非森林地域における吸収量の増加を示唆している。世界の森林炭素吸収量は化石燃料由来排出量(1990-2019年の平均7.8±0.4ペタグラムC/年)の約半分に相当するが、その効果の3分の2は熱帯林の減少(1990-2019年の平均2.2±0.5ペタグラムC/年)によって相殺されている。世界の森林炭素吸収量は30年間にわたり変わらず持続してきたが、老齢化、継続する森林減少、攪乱の増大などによって弱まる可能性がある。炭素吸収量を保護するためには、森林減少の制限、森林再生の促進、伐採方法の改善などの、林地管理政策が必要である。リモセン利用

Yude Pan, et al. The enduring world forest carbon sink. Nature, 2024; 631 (8021): 563 DOI: 10.1038/s41586-024-07602-x

2024/7/10 ロンドン大学 (University College London)

モザンビークのミオンボ林に、これまでの推定値の2倍以上の炭素が貯蔵されている可能性

ミオンボ林は南部アフリカの生計手段、地域の生物多様性、そして地球規模の炭素循環に不可欠であり、その状態と変化を正確かつ詳細に監視することが不可欠である。本研究では、健全および劣化したミオンボ林5万haをカバーする地上と航空機ライダーのデータセットを収集し、森林構造の3D計測により、地上部バイオマス量を高い確実性で推定した。その結果、この地域には地上部バイオマスとして 1.71 ± 0.09 TgC が蓄積されていることがわかった。これは従来の手法による推定値 0.79–1.14 TgC の1.5～2.2倍に相当する。この差異の一部は、合成曲線による大木の過小評価に起因する。これらの結果をアフリカ全体のミオンボ林に外挿すると、炭素ストックは約 3.7 PgC 上方修正される可能性がある。つまり、これらの林の炭素吸収能力と排出ポテンシャルを現在過小評価しており、その保護と再生を阻害している可能性がある。リモセン利用

Miro Demol,et al. Multi-scale lidar measurements suggest miombo woodlands contain substantially more carbon than thought. Communications Earth & Environment, 2024; 5 (1) DOI: 10.1038/s43247-024-01448-x

2024/5/31 ヨーテボリ大学

フィヨルドは酸素レベルに関係なく効果的に炭素をトラップ

フィヨルドは、有機炭素の埋没率が非常に高いため、純炭素吸収源となっている。フィヨルドは地球の気候の調節に重要であるにもかかわらず、有機炭素の埋没の要因は十分に明らかになっていない。本報告では、バルク元素分析とバイオマーカー分析を使用して、さまざまな酸素状態（長期の酸素、季節的な低酸素、長期の無酸素）でスウェーデンのフィヨルド堆積物に埋没した有機炭素を特徴付けた。これらのフィヨルドは、堆積物の蓄積率が高いため、有機炭素の供給源や水柱の酸素状態に関係なく、有機炭素を効果的に埋没させる。フィヨルドは、反応性有機炭素を保持する能力を備えた独特の沿岸システムであり、地球規模の変化の中でこれらの生態系を調査することの重要性は高い。

Emily G. Watts, et al. Bianchi. Burial of Organic Carbon in Swedish Fjord Sediments: Highlighting the Importance of Sediment Accumulation Rate in Relation to Fjord Redox Conditions. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 2024; 129 (4) DOI: 10.1029/2023JG007978

2024/5/29 カリフォルニア大学リバーサイド校

大気質の改善により森林火災が増加：エアロゾル汚染と温室効果ガスを同時に削減する必要がある

気候変動が林野火災にどのように影響するかは大きな関心事である。本研究では、Community Earth System Model version 2を使って、将来の人為起源エアロゾルの軽減が、温室効果ガスの大幅な増加を伴うこれまでのシミュレーションよりも、北半球の亜寒帯林での林野火災の増加をもたらすことを示した。この強まる林野火災は、下向き短波放射の増加と地表面の蒸発散の増大に伴い夏季に土壌乾燥層が深まることに関連している。対照的に、二酸化炭素の増加に対する植物生理学的な反応と土壌氷の融解による土壌水の増加により、温室効果ガスの増加による土壌の乾燥は抑制される。モデルにおける火災プロセスには依然として多くの不確実性が残されているが、この結果は、亜寒帯林の森林火災が、温室効果ガスによる温暖化よりも、将来のエアロゾル緩和に対して、より敏感である可能性を示唆している。

Robert J. Allen, et al. Are Northern Hemisphere boreal forest fires more sensitive to future aerosol mitigation than to greenhouse gas–driven warming? Science Advances, 2024; 10 (13) DOI: 10.1126/sciadv.adl4007ko

2024/5/14 ユタ大学

ユタ州のモミの木を枯らす新種の昆虫

カサアブラムシ類(Adelges piceae; BWA) は、米国における森林侵入害虫で、モミ林で広範囲に枯死をもたらす。カサアブラムシ類BWAの影響の深刻さは気候に関連していることが示唆されており、季節的に気温が高い場所では森林劣化がより進行する。したがって、特に感受性の高い亜高山モミ(Abies lasiocarpa)林で、気候温暖化がカサアブラムシ類BWA による被害の拡大を促進する可能性がある。気候変動がカサアブラムシ類BWAの蔓延を促進する程度と、現在と将来の被害の深刻さの関係はほとんどわかっていなかった。現在および将来の亜高山モミ林に対するカサアブラムシ類BWAの気候変動による影響を理解するために、カサアブラムシ類BWAの蔓延の深刻度を局所的にスケールダウンした温度変数の関数として推定する空間的な予測モデルを構築し、現場で検証した。4つの季節的な温度変数のみを使用したモデルで、測定された重症度の分散の78%以上を説明できた。そのモデルを5つの異なる期間(2020年、2040年、2060年、2080年、2100年) の重症度の予測に適用した。2020年には調査地域の亜高山モミバイオマスの41%が カサアブラムシ類BWA によってある程度の被害にさらされている。中程度の気候予測（SSP245）のもとでも、2100年までに79%が暴露され、37%は比較的深刻度が高いと予測された。これの結果を「抵抗、受け入れ、直接土地管理」の対策枠組みに置くことで、米国西部におけるカサアブラムシ類BWA被害拡大の最先端にある亜高山モミ林への将来の被害を軽減するために、現在および将来の育林に情報を提供する空間的に明確な指針を提供した。

Michael J. Campbell, et al. Quantifying current and potential future impacts of balsam woolly adelgid infestation on forest biomass. Forest Ecology and Management, 2024; 560: 121852 DOI: 10.1016/j.foreco.2024.121852

2024/5/14 スタンフォード大学

山火事が土壌をどのように変化させるかを理解することが跡地の復興に役立つ

山火事は重要な生態系制御として働き、生息地の不均一性、種子の発芽、病気の制御を促進することで、火災に適応した生物群系に利益をもたらす。しかし、1970 年代以降、深刻火災の頻度と総焼失面積が増加し、土壌の有機組成と無機組成の両方が変化している。このレビューでは、山火事によって誘発された土壌有機物（SOM）と金属の分子スケールの変化と生物地球化学的相互作用を概説し、火災後の人間の健康と生態系の回復に対するそれらの影響を調べた。山火事は有機物の溶解度を高め、窒素を含む土壌有機物SOM分子の数を最大32%増加させる。さらに、山火事は土壌中の有毒な多環芳香族炭化水素(PAH)の濃度を2倍にし、酸化還元反応でAs(III)やCr(VI)などの有毒金属種の生成を誘発する。火災後の環境では、発熱性有機物は微生物分解を受けやすく、土壌ミネラルと相互作用して金属の酸化還元サイクルに影響を与える。さらに、カリキンや多環芳香族炭化水素PAHなどの火災後の生成物は、それぞれ植生の再生を促進および抑制し、生態系の回復に影響を与える。山火事の悪影響をより深く理解し、軽減するには、土壌と周囲の生態系の変化を監視する技術の向上が必要である。

Alandra Marie Lopez, et al. Molecular insights and impacts of wildfire-induced soil chemical changes. Nature Reviews Earth & Environment, 2024; DOI: 10.1038/s43017-024-00548-8

