圏間相互作用特論 II 2025年1月5日 (増田) 講義内容 (授業前の段階でのメモ) 気候は植生 (陸上生態系) をどのように制約しているか この授業でやりのこしたこと (いろいろな視点の問題をふくむ) ◎生育期の温度またはエネルギー要因 (暖かさの指数、正味放射) と 水分要因 (乾湿指数、放射乾燥度) の 2軸の散布図を 植生型ごとにつくってみる、という方法でわかったこと: それぞれの植生型の存在は、気候要素によって (この程度に) 制約されている。 気候要素によって決定されているとまではいえない。(散布図はかさなりあっている。) ◎計算はしたが、じゅうぶん検討できていない気候要素 寒さまたは凍結の要因 (寒さの指数、最低気温) (おそらく針葉・広葉や常緑・落葉の分布にとって重要) ◎計算可能であるがまだしていない気候要素 乾湿の季節変化 Thornthwaite: 土壌水分 (たまりの量) の季節変化を水収支から推定 Walter & Lieth: 月ごとに降水量と気温の1次関数 (可能蒸発量?) との大小を比較 Woodward; 気候モデルの陸面サブモデル (例 MATSIRO6): 光合成と連立させて蒸散を考える ◎気候要素の地理的分布をきめる要因 緯度による気候帯 (気温、日射量) 海への近さ (気温の年較差、乾湿) 南北半球のちがいは? (海陸の面積比、海流が東西ひとまわりできるか) 同じ緯度帯内の東西のちがいは? ◎格子データをつかった方法の限界 気象観測も植生の同定もすべてのマス目でおこなわれてはいないし、 マス目内の不均一もあり、気候要素と植生型が同一地点で共存するものとはかぎらない。 〇とりあえずの対策 地面標高の高いところ (マス目内の標高の分散も大きいことが多い) を除外する 〇根本的にやりなおすならば 植生が同定されて、気象も近くで観測されている場所にしぼって、関係を検討する。 それから空間内挿された気象データや衛星観測から推定された植生データにひろげる。 ◎定常状態 (潜在自然植生、極相?) だけかんがえればよいのか? 気候が変化し、気候帯が移動したとき、植生は追いつけるか? たとえば種子散布。 1990年ごろの内嶋先生の心配: 亜寒帯針葉樹林から広葉樹林への移行のあいだ土壌がもつか。 ◎非定常状態をあつかえるモデルの複雑化 日本の例 SEIB-DGVM 因果関係を理論的に理解できるか? 数値実験から考えることになるか? ◎検討できていない (広い意味の) 気候要因 (1) 光 (太陽放射のうちの光合成有効放射) (門司・佐伯などの光合成モデルは光を考え、正味放射は考えなかった。) 経験的には、正味放射の大きいところで光合成有効放射も大きい。 温室効果強化では、下向き長波放射の増加で正味放射はふえるが光合成有効放射はふえない。 ◎検討できていない (広い意味の) 気候要因 (2) 二酸化炭素濃度 同じ気温・乾湿条件のもとでは、植物が成長しやすくなる (か?) 水分の制約のあるときは、気孔の開きを少なくすることによって、乾燥に耐えやすくなる (か?) 種間の適応性のちがいがある。とくに光合成のしくみの C3サイクル と C4サイクル。 (C4のほうが低い二酸化炭素濃度に適応している。大気中二酸化炭素がふえると相対的にC3が有利。) 光合成 と 有機物の分解 (呼吸をふくむ) は、炭素循環をつうじて、大気中の二酸化炭素濃度を変える要因でもある。 ◎直接に気候でない要因との複合 火災 (自然、人為) 火山噴火 浸水 土壌の散逸・流出 (風、水) 人間活動による植生改変 (農業開拓、都市化、外来種の導入など) 人間活動による気候変化の植生への影響は、人間活動による植生改変との相乗効果が重要。 (気候変化に適応して分布域を変えようとしても、植生改変によって種子散布などがさまたげられる。) ◎生活型による「植生」をみるのか、生物分類群をみるのか 生物分類 門、綱、目、科、属、種 針葉/広葉 は 裸子植物/被子植物 の「門」のレベルのちがいがあるが、 裸子植物が針葉樹とはかぎらない。例、イチョウ、ソテツ 常緑/落葉 は同じ属の中でもある 例、ナラ/カシ 〇過去の植生の情報が過去の気候の推定につかわれることがある。 その解釈のためにも、気候がどのように植生を制約しているのかを知りたい。 花粉分析でわかるのは分類群、おおくのばあい属レベル。 複数の分類群が共存する。 複数の分類群からなる組み合わせを現生と比較するか? (現生に存在しない組み合わせもありうる。移動速度の問題、絶滅が生じたばあいなど。) 分類群ごとに生育制約条件を見るべきか? (生態系のなかでの分類群間の共生関係や競争関係が見えないかもしれない。) ◎プログラム追加予定 (遅くとも1月12日までに作成してメールで知らせる予定) 〇寒さの指数や最低気温をふくむ2つの気候要素の軸による散布図 〇各散布図作成プログラムを、緯度経度範囲を限定したデータによる作図もできるようにする