2024/5/9プリマス大学

気候変動対処のために植えられた若木の生存に飽和土壌が影響を与える

気候変動に対処するために、森林域の拡大をもたらす自然ベースの解決策を提供し、断片化されたアトランティックオーク林の保全と再生を行うことは、西ヨーロッパの高地の天然化と温帯雨林の保護の重要な特徴である。気候変動に伴って予測される降水量変化は、樹木侵入の主な決定要因である可能性が高いが、土壌水分がオークの定着に及ぼす影響の理解は、特に樹木が最も脆弱である生活史の初期段階では限られている。土壌の飽和状態が次のものに及ぼす影響を調査することで、この知識のギャップに対処した。1)泥炭土壌においてドングリからオーク苗木を育成する能力。２）高地の牧草地に植えられた若齢（１歳）苗木の生存と成長。室内実験では、4つの土壌飽和状態におけるドングリからのコナラの定着を定量化した。「浸水」土壌（水位がドングリより20mm上）では再生は完全に失敗し、「高」飽和（水位がドングリより81mm下）では「中」（生存率77％-水位がドングリ下155mm）および「低」（83% 生存-水位がドングリ下220mm）とした場合と比較して減少（生存率43％）した。高飽和土壌では、生き残った苗木は、根：シュート比の低下、葉の光合成、および季節の終わりのシュート成長の低下を示した。野外実験では、オークの若木（Q.robur、Q.petraea）を水はけの良い高地、季節的に浸水する土壌、および浸水する牧草地の土壌に植え、家畜が往来できるようにした。Q.roburは、近縁の Q.petraeaよりも土壌飽和に対する新芽の成長と葉の光合成反応が優れていた。この結果は、樹木に対する土壌の影響をより深く理解する必要があることを示した。気候変動下でのアトランティックオーク林の回復には、降水量と土壌条件の急速で不確実な変化に直面する苗木を選択するために、ヨーロッパのオーク種の両方を利用する必要がある。さらに、種や苗木の定着を制限する土壌要因、特にこれらの要因自体が気候変動によって影響を受ける場合、それらを理解することは、気候変動に対する植物群落の反応についての広範な理解と、その影響を軽減するための自然ベースの解決策樹立の両方にとって重要である。

Thomas R. Murphy, et al. Soil saturation limits early oak establishment in upland pastures for restoration of Atlantic oak woodlands. Forest Ecology and Management, 2024; 561: 121895 DOI: 10.1016/j.foreco.2024.121895

2024/5/2 アメリカ地球物理学連合

アフリカの湿潤林での山火事がここ数十年で倍増

西アフリカと中央アフリカの熱帯林では、歴史的に火災はまれであった。密集した植生、急速な分解、および高い湿気により、利用可能な可燃物が制限されているからである。しかし、暑さと干ばつの増加に森林の劣化と分断が加わり、この地域は山火事の影響を受けやすくなっている。2003年から2021年までのアフリカ熱帯林における中解像度分光放射画像で火災の活発な歴史的パターンを調べた。傾向は、特に北東部と南部のコンゴ盆地で増加傾向にあり、森林破壊が進んだ地域に集中してい。火災の年ごとの変動は、気温上昇および飽差増大と関連していた。2015年から2016年のエルニーニョ現象の間、この地域全体で異常に火災が発生した。これらの結果は、火災が減少している乾燥したアフリカの森林やサバンナとは対照的である。炭素動態に対する地球規模の影響と、生物多様性と人間の生活に対する地域的な影響を理解するには、アフリカの熱帯林火災にさらに注意を払う必要がある。

M. C. Wimberly, et al. Increasing Fire Activity in African Tropical Forests Is Associated With Deforestation and Climate Change. Geophysical Research Letters, 2024; 51 (9) DOI: 10.1029/2023GL106240

2024/5/2 オレゴン州立大学

人工知能が絶滅危惧種(カンムリウミスズメ)の監視を強化

個体数モニタリングは生物多様性の保全と管理に不可欠であるが、希少種や謎に満ちた種は検出確率が低いため、生息数と占有率の推定が困難である。機械学習アルゴリズムを組み合わせた受動的音響モニタリングは、森林地帯における希少な鳴き声種の発生を効果的かつ効率的にモニタリングする道具である。2018年から2021年にかけて米国太平洋岸北西部で森林に営巣する希少で絶滅の危機に瀕している鳥、マーブルカンムリウミスズメ (Brachyramphus marmoratus) の鳴き声を識別する畳み込みニューラルネットワーク(PNW-Cnet)を開発した。広範な受動的音響モニタリングデータからのPNW-Cnet予測を使用して、カンムリウミスズメの分布における時空間パターンを調べた。PNW-Cnetは、大規模な頭数モニタリングを可能にするのに十分な高い予測精度 (全体精度>0.9) を示した。時空間解析の結果、カンムリウミスズメの鳴き声量の年間ピークは通常第28～32週（7月下旬～8月中旬）に発生するが、これは調査地域によって異なった。最も多く検出されたのは、典型的には、古木が優勢で海洋生息地に近いオリンピック半島とオレゴン海岸山脈であった。頻繁に収集される典型的な検出/不検出データに加えて、受動的音響モニタリングを使用して、希少種や謎の種の広範な場所における検知可能性を明らかにした。PNW-Cnet と組み合わせた受動的音響モニタリングは、種分布モデリングと希少種の長期個体群モニタリングに大きな期待をもたらす。

Adam Duarte, et al. Passive acoustic monitoring and convolutional neural networks facilitate high-resolution and broadscale monitoring of a threatened species. Ecological Indicators, 2024; 162: 112016 DOI: 10.1016/j.ecolind.2024.112016

2024/3/28 デューク大学

土壌炭素蓄積におけるマンガンの驚くべき役割

北方林の腐植層にある膨大な炭素蓄積量は、地球規模の炭素循環において重要な役割を果たす。しかし、この地域の地下炭素蓄積を制御する要因は依然として不確実である。特に、2つの独立した、補完的な方法から得られた証拠に基づいて、交換性マンガンが地域規模と北方緯度範囲全体の両方で北方森林における炭素蓄積を制御する重要な要因であることが明らかになった。さらに、新しい施肥実験では、マンガンの添加により土壌炭素蓄積量が減少したが、それは添加後4年間のみであった。この研究によって、北方林の腐植炭素蓄積に影響を与える過小評価されているメカニズムが明らかになった

Yunyu Zhang, et al. Exchangeable manganese regulates carbon storage in the humus layer of the boreal forest. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; 121 (13) DOI: 10.1073/pnas.2318382121

2024/3/26 カーティン大学

気候変動によりオーストラリアの土壌はCO2を排出し温暖化をさらに促進させる

温暖な気候における土壌有機炭素 (C) 蓄積の変化と、その蓄積に対する現在の土地管理の影響を理解することは、土壌と環境の保全および気候政策にとって重要である。シミュレーションにより、2010年から2100年までのオーストラリアの土壌有機炭素蓄積量の変化を予測した。この間の炭素量損失は温室効果ガスの排出量増加と気温上昇により、2020年から2045年の間の 0.014～0.077 tC/ha/year から 2070年から2100年の間の 0.013～0.047 tC/ha/year まで変化する。いずれの場合も、オーストラリアの土壌は正味のCO2排出源となる。農地では、将来の社会経済状況に応じて2020年から2045年の間は、0.19 tC/ha/years と予測されるが、2070年から2100年の間の発生量は、温暖化と温室効果ガス排出量の増加により、減少すると予想される。増加量は、温暖な気候の影響を受けやすい放牧地や沿岸地域のより広い地域からの炭素損失を相殺するには小さすぎる。原則として、放牧地の慎重な管理、例えば放牧管理の改善や生物多様性に富んだ固有の在来植物群落の再生により、より多くの炭素を吸収し、損失を軽減できる可能性がある。現実的にはそれはより困難であり、技術革新、学際的科学、文化的認識、効果的政策などが必要となる。。

R. A. Viscarra Rossel, et al. A warming climate will make Australian soil a net emitter of atmospheric CO2. npj Climate and Atmospheric Science, 2024; 7 (1) DOI: 10.1038/s41612-024-00619-z

2024/3/26 クラーク大学

アルベドを考慮した植樹を可能にする地図

樹木被覆を進めると、地表から反射される太陽光の割合であるアルベドが変化する。このようなアルベドの変化は炭素吸収の利点を相殺し、さらには打ち消して、温暖化をもたらすことがある。樹木被覆の回復による地球規模の気候緩和効果を定量化するこれまでの取り組みでは、利用可能なデータが不足していたため、アルベドを確実には説明できていない。本報告では、炭素のみでは推定値が最大81%も高すぎる可能性があることを示した。乾燥地と北方地域では特に深刻なアルベドオフセットがあるが、すべての生物群系で正味プラスの気候緩和効果を提供する場所を見つけることは可能である。地上のプロジェクトはより気候に有利な場所に集中しているものの、大部分は少なくとも20%のアルベドオフセットを考慮する必要がある。したがって、樹木回復を戦略的に展開し、温暖化対応で利点を最大限に高めるためには、アルベドの変化を考慮する必要がある。そのためのツールを提供した。

Natalia Hasler, et al. Accounting for albedo change to identify climate-positive tree cover restoration. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-46577-1

2024/3/25 モンタナ大学

消火活動による予期せぬ結果

消火は、世界中の多くの地域で山火事への主要な対応策である。それほど極端ではない山火事を消すこの行為は、残りの山火事をより極端な条件下で発生するようにすることになる。これを「抑制バイアス」と呼び、シミュレーションモデルを使用して、このバイアスが可燃物の蓄積や気候変動とは関係なく、山火事にどのように根本的な影響を与えるかを示した。すべての山火事を抑えようとすると必然的に、より深刻で多様性を少なくする影響を生態系に与える火災が発生し、可燃物の蓄積や気候変動から予想されるよりも速い速度で燃焼面積が拡大する。人間の生涯以上の期間でモデル化した抑制バイアスの影響は、可燃物の蓄積や気候変動のみによる影響を上回っており、抑制が世界規模の火災で過小評価され、重大な影響を及ぼしている可能性がある。したがって、低中程度の条件下で安全に燃やす山火事とすることは、増大する大規模山火事の危機に対処するための重要なツールとなる

Mark R. Kreider, et al. Fire suppression makes wildfires more severe and accentuates impacts of climate change and fuel accumulation. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-46702-0

2024/3/21 ペンシルベニア州立大学

森林や小川の生態系はエネルギー交換のバランスを保っている

エネルギーと栄養の成分の相互的な流れによって結合された生態系は、単一の「メタ生態系」とみなすことができる。これらの関係にもかかわらず、成分の相互の流れは非常に非対称的であり、季節的に変動している。本報告では、河川と河岸のメタ生態系に関する既存の文献から、「異地性：アロックソニー」として知られる生物による成分消費の世界的なパターンを定量化した。これらの資源の流れは消費者の食生活の大部分を占める可能性があるため重要であるが、河川や河畔地帯の人為的改変によって破壊される可能性がある。成分の流れが非対称であるにもかかわらず、河川と河畔の消費者のアロックソニーは同等であることがわかった。魚類と川の無脊椎動物はどちらも季節的に変動するアロックソニー資源に依存しているが、アロックソニーが季節的に変化するのは魚だけであり、冬と春よりも夏と秋の方が3倍近く大きい。また、消費者のアロックソニーは、水生無脊椎動物、魚類、陸生節足動物では摂食特性によって異なるが、陸生脊椎動物ではそうではないこともわかった。水生無脊椎動物のアロックソニーは気候によって異なり、乾燥気候では熱帯気候よりも2倍近く大きいが、魚類ではそうではない。生態系のつながりがますます分断されているため、これらの発見は地球規模の環境変化の影響を理解する上で重要である

Daniel C. Allen, et al. Global patterns of allochthony in stream–riparian meta‐ecosystems. Ecology Letters, 2024; 27 (3) DOI: 10.1111/ele.14401

2024/3/13 ニューハンプシャー大学

水域の炭素排出量を追跡する方法

河川は、大気への二酸化炭素(CO2)供給源として、地球規模の炭素循環において重要な役割を果たしている。水域環境の高頻度モニタリング技術の発展により、動的な生態系からの炭素変動と排出の研究に不可欠な時間分解能で溶存CO2濃度度を測定できるようになっている。ここでは、様々な生態系向けのオープンソースで比較的低コストの現場用pCO2センサー、lotic-SIPCO2、の適用、活用、検証について紹介する。さまざまな土地被覆と流域サイズである10の河川域で lotic-SIPCO2をテストした。湿潤環境での適応試験には、生物付着の防止、可変ステージ高、ヘッドスペース平衡時間の短縮などが含まれる。どの入力パラメータがCO2排出率推定における不確実性に最も関与するかを調べたところ、CO2濃度が飽和を大幅に上回る場合、ガス交換速度に関連するスケーリング係数が最も影響があることがわかった。飽和近くでは、pCO2センサーの測定がCO2排出量の推定における不確実性に最も大きく影響した。また、河川のCO2状況を考慮すると、排出率の中央値を正確に推定するにはpCO2の高頻度測定は必要ではなく、頻度は毎週のサンプリングで十分であることがわかった。pCO2 の高周波測定は、川内の代謝変動、発生源の分割、暴風雨のダイナミクスを調査するのに有効である。SIPCO2は、土壌生態系における溶存CO2監視に比較的手頃な価格で堅牢な手段を提供するものである。これらの調査結果は、より広範な溶存CO2およびCO2排出のモニタリングの設計における優先順位も示した。

Andrew L. Robison, et al. Lotic‐SIPCO2: Adaptation of an open‐source CO2 sensor system and examination of associated emission uncertainties across a range of stream sizes and land uses. Limnology and Oceanography: Methods, 2024; DOI: 10.1002/lom3.10600

2024/3/13 タフツ大学

土壌から予想よりも多くの炭素が放出される可能性があり気候変動モデルに影響を与える

大気中への二酸化炭素（CO2）排出量の継続的な増加は、人為的気候変動の主な要因である。大気中の二酸化炭素濃度増加の主な人為的発生源は化石燃料の燃焼だが、地球上の二酸化炭素排出の最大の発生源は土壌で、土壌には地球上の総炭素量の80%が蓄えられている。土壌炭素の約62%は有機態で、二酸化炭素として容易に放出されるが、残りは無機炭素 (土壌無機炭素 (SIC)) である。温暖化気候における干ばつ、土壌の乾燥による亀裂、二酸化炭素排出の間に増幅的なフィードバックループがあると仮定した。これは既存の文献では見落とされてきた重要な側面である。さらに、仮定したフィードバックループは土壌からのメタン(CH4)や亜酸化窒素(N2O)などの他のGHGの排出に影響を与える。この悪化するフィードバックループを認識し、特徴づける大きな必要性は2点ある。まず、干ばつは土壌有機炭素(SOC)の酸化を促進し、大気中への二酸化炭素排出量を増加させる。干ばつによる土壌水分不足は、植物のプロセスに異なる影響を与える。植物では光合成速度が低下し、炭素摂取量が減少し、呼吸速度を変化させる。干ばつは光合成の低下にもかかわらず、呼吸量を増加させ、土壌からの炭素排出量の増加につながる可能性がある。これらの影響は生態系タイプによって異なるが、干ばつ、光合成、呼吸の間の複雑な相互作用を明らかにする必要がある。第二に、干ばつは土壌に乾燥による亀裂を引き起こし、土壌の浸透性と大気と土壌の間の界面交換領域を大幅に増加させる。より深い古い土壌に多くの炭素が蓄積されており、土壌中の二酸化炭素放出が大幅に増加する可能性がある。乾燥による亀裂は、土のインフラと自然環境を脅かす。人為的気候変動が干ばつ、熱波、さらに干ばつがもたらす降水サイクルの深刻さと頻度の悪化をもたらすにつれて、乾燥による土壌の亀裂にかかわる問題はさら大きくなる。温暖化傾向が続くと、より多くの（おそらく古い）二酸化炭素が土壌から放出され、地球温暖化をさらに悪化させる可能性がある。仮説としたフィードバックループを考慮しないと、土壌からのGHG排出量をモデル化および予測する際に、大きな不正確さが生じる可能性がある。また、土壌の健康、作物生産、土の構造的完全性などの重要な事項に対する気候変動の影響を過小評価することにもつながる。

Farshid Vahedifard, et al. Amplifying feedback loop between drought, soil desiccation cracking, and greenhouse gas emissions. Environmental Research Letters, 2024; 19 (3): 031005 DOI: 10.1088/1748-9326/ad2c23

2024/3/12 ロンドン大学

ジャイアントセコイアが英国で急速に成長

ジャイアントセコイア(Sequoiadendron giganteum)は、19世紀半ばに導入されたばかりであるが、英国最大の樹木のひとつとなっている。英国には推定50万本のジャイアントセコイアと、近縁種の沿岸セコイア(セコイア・センペルビレンス)が存在する。最近、より多くの樹木を植林することに関心が集まっており、その炭素蓄積の可能性と大衆的魅力もあり、その成長力を理解することが重要となっている。しかし、英国でのそれらの成長量と炭素蓄積量についてはほとんど知られていない。そこで、地上の3次元レーザーを使用して、条件の異なる3つのサイトで97個体の詳細な構造測定を行い、地上部バイオマス (AGB) と年間バイオマス蓄積量を推定した。そして、観測されたAGBに r2>0.93、バイアス<2% で適合するジャイアントセコイアの英国固有のアロメトリックモデルを開発し、英国のジャイアントセコイア が、気候、管理、樹齢によって異なるが、年間85kgの炭素を蓄積できることを示した。これらは、一般的にジャイアントセコイアのバイオマス推定に使用可能である。本研究は、英国の土地で育成されたジャイアントセコイアの成長と炭素蓄積の最初の推定値であり、長期的な炭素蓄積量を推定するベースラインを提供した。

Ross Holland, et al. Giant sequoia ( Sequoiadendron giganteum ) in the UK: carbon storage potential and growth rates. Royal Society Open Science, 2024; 11 (3) DOI: 10.1098/rsos.230603

2024/3/12 エクスター大学

伐採後30年に熱帯雨林の次世代の木が脅かされる

造林処理（植林の強化、つる植物の伐採、間伐）による積極的な森林修復は、伐採された森林への重要な介入である。再生を促進するその能力は、伐採林の長期的な回復にとって鍵であるが、次の世代の苗木の生産と生存に関しては、十分に理解されていない。伐採と修復の長期的な影響を理解するために、北ボルネオの未伐採林と伐採後30～35年後の伐採林で木の実の結実直後に発芽した苗木の多様性、生存、特性を追跡した。 未伐採林（UL）、自然に再生する伐採林（NR）、および修復造林処理による積極的な伐採林 (AR）の回復後15～27 年が混在する地域で、発芽から5,119本の苗木を約1.5 年間モニタリングした。15種の399本の苗木について、14項目の葉、根、およびバイオマス配分形質を測定した。 結実後すぐに、ULおよびAR森林はNR森林よりも苗密度が高かったが、最初の6 か月間の生存率はAR森林で最も低かった。群落の構成は森林の種類によって異なった。 AR および NR 森林は、木の実結実後 5 ～ 6 か月の時点で UL 森林よりも種の豊富さと均一性が低くなったが、それらの間での差はなかった。群落構成の違いにより、全森林タイプで群落加重平均形質値が変化し、UL 森林と比較して NR の根バイオマス配分が高くなった。形質は 木の実結実後～3 か月後の枯死率に影響を与え、獲得形質と相対的に地上へのより大きな投資はUL森林と比較してAR森林で好まれた。 実生の生存率と多様性が減少しているという調査結果は、特にいくつかの分類群において、伐採後の侵入に長い時間遅れがあることを示唆している。伐採された森林を積極的に修復すると、初期の苗木生産量は回復するが、AR 森林の死亡率が上昇すると、苗木の採用や多様性を高めるための積極的な修復の有効性が低下する。これは、現在の積極的な修復手法では伐採された森林の再生に対する障壁を克服できない可能性があり、将来の森林植物群落に長期的な変化を引き起こす可能性があることを示唆している。

David C. Bartholomew, et al. Bornean tropical forests recovering from logging at risk of regeneration failure. Global Change Biology, 2024; 30 (3) DOI: 10.1111/gcb.17209

2024/3/4 イェール大学

ブナの病気の内部の様子

ブナ葉病 (BLD) は、線虫Litylenchus crenatae mccanniiと因果関係があるアメリカブナ (Fagus grandifolia L.)の葉面病で、北アメリカ中央部および北東部全域に急速に蔓延している。本研究は、無症候の葉と症候した葉の間の解剖学的および生理学的違いを特徴づけ、ブナ葉病BLDによる異常な葉の発育と影響を受けた樹木の長期的な衰退との間のメカニズムを明らかにした。症状があると、面積当たりの葉の質量 (LMA) と葉の厚さがそれぞれ45%と249%高くなる。葉の厚さの違いは、症状のある葉は無症状の葉と比較して海綿状葉肉が410％厚いことに主に起因していたが、柵状葉肉と背軸表皮組織も症状のある場合はさらに厚かった。主葉脈の密度には大きな違いはなかったが、副葉脈の密度は症状のある葉では著しく低く、葉の発達に対する影響は一次および二次葉脈の形成と発達初期に発生することが示唆された。気孔密度も症状のある葉では低かった。症状のある葉では最大光合成速度が約61%低下し、影響を受けた葉組織の割合が増加するにつれて呼吸速度が増加した。まとめると、これらのデータは、光合成能力の低下、呼吸数の増加、葉の構築コストの上昇を示しており、ブナ葉病の影響を受けた樹木の炭素バランスに長期的な悪影響を与える可能性がある。

Leila R. Fletcher, et al. Anatomical and physiological consequences of beech leaf disease in Fagus grandifolia L.. Forest Pathology, 2023; 54 (1) DOI: 10.1111/efp.12842

2024/3/2 ハワイ大学マノア校

強力なサイクロンの影響で太平洋島の森林が目覚ましい回復

森林がサイクロンにどのように反応し、回復するかを評価することは、森林の動態を理解し、気候変動の影響に対処するために重要である。予測される深刻なサイクロンの強度と頻度の増加は、森林と森林に依存するコミュニティの両方を脅かす可能性がある。太平洋諸島は低強度のサイクロンに頻繁に見舞われるが、高強度のサイクロンの影響や、森林管理の実践がどのような影響を与えるかについての情報はほとんどない。そこで、バヌアツのタンナ島にあるコミュニティが管理する3か所の森林で、世界に上陸した最も強力なサイクロンの 1つである2015年のカテゴリー5 サイクロン・パムの風関連の影響に対する森林の耐性と回復力を調べた。サイクロン前後に確立されたトランセクトデータを利用して、(1) 風速と樹木の構造的特徴で生存と被害の程度を予測できるか、またこれがサイト間で異なるかどうかを調べた。(2)サイクロン後の林冠、地被、苗木、苗木の再生と、群落の構成が時間の経過と場所全体でどのように変化するかを調べた。直撃を受けた場所では、88%の樹木が落葉し、34%が深刻な被害を受け、即時枯死率は13%であった。初期枯死率は、深刻な被害ではなく、間接的な打撃を受け、風速が弱かった地域では低かった。大きな木と軽い木は、それぞれ根こそぎに倒れる確率と折れる確率が高くなった。樹冠と地被は3年以内に再生され、苗木と苗木の再生は開拓者から成熟した森林種に至るまで、生活史全体にわたって広く行われた。タンナの歴史的なサイクロンの頻度と、種の多様性と再生経路の多様性を積極的に維持する慣習的な管理慣行が、この島の強烈な熱帯低気圧に対する耐性と回復力の原因となっている可能性がある

Tamara Ticktin, et al. High resilience of Pacific Island forests to a category- 5 cyclone. Science of The Total Environment, 2024; 922: 170973 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.170973

2024/1/31 ダートマス大学

菌類が豊富な土壌は屋上緑化を改善する

アーバスキュラー菌根菌 (arbuscular mycorrhizal：AM) の菌群集は、生物学的および非生物学的メカニズムを介して時間の経過とともに受動的に集合する。劣化土壌で、人間が生態系回復のために菌根を管理すると、AM菌群集が活発に集まる。2年間の屋上緑化実験で都市AM菌群集のメカニズムを調査した。接種したトレイと接種していないトレイのAM真菌群集を、2つの潜在的な供給源 (接種材料と空気) からのサンプルと比較した。積極的接種は、より明確で多様なAM真菌群集を刺激し、その効果は時間の経過とともに高まった。処理トレイでは、AM真菌群の45%が接種源で検出され、2%が空中サンプルで検出され、23%が接種源と空気の両方で検出され、30% はどちらの供給源でも検出されなかった。AM真菌の分散は少数の種の確立に成功した可能性を示したが、天然のAM真菌種を積極的に接種すると、多様でユニークな真菌群集への即時移行が可能である。都市の土壌が人間の活動によって構築または改変されると、そのシステムにAM菌類が介入し、多様性を持続的に加える機会となるであろう。

Paul Metzler, et al. Tracking arbuscular mycorrhizal fungi to their source: active inoculation and passive dispersal differentially affect community assembly in urban soils. New Phytologist, 2024; DOI: 10.1111/nph.19526

2024/1/30 シドニー大学

オーストラリアBlack Summer火災による観光業の損失は28億豪ドル（約2700億円)

観光業はオーストラリアのトップ産業の一つであり、オーストラリア人が自国を旅行することで大幅な経済刺激を生み出し、世界遺産、固有の野生生物などの多様な地域に観光客を惹きつけている。世界的に前例のない2019年から20年の大規模林野火災(Black summer bushfires)は、これら観光地の一部で最悪の被害をもたらした。クリスマスから新年にかけての観光シーズンピーク期間中、多くの地域で観光業が閉鎖され、火災の物理的な影響を受けなかった多くの地域でも観光客が減少した。この研究では、災害分析の最も一般的な方法である入出力(IO)分析を使用して、サプライチェーン全体にわたる観光客の損失による短期的なショックのコストを算出した。この目的のために、また、火災の後、経済が新型コロナウイルス感染症の影響を受けたため、影響を定量化するためにさまざまな観光分野での直接的な火災被害を抽出するための方法も開発した。その結果、総生産額で28億オーストラリアドル、雇用で7,300人が損失したと推定された。この推計によれば、消費と賃金・給与の両方で最も多くの損失を被ったのは航空業界であったが、最も多くの雇用損失を被ったのは宿泊施設であった。

Vivienne Reiner, et al. Wish You Were Here? The Economic Impact of the Tourism Shutdown from Australia’s 2019-20 ‘Black Summer’ Bushfires. Economics of Disasters and Climate Change, 2024; DOI: 10.1007/s41885-024-00142-8

2024/1/25 英国生態学会

多様な森林は嵐に最もよく耐える

1. 樹種構成が森林生産性に影響を与えることは知られているが、嵐などの撹乱に対する森林の回復力に関わるかどうかは解明されていない。気候は森林の回復力に直接影響を与える可能性があるが、樹種構成が持たらす回復力にも影響を与える可能性がある。。
2. ヨーロッパスケールでの国家森林調査 (NFI) データを加味した積分投影モデルによるシミュレーションを行った。シミュレーションをNFIデータで観察された樹種に限定し、気候勾配内で見られる種多様性の勾配を対象とした。機能的多様性と、(i) ゆっくり成長対急速成長、(ii) 低再生対高再生という2つの機能軸上での種の平均を数量化した。
3. 平均して、種が豊富な集団は嵐の撹乱に対する回復力と抵抗力が強く、機能的多様性が抵抗力と回復力を向上させることがわかった。特に、保守的-生産的の軸は多様性の軸の2～3倍の影響を及ぼした。つまり、成長のゆっくりした種が優勢な森林はより抵抗力と回復力があるが、急速成長する種が優勢な森林よりも回復力は低かった。
4. 総合すると、これらの結果は、気候と樹種構成が相互作用して、直接的および間接的な効果を通じて、森林の擾乱に抵抗し回復する能力を制御していることを示している。
 これらは、森林生態系に対する気候変動の影響をより適切に予測するのに役立つ。

Julien Barrere, et al. Forest storm resilience depends on the interplay between functional composition and climate—Insights from European‐scale simulations. Functional Ecology, 2024; DOI: 10.1111/1365-2435.14489

2024/1/24 ブリティッシュコロンビア大学

洪水リスクから守る持続可能な伐採を提唱

1世紀にわたる研究で、森林が洪水に及ぼす影響についてはかなりの意見の相違が生じた。本報告では、森林の存在またはその伐採が洪水の深刻さと頻度に及ぼす影響の科学と洪水管理を進歩させるための因果推論を検討した。洪水の原因は複数かつ偶然であるため、確率論的なアプローチでのみ調査可能である。確率的水文学の文献を使用して、雨が主要な降水形態である環境における洪水に対する森林の影響の理解と予測に関する将来の研究の指針となり得る枠組みの青写真を示した。他の分野と同様に、森林水文学に確率を導入すると、森林と洪水の科学におけるゲシュタルトスイッチ（gestalt swich)が刺激される可能性がある。この確率論的な枠組みは、気候変動によって引き起こされる洪水リスクの増大を考慮し、政策立案者が洪水に対する防御可能かつ明確な理解に基づいて堅牢な森林および水管理計画を策定するのに役立つ

Henry C. Pham, Younes Alila. Science of forests and floods: The quantum leap forward needed, literally and metaphorically. Science of The Total Environment, 2024; 912: 169646 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.169646

2024/1/23 オレゴン州立大学

野生動物生息のために立枯れ木を作る技術

立枯れ木(snags)は、垂直構造を提供し、栄養分の流れと炭素循環に貢献し、多様な生物の生息地要素として機能することで、森林生態系サービスをサポートしている。多くの森林地帯では、管理者は構造の多様性を高めるために、特に立枯れ木の喪失が多く、自然の立枯れ木の増加が少ない地域で、立枯れ木を作ることがよくある。本研究では、米国オレゴン州南西部のクース湾近くの2つの調査地域でダグラスファー (Pseudotsuga menziesii)に適用されたさまざまな立枯れ木生成法の長期的な影響を評価した。処理としては、チェーンソーによる樹冠切断、菌接種、樹冠切断+菌接種、基部の機械的損傷を行った。処理して18～20年後に再訪問したところ、ほぼすべての対象樹木が立ったままだった(97.6%、n=809)。樹木が折れているか、亀裂が入っているか、樹皮が剥がれているか、棚菌（サルノコシカケ）が潜んでいるかなどの腐敗の痕跡は、チェーンソーによる樹冠切断処理のうちの1つで最も顕著で、輪生した枝の数によって区別できた。対照的に、菌類の接種と機械的損傷処理を受けただけの樹木では限られた腐敗しか観察されなかったが、これは損傷した樹木の腐敗ペースが遅いためと考えられる。また、樹木の枯死と衰退の期間が異なるさまざまな立枯れ木生成法を組み合わせることで、野生生物による利用期間が長くなり、必要な実装コストが削減される可能性が高いことも示した

James W. Rivers. Fungal inoculations and mechanical wounding of trees have limited efficacy for snag creation two decades after treatment. Forest Ecology and Management, 2024; 553: 121651 DOI: 10.1016/j.foreco.2023.121651

2024/1/23 ヘルシンキ大学

熱帯林内の温度

温度は種の分布と生態系機能の基本的な要因である。しかし、熱帯林内で生物が経験する微気候条件についての知識は依然として限られている。これは、生態学的研究では、外気環境における高さ2mでのグリッドの温度推定値 (マクロ気候) を利用することが多いためである。本研究では、森林内の地上付近（地表から15cm上）の気温の高解像度の汎熱帯推定値を示し、日内変動と季節変動を定量化し、空間的および時間的な微気候パターンを明らかにした。平均すると、地表付近の温度は外気温より1.6°C 低く、森林内の日中の温度は、外気温と比較して平均して1.7°C 低い。さらに、熱帯林の微気候特性にはかなりの空間的変動がある。この変動は大規模な気候条件、植生構造、地形の組み合わせによるため、既存の大気候グリッドでは捉えられなかった。これらは、熱帯林内の生物が経験する実際の温度範囲の定量化に貢献し、それらの限界が気候変動や生態系の撹乱によってどのように影響を受けるかについての新たな洞察を提供した。

Ismaeel, A., et al. Patterns of tropical forest understory temperatures. Nat Commun, 2024 DOI: 10.1038/s41467-024-44734-0

2024/1/16 フロリダ大学

気候変動が世界の森林炭素吸収を脅かしている

森林炭素貯蔵量の増加により、ここ数十年にわたって気候変動が減速しているが、この炭素吸収源の将来は不透明である。森林の正味炭素吸収量は、正の要因（大気中CO2濃度の上昇による光合成の促進など）と負の要因（干ばつや山火事の頻度と激しさの増加など）とのバランスによって決まる。1999年から2020年にかけて、米国東部の多くの地域で森林の生産性が向上し、穏やかな温暖化が降水量の穏やかな増加をもたらした。対照的に、温暖化がより深刻で降水量が減少した米国西部の大部分では森林生産性が低下した。これらの結果は、世界の森林炭素吸収源が気候変動に対して脆弱であることを示している。

J. Aaron Hogan, et al. Climate change determines the sign of productivity trends in US forests. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; 121 (4) DOI: 10.1073/pnas.2311132121

2024/1/10 ロンドン大学

最も一般的な熱帯樹種を特定

樹木は地球上で最も生物多様性に富んだ生態系である熱帯林の構成要素である。ほとんどの熱帯樹種についてはあまり知られておらず、樹種数が膨大なため、環境変化への反応などを、これらの森林で理解するのは困難である。一般的な種に焦点を当てることで、この課題を回避できる可能性があると考えた。本報告では、アフリカ、アマゾン、東南アジアの閉鎖林冠で構造的に無傷な原生林の1,568か所における幹直径10cm以上の1,003,805本の樹木調査データを使用して、樹種の存在量パターンを調べた。これらの地域の熱帯樹木の50%は、それぞれ2.2%、2.2%、2.3%の種で構成されていることが推定された。敷衍すると、地球上のすべての閉鎖樹冠の熱帯林では、幹直径が10cm以上である8,000億本の熱帯樹木の半分を構成するのは、わずか1,053種だけであると推定された。生物地理学的、気候学的、人為起源の異なる歴史にもかかわらず、大陸全体にわたる共通の種と種の存在量の分布には顕著に一貫したパターンが見られた。これは、樹木群集形成の基本的なメカニズムがすべての熱帯林に当てはまる可能性があることを示唆している。。

Declan L. M. Cooper et al. Consistent patterns of common species across tropical tree communities. Nature, 2024; DOI: 10.1038/s41586-023-06820-z

2023/11/29 コーネル大学

600年の年輪からカリフォルニアの気候リスクを明らかにする

カリフォルニアの水文部門が将来の極端気候を理解し、管理することを支援するために、年輪年代で捉えられた自然の気候変動および人為的気候変動の傾向から、将来の毎日の天候と水流の様子の地域的モデルを作成し、それを活用する方法を提示した。まず、600 年分の気象を復元し、確率的気象予測をカリフォルニア州サンホアキンバレーの 5 つの亜盆地向けに開発した。 気候変動の複合的な影響を評価するために、温暖化の予測シナリオを反映する気温系列と、降水量系列を作成した。 次に、これらの気象シナリオを使用して、5 つの亜流域ごとに水文モデルを作成した。 これらによって、現代の記録を上回る極端な洪水と干ばつを引き起こした過去の期間を明らかにした。洪水と干ばつに関連する意思決定に対する自然変動と気候変動の関与を特徴付けるために分散分解を使用した。 その結果、個々の流域における変動と空間的に複合する極端な現象の大部分は自然変動に起因する可能性があるが、計画期間が長くなると人為的気候変動の影響が大きくなることを示した。 極端な洪水や干ばつの形成における気候変動と自然変動の関係は、サンホアキンにおける回復力のある水システムの計画・管理にとって極めて重要である。

Rohini S. Gupta, et al. Understanding the Contributions of Paleo‐Informed Natural Variability and Climate Changes to Hydroclimate Extremes in the San Joaquin Valley of California. Earth's Future, 2023; 11 (11) DOI: 10.1029/2023EF003909

2023/11/29シドニー大学

景観ダイナミクスが生物多様性の進化を決定

生物圏の長期的な多様化は物理的な環境変化への応答である。しかし、大陸全体では生物のほぼ単調な拡大は海洋での拡大よりも早く、顕生代の初期に始まった。一方、属の数は時間経過とともに増減した。地球力学および気候強制力の変化を包括的に評価しても、生命の進化の長期パターンについて統一的な理論を提供することはできない。本報告では、気候とプレートテクトニクスのモデルを組み合わせて、顕生代全体における地球の景観の進化を数値的に構築し、それを海洋動物および陸上植物の属の多様性データセットと比較した。結果は、生物多様性が地形のダイナミクスに強く依存しており、大陸と海洋の両方の環境収容力を常に決定していることを示した。海洋での多様性は一次生産に栄養をもたらす河川の堆積物の流れと密接に関係していた。陸上では、広範囲にわたる内流盆地が堆積物で覆われて大陸を覆い、土壌が必要な根を張る植物相の発達を促進し、景観の多様性の増加がそれらの発達をさらに促進するまで、劣悪な土壌条件によって植物の拡大が妨げられていた

Tristan Salles, et al. Landscape dynamics and the Phanerozoic diversification of the biosphere. Nature, 2023; DOI: 10.1038/s41586-023-06777-z

2023/11/28 オハイオ州立大学

焼畑農業は森林の生物多様性を増加させる可能性がある:先住民の慣習がプラスの影響を与えた

地球の多くの場所で、気候変動と戦うために重要な熱帯林の広大な地域を先住民社会が、制御、利用、管理している。慣習的な先住民の農業慣行が焼畑農業を利用して森林での多様性を増加させることができるかどうかを調査した。ドローンで収集した高解像度のマルチスペクトル画像、土地利用と歴史に関する真のデータ、植物と樹木の生物多様性調査を使用して、ベリーズ南部の2つのケチ・マヤ村を囲むコミュニティの土地を調査した。シミュレーションやベイジアンモデリングなどの手法を使用して、スペクトルの多様性、森林の多様性、景観の撹乱の間の関係を分析した。両方の村で再現された結果は、最高レベルのスペクトル多様性 (森林多様性の代替) が中間レベルの森林撹乱と関連していた。結論として、先住民族の慣習的な土地利用慣行から生態系の強化がどのように生じるかを示す概念的枠組みが提案できた

Sean S. Downey, et al. An intermediate level of disturbance with customary agricultural practices increases species diversity in Maya community forests in Belize. Communications Earth & Environment, 2023; 4 (1) DOI: 10.1038/s43247-023-01089-6

2023/11/22 国際応用システム分析研究所／オーストリア

COP28グローバル・ストックテイクで土地排出量を評価する際の問題点

パリ協定の達成に向けた世界的な進展を評価するには、緩和法に対する各国の行動と誓約に関わるモデルの総計量を共通化する必要がある。しかし、国の温室効果ガス調査（NGHGI）と人為的排出量の評価では、炭素フラックスに関する収支計算法が異なっている。その結果、現在の排出量推定値に大きな差が生じており、その差は時間の経過とともに拡大する。そこで、最先端の方法論と陸域炭素循環エミュレーターを使用し、気候変動に関する政府間パネル (IPCC)が評価した緩和法とNGHGIを比較した。NGHGIを使用して計算すると、主要な世界的な緩和の達成が難しく、より早期のCO2ネットゼロ達成と累積排出量の削減の両方が必要になることがわかった。さらに、自然的な炭素除去法が低下することにより、人為的な土地ベースの除去努力が隠れる可能性があり、その結果、NGHGIの土地ベースの炭素フラックスは最終的に2100年までに排出源になる可能性がある。これらの結果は、グローバル・ストックテイクにとって重要である。各国は、地球の気温目標との一貫性を保つために、気候目標への野心を集団的に高める必要があろう。

Matthew J. Gidden, et al. Aligning climate scenarios to emissions inventories shifts global benchmarks. Nature, 2023; DOI: 10.1038/s41586-023-06724-y

2023/11/21 オレゴン州立大学

炭素蓄積の最大化をもたらす収穫周期

 森林管理は炭素の蓄積と吸収に影響を与える。長期の炭素吸収を最適化する伐採周期は議論のひとつである。若い樹木の方が成熟した樹木や老木に比べて成長速度が速いため、周期を短くすると吸収率が高まると言う人がいる。一方、頻繁に伐採するとその後の森林炭素の回復が遅れるため、皆伐間隔は長くするほう良いと主張する人もいる。これらの対照的な意見は、間伐の影響に関する相違の反映であり、間伐が残存木の改善的かつ持続的な成長を促進して炭素吸収量を高めるか、または地上部バイオマスを除去することで吸収量が押さえられるという違いである。本研究で、240年にわたって他の目標を達成しながら炭素蓄積を最適化する周期と間伐の実践的な組み合わせを特定した。さまざまな周期および間伐下での林分成長モデルには、森林植生シミュレーター (FVS)を利用した。そして、さまざまな管理計画の下で、現地の生産性が地上部炭素動態を決定する主な要因であることを示した。つまり、周期と間伐の最適な組み合わせは林分によって異なる。生産性の高い林分では、樹齢40年で低強度間伐を行い60年周期とすることが最適とされた。中程度の生産性の林分では、80年周期とし、その間に2回の低強度間伐を行う場合に最も優れた吸収量を示した。また、高および中程度の生産性の林分では、80年または120年の周期内に2回の低強度または中強度の間伐を適用すると、総炭素量が増加する。高強度の間伐を行うと、120年周期以下の低生産性林分を除き、240年にわたる期間におけるすべての生産性レベルと周期において、蓄積される炭素総量は減少する。

Catherine Carlisle, et al. Modeling Above-Ground Carbon Dynamics under Different Silvicultural Treatments on the McDonald–Dunn Research Forest. Forests, 2023; 14 (10): 2090 DOI: 10.3390/f14102090

2023/11/21 USDA森林局 - ロッキーマウンテン研究所

2020年から2021年のカリフォルニア大火災が野生生物の生息地に与えた影響の包括的調査

2020年から2021年にかけて カリフォルニア州で発生した火災は、前例のない大規模なものだった。19,000km2以上の森林が焼失し（平均の10倍）、508種の脊椎動物の生息地に影響を与えた可能性がある。高-重大度で燃えた9,000km2を超える面積のうち、89%はこれまで推定されていた火災面積を超える大きなパッチだった。この2年間で100種の脊椎動物が生息域の10%以上で火災に見舞われ、そのうち16種は保全上懸念のある種だった。また、これら100種は生息域の5～14%で深刻な火災に見舞われ、生息地の構造に重要な変化が生じた。この地域の種は重大度の高い巨大火災に適応していない。人為的な火入れや間伐などの管理措置は、深刻な火災の発生を抑制し、野生動物に対する異常な火災による悪影響を軽減させる。

Jessalyn Ayars, et al. The 2020 to 2021 California megafires and their impacts on wildlife habitat. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023; 120 (48) DOI: 10.1073/pnas.2312909120

2023/11/21 ウィスコンシン大学マディソン校

炭素除去技術の拡大の見通し

さまざまな温暖化緩和オプションのコストと相互作用を考慮したシナリオは、温暖化を2°C以下に抑えるためには、今世紀中に大気中から数百ギガトンの二酸化炭素(CO2)を除去する必要があることを示している。さらに、温暖化を1.5°Cにし、地球の持続的な幸福を確保するよう努力することが求められている。しかし、現時点では年間2Gtしか除去されておらず、そのほぼすべてが林業によるもので、新技術による炭素除去は0.1%である。今後10年間にわたる新しいCO2除去技術(CDR)の導入が、形成段階かもしれないが、パリ協定の温度目標と一致するCO2排出を実質ゼロに達することにおいて、大規模かつ時間に間に合うように利用可能かどうかを確認することが重要である。

Gregory F. Nemet, et al. Near-term deployment of novel carbon removal to facilitate longer-term deployment. Joule, 2023; DOI: 10.1016/j.joule.2023.11.001

2023/11/17 トリニティカレッジ・ダブリン ／アイルランド

植物は考えられてきた以上のCO2を吸収できる可能性がある

総一次生産 (GPP) は炭素吸収量の重要な表現要素であるが、陸上生物圏モデル(TBM) におけるGPPは、最新の生理学的知見を反映していない。本研究では経験的によく裏付けられているが省略されがちな3つのメカニズム、すなわち光合成温度順応、葉肉コンダクタンス、および葉窒素の再分配による光合成の最適化をTBM CABLE-POPに実装した。気候シナリオRCP8.5を使用して、GPPの予測に対する3つのメカニズムの個別および組み合わせの影響を特徴付ける要因モデルシミュレーションを行った。3つのメカニズムを欠いたモデルと比較して、光合成をより包括的に表現し、シミュレーションされた全球GPPは大幅に増加することを示した(2070～2099年までに最大20%)。複合効果が個々の効果の合計よりも強力で、メカニズム間の非相加的相互作用が明らかになった。モデル化された応答は、追加されたメカニズムによって引き起こされる温度とCO2に対する光合成の感受性の変化によって説明される。この結果は、現在のTBMが将来のCO2と気候条件に対するGPPの反応を過小評価していることを示唆している

Jürgen Knauer: Higher global gross primary productivity under future climate with more advanced representations of photosynthesis. Science Advances, 2023; 9 (46) DOI: 10.1126/sciadv.adh9444

2023/11/16 GFZ ヘルムホルツ センター 

新たな世界の材積調査: 健全な森林はより多くの炭素を貯蔵可能：衛星データと地上データを組み合わせた大規模な国際研究

天然の炭素貯蔵は、アラブ首長国連邦で開催される世界気候会議COP28で重要な役割を果たすことになる。海洋と土壌に次いで、森林は炭素の最大の「吸収源」である。つまり、森林は大気から膨大な量の二酸化炭素を吸収する。これが正確にどの程度なのか、そして森林管理を改善すればさらにどの程度増加するのかは難しい問題である。世界中の200名を超える研究者チームが、貯蔵の可能性についての新しい推定値を発表した。この研究はチューリッヒ工科大学によってコーディネートされ、重要な方法論的な貢献はGFZから提供された。この研究によると、森林は理想的には3,280億トン（ギガトン、略してGt）の炭素を吸収できるという。しかし、かつては森林に覆われていた地域の多くが現在では農業や定住地として利用されているため、その可能性は226Gtまで減少している。このうち139Gt(61%)は、既存の森林を保護するだけで達成できる。残りの87Gt(39%)は、断片化されている森林を再接続し、持続可能な方法で管理することが必要である。

Lidong Mo, et al. Integrated global assessment of the natural forest carbon potential. Nature, 2023; DOI: 10.1038/s41586-023-06723-z

2023/11/14 オーフス大学／デンマーク 

ヨーロッパは 現生人類が現れるまで鬱蒼とした森に覆われていたのではない

過去のヨーロッパにおける植生被覆については広く議論されている。特に、温帯森林生態系は伝統的に密集した樹冠が閉じた森林と考えられてきた。しかし、大型の草食動物はより開放的な環境、あるいは灌木地を必要としていたと主張する人もいる。本報告では、ホモ・サピエンスにかかわった巨大動物相の減少と人為的景観変化に先立って、最終間氷期（129,000～116,000年前）で、この疑問に取り組んだ。植生再構築手法REVEALSを96件の最終間氷期の花粉記録に適用した。その結果、この期間中、明るい森林と開けた植生地が平均して50%以上を占めていたことがわかった。開放度は非常にばらつきがあり、気候要因と部分的にのみ関連しており、自然撹乱の重要性を示した。この結果は、温帯森林生態系が歴史的に均一に密集しているのではなく不均一であったことを示しており、これは現代ヨーロッパの生物多様性の多くが開けた植生と明るい森林に依存していることと一致している

Elena A. Pearce, Substantial light woodland and open vegetation characterized the temperate forest biome before Homo sapiens. Science Advances, 2023; 9 (45) DOI: 10.1126/sciadv.adi9135

2023/11/13 バンガー大学／イギリス

アマゾンの天然性二次林は原生林の保護に貢献している

二次林の拡大による熱帯林回復は、気候変動の緩和にとって極めて重要で、生物多様性にも利益をもたらす。ただし、これらの利点の効果は、景観内での二次林の位置による。二次林における炭素貯蔵量と生物多様性の両方の回復は、原生林に近づくことで促進され、原生林は境界域の緩衝と断片化の軽減などによって二次林から恩恵を受ける可能性がある。しかし、原生林と比較した二次林の位置に関する生態系全体での評価は十分でない。本報告では、まずアマゾンの二次林をマッピングし、原生林への近接性を調べた。次に、二次林が原生林境界（端から120m未満）で緩衝する様子と、二次林が断片化に及ぼす影響を計算した。2020年には、アマゾンの二次林の41.2%が原生林に隣接し、94.1%が原生林に接する断片化地内にあった。ただし、構造的に無傷の原生林のみを考慮した場合、隣接性と接続性はそれぞれ20.1%と57.4%であった。二次林は原生林境界の41.1%で緩衝し、回廊として機能することで原生林の断片の総数を200万箇所削減している。これらの結果は、二次林の利点を検討する際に、空間的背景を理解することが重要であることを示している。二次林を原生林の隣に配置する利点についての理解が深まれば、より効果的な気候変動の緩和および回復戦略の開発を支援できる可能性がある。

Charlotte C Smith, et al. Amazonian secondary forests are greatly reducing fragmentation and edge exposure in old-growth forests. Environmental Research Letters, 2023; 18 (12): 124016 DOI: 10.1088/1748-9326/ad039e

2023/11/13 オレゴン州立大学

山火事と干ばつにより太平洋3州の私有林に112億ドルの被害が発生

気候変動による山火事などの極端現象の最近の増加に天然資源市場がどのように対応しているかについての確かな情報が不足している。山火事は、既存の樹木に直接的なダメージを与えたり、将来の山火事の到来に対するリスク予測によって、森林の経済的価値に影響を与える可能性がある。そこで、米国西部の太平洋3州における17年間にわたる土地区画データを使用して、私有林の市場価格に対する大規模な山火事と干ばつストレスの影響を推定した。私たちは、土地市場で販売された森林を直接燃やすのではなく、近くで発生した山火事による影響を推定することで、リスク予測の変化を特定した。その結果、過去20年にわたる大規模な山火事と干ばつストレスの最近の増加により、太平洋3州全体で林地の経済的価値が約10％、つまり約112億ドル低下し、そのうち約5.5％（約62億ドル）が気候変動による賠償金として支払われたことがわかった。山火事被害のほとんどは、リスク予測の変化によって生じた。これらは、発生した気候変動による極端現象のコストを示している。

Yuhan Wang, David J. Lewis. Wildfires and climate change have lowered the economic value of western U.S. forests by altering risk expectations. Journal of Environmental Economics and Management, 2023; 102894 DOI: 10.1016/j.jeem.2023.102894

2023/11/10 チューリッヒ工科大学／スイス

多様な森林に膨大な炭素貯蔵の可能性

森林は陸域の炭素吸収源であるが、土地利用と気候の変化により、その規模は大幅に縮小している。世界の森林の炭素損失を推定するリモートセンシングは不確実性が高く、推定値のベンチマークとなる地上評価が不足している。本報告では、いくつかの地上由来のアプローチと衛星由来のアプローチを組み合わせて、農地および都市以外の世界の森林炭素の潜在的規模を評価した。地域的なばらつきがあるにもかかわらず、予測は地球規模で驚くべき一貫性を示しており、地上から得た計測と衛星から得た推定との差はわずか12%であった。現在、世界の森林炭素貯蔵量は自然的な可能性を著しく下回っており、人間のフットプリントが少ない地域でも総不足量が226Gt（モデル範囲=151〜363Gt）となっている。この潜在力のほとんど（61%、139GtC）は既存の森林が存在する地域にあり、そこでは生態系保護により森林が成熟するまで回復することができる。潜在力の残りの39%(87GtC)は、森林が伐採または分断された地域である。この結果は、多様な森林の保全、回復、持続可能な管理が地球規模の気候と生物多様性の目標達成に貴重な貢献をもたらすという考えを裏付けている。

Lidong Mo, et al. Integrated global assessment of the natural forest carbon potential. Nature, 2023; DOI: 10.1038/s41586-023-06723-z

2023/11/10 スタンフォード大学

低強度火災で山火事のリスクが60%軽減される

深刻な山火事の頻度が増加しているため、その影響を軽減する管理が必要である。火災に適応する生態系とするために有効な可燃物の処理である「管理された低強度火災（火入れ）」の役割は、科学と政策の両方で関心を集めている。総合的な関連分析法により、カリフォルニア州の124,186平方キロメートルの森林における20年間の衛星観測の火災データを分析し、低強度火災が将来の高強度火災のリスクを大幅に軽減するという証拠を示した。針葉樹林で、最近低強度で火災が発生した地域では、火災未発生の森林と比較して、高強度火災のリスクが64.0% (95％信頼区間で、41.2～77.9%）減少し、保護効果が少なくとも6年間（95%片側信頼区間の下限で、6年)継続した。これらの結果は、カリフォルニア州における消火から森林修復への火災政策の移行を裏付けるもので、消火を行わなかった時代および植民地時代以前の火災対策における、規定の火災、文化的火入れ、および管理した山焼きのなどの有効性を示している。

Xiao Wu, et al. Low-intensity fires mitigate the risk of high-intensity wildfires in California’s forests. Science Advances, 2023; 9 (45) DOI: 10.1126/sciadv.adi4123

2023/11/9 イースト・アングリア大学／イギリス

落雷が北方林の山火事の主な原因で炭素貯蔵を脅かす

林野火災は人によって発生することもあれば、自然由来（そのほとんどが落雷）で発生することもある。社会経済的および気候学的条件の変化が火災に及ぼす影響を推定する場合、落雷と人為的火災を区別することが最も重要である。ここでは、世界7地域の火災の発火場所、原因、火災面積の参照データを使用して、機械学習で主な火災の発火源としての雷と人為的発火の世界的な情報を取得した。現在、熱帯以外の天然林の焼失地域の77%(不確実性は標準偏差=8%) が雷に由来しており、これらの地域ではおそらく1度の温暖化ごとに11～31%多くの雷が発生する。 熱帯以外の天然林は炭素貯蔵のために世界的に重要である。現在、火災による森林損失が大きく、単位面積当たりの火災排出量は地球上で最大の部類に入る。したがって、手付かずの森林で将来雷が増加すると、気候変動と山火事の間の正のフィードバックループが悪化する可能性がある。

Thomas A. J. Janssen, et al. Extratropical forests increasingly at risk due to lightning fires. Nature Geoscience, 2023; DOI: 10.1038/s41561-023-01322-z

2023/11/8 ケンブリッジ大学

対策を講じないと今後50年以内に英国の森林は壊滅的に生態系崩壊する

森林は、気候や生物多様性の危機などの社会の最大の課題への対応において極めて重要な役割を果たすことが期待されている。しかし、森林自体と森林管理は、相互に関連するさまざまな脅威に直面している。現在はあまり認識されていない新たな途上の問題もある。本報告では、今後50年間に英国の森林管理に影響を与える可能性のある途上の問題を特定した。これらは現在十分に認識されていない問題であるが、森林セクターを超えて重大な影響を与える可能性がある。私たちは、多様な専門家パネルが関与する実証済みのホライズンスキャニング手法に従い、180件の問題のロングリストを照合し、優先順位を付けた。特定された上位15件の問題を、グラフィカルに要約した。これらは、環境問題から政治的および社会経済的要因の変化に至るまで、さまざまなテーマを含んでいるとともに、それらの間に複雑な相互関連がある。最も高く評価された問題は「壊滅的な森林生態系の崩壊」で、このような崩壊は起こり得る可能性が高いだけでなく、業界全体および広い社会全体に多大な影響を及ぼすであろう。我々は、圧倒されて何も行動を起こさない、あるいは広範な影響を考慮せずに単に「楽勝」とすることを避けなければならない。ここで紹介した15の問題は、さらなる研究を構築し、議論と行動を促し、事実に基づいた政策と実践を開発するための出発点である。

Eleanor R Tew, et al. A horizon scan of issues affecting UK forest management within 50 years. Forestry: An International Journal of Forest Research, 2023; DOI: 10.1093/forestry/cpad047

2023/11/7 コルドバ大学／スペイン

過去60年間にわたるヨーロッパの森林被害情報データベース

森林における病虫害発生は、生態系を大きく変える可能性がある。気候が変化し、種や生物群系の分布が変化するにつれて、世界の多くの地域でこうした撹乱体制が激化している。その結果、炭素蓄積、水流調節、木材生産、土壌保護、生物多様性保全などの主要な森林生態系サービスがますます損なわれる可能性がある。しかし、これらの有害な影響が引き起こされるにもかかわらず、森林の病虫害を全ヨーロッパ規模で記録する空間的に詳細なデータベースは存在しない。本報告では、ヨーロッパの森林の病虫害被害に関する新しいデータベース (DEFID2) を紹介する。これは、1963年から2021年に、ヨーロッパの森林で発生した病虫害を、ポリゴンまたはポイントでマッピングした65万件を超える地理情報で構成されている。現在、8カ国で、さまざまな方法 (地上調査、リモートセンシング技術など) で取得されている。DEFID2の記録は、被害の重症度やパターン、病原体、寄主樹種、気候による誘発因子、造林慣行、最終的な処理など、一連の定性的属性で記述されている。これらは、Landsat正規化燃焼率（LNBR)の時系列データなど衛星ベースの定量的評価と、LandTrendrのスペクトルを使用した被害指標 (火災の発生、継続時間、規模、被災割合等) によって補完され、暴風や山火事との相互作用の可能性を含めている。また、DEFID2データベースを継続的に拡張および改善するために、さらなるデータ共有が奨励されている。

Giovanni Forzieri, et al. The Database of European Forest Insect and Disease Disturbances: DEFID2. Global Change Biology, 2023; 29 (21): 6040 DOI: 10.1111/gcb.16912

2023/11/3 アリゾナ大学

稚樹は大丈夫ではない：気候変化が森林を蝕む可能性を幼樹が示す

干ばつや熱波による枯死、火災激化などにより、樹木が急速に損失している。多くの森林の運命は、気温上昇や異常気象に耐える稚樹の能力にかかっている。近年の研究は、個々の樹種の枯死に対する干ばつや熱波の影響に焦点を当てることが多いが、気候、生態水文、植物生理の同時変動を考慮すると、これらの条件下での稚樹の枯死率が標高勾配で種間でどのように変化するかは未だ不明である。本研究では、米国南西部の森林に広がる5種の稚樹を対象に、極度の干ばつを課す室内実験を実施し、この知見不足に対処した。全体として、枯死を引き起こす干ばつ期間は、樹種によって最大20週間異なった。熱波の影響により、すべての樹種で枯死までの平均期間は約1週間早まったが、標高の低い温暖な環境条件で生育する樹種（ポンデローサマツは10週間で、エデュリスマツは14週間で枯死）は、標高の高い涼しい環境条件で生育する樹種（マツは19～30週間、マツは30～30週間）よりも早く枯れた。しかし、干ばつを伴う熱波にさらされた場合、より涼しい周辺条件の樹種でのみ枯死率が大幅に増加した（Pinus flexilis: 2.7 週間早く、Pseudotsuga menziesii: 2.0 週間早く）。周辺温度が低いことで、干ばつ時の水分損失が緩和され、標高の高い樹種の生存期間が長くなった可能性がある。この研究は、干ばつが稚樹枯死の主な要因で、より温暖な気候の境界にある樹種に最も直接的な影響を及ぼす一方、干ばつと熱波が連続して発生すると、特に標高の高い樹種の枯死が増える可能性があることを示唆している。

Alexandra R. Lalor, et al. Mortality thresholds of juvenile trees to drought and heatwaves: implications for forest regeneration across a landscape gradient. Frontiers in Forests and Global Change, 2023; 6 DOI: 10.3389/ffgc.2023.1198156