Alternative Title高木性樹木サワグルミの多雪環境への適応と個体群維持機構に関する研究
Note (General)第1章 序論 積雪は、様々な形で植物の生育環境に影響を及ぼしており、植物の生育・生存および植生パターンを規定する重要で特異な環境要因の一つである。日本列島は北半球中緯度地域における有数の豪雪地帯であり、積雪環境に規定された他地域に見られない植生分布パターンが存在し、そのことが日本の自然を個性的なものとしている。しかし、これまで日本における積雪環境と天然林に生育する樹木の関係についての研究は、一部の樹種を対象にして行われるに留まっている。 サワグルミ（Pterocarya rhoifolia Sieb. et Zucc.）は、日本列島の冷温帯渓畔林の林冠を構成する代表的な落葉高木種の一つである。本種は、小雪地から多雪地にまで生育していることから、その生活史特性を積雪環境頻度に沿って比較することで、樹木の多雪環境下に有利な生活史特性や樹木の多雪環境への適応分化のプロセスを検討する上で重要な情報を得ることができる。また、これまでサワグルミの生態に関する研究は、小雪地域で行われ、その詳細が明らかになってきたが、多雪地域におけるサワグルミの生態の詳細は明らかになっていない。多雪地域のサワグルミの生態を明らかにすることは、多雪地域の渓畔林の保全や管理を検討する上での基礎的な情報となる。 そこで、本論では、日本列島の冷温帯渓畔林の代表的な林冠構成種であるサワグルミが多雪環境下においてどのような生活史戦略により、個体群を更新、維持しているかを明らかにし、多雪環境におけるサワグルミの生活史戦略の適応と個体群維持機構についてまとめる。第2章 最大積雪深傾度に沿ったサワグルミの生活史戦略の適応的可塑性 日本列島中部の異なる最大積雪深の環境下に生育するサワグルミの生活史特性について調査し、比較した。その結果、最大積雪深の増加に伴い（1）胸高直径、幹長および樹高は減少し、樹形は低木型になる、（2）個体あたりの萌芽幹数は有意の増加し、それらの萌芽幹は個体群維持に貢献する、（3）種子生産量は減少する、ことが明らかになった。これらの結果は、サワグルミが最大積雪深傾度に伴う生活史特性の可塑性を有し、とりわけ、萌芽幹生産能力（クローナル成長）と種子生産（有性生殖）、萌芽幹生産能力と樹高成長の間にトレードオフの関係があることを示唆している。サワグルミの生活史戦略は最大積雪深に対して適応的な可塑性を示すと結論づけた。第3章 多雪環境下におけるサワグルミ個体群の更新維持機構 新潟県佐渡島において、多雪環境下における高木性樹木サワグルミの個体群維持機構を明らかにすることを目的として、実生更新の可能性、各生活史段階における萌芽の役割について調査した。実生センサス、個体群構造の結果は実生更新が行われていることを示唆した。定着稚樹はその成長過程において雪圧により樹高成長が抑えられ、やがては幹折れを生じるが、損傷した個体は萌芽幹を発生させていた。成木段階の個体は、母幹は根元曲がりを形成、匍匐し、発生した萌芽も根元曲がりを形成、匍匐し、平面的な広がりをもつ株構造を有していた。多雪地に生育するサワグルミは、実生更新を行う一方で、定着した実生はその成長過程を通して続く雪圧という攪乱により損傷を受けるため、萌芽を発生させることで個体維持を図り、その個体群を維持している可能性が考えられた。第4章 多雪地域におけるサワグルミ個体群の維持更新に対する萌芽幹の貢献 サワグルミ個体群を幹ベースで捉え、生活史初期過程における萌芽幹と実生の生残および成長速度を調査し、さらに、推移行列モデルを用いて、萌芽幹と実生とで個体群維持に与える影響を定量的に評価することを試みた。サワグルミの萌芽幹は、実生由来の幹に比べ、発生年の成長量は大きく、生存率も高く、より大きなサイズまで成長していた。これは萌芽幹が親個体に栄養的に支えられていることが要因と考えられた。また、推移行列モデルによる弾力性分析から、生活史初期段階において、萌芽幹が実生由来幹に比べて個体群維持に貢献していることが定量的に評価された。従って、多雪地域に生育するサワグルミが個体群を維持するために、萌芽幹を発生させることがじゅうようであると結論づけた。第5章 年輪解析を用いた多雪地域に生育するサワグルミの成長過程の推定 サワグルミが、一般に、雪圧害が生じ、樹木の正常な成長が困難な多雪環境下で、どのようにして成長を可能にしているかを明らかにするため、成長を可能にする要因として、（1）最大積雪深の経年変化、（2）光環境、の２つの仮説を提案し、年輪解析を用いて検証を行った。その結果、被圧されていない幹は被圧されている幹に比べ成長速度が有意に高かった。また、樹高が最大積雪深以上の幹は雪圧害を受けやすいサイズ機関である雪圧害危険期間が、最大積雪深が比較的小さな年に該当していた。一方、樹高が最大積雪深に達していない幹は、雪圧害危険期間は最大積雪深が大きな年が該当しており、大雪年には幹の肥大成長量の急激な減退が認められるとともに、雪圧害が確認された。多雪環境下でサワグルミが成長できる条件には、1）良好な光環境下にあること、2）雪圧危険期間において比較的に最大積雪深が少なく、かつ、大雪年がないこと、が考えられた。第6章 総合考察 サワグルミは小雪地域から多雪地域にかけてその生活史戦略を変化させており、多雪地域では、高い萌芽性や灌木の生活型など多雪環境下で有利な生活史特性を示す。また、多雪地では、実生より更新するものの、稚樹はその成長過程で雪圧により樹体が変形あるいは破壊され、次の成長段階へ成長が妨げられるが、萌芽幹を生産することで、樹体を修復・再生、維持できる。この萌芽幹の生産は、個体群を安定的に維持することに寄与している。萌芽幹により樹体を維持している個体が次の成長段階に成長するためには、雪圧害の危険のある幹のサイズクラスの期間を良好な光環境下のもとすばやく成長すること、その期間の積雪量は雪圧害が起こらない程度のものであることが必要であると考えられる。成長できた個体についても恒常的に受ける雪圧の影響により幹の匍匐や萌芽生産を繰り返し、株構造を発達させ、長期間にわたり個体を維持する可能性が示された。このようにして、サワグルミは、多雪環境に対して生活史戦略を適応させ、個体群を更新・維持し、多雪地域においても生育、分布できると結論づけた。
学位の種類: 博士（農学）. 報告番号: 甲第4621号. 学位記番号: 新大院博（農）甲第193号. 学位授与年月日: 平成31年3月25日
新大院博（農）甲第193号
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Date Accepted (W3CDTF)2019-08-03T12:23:27+09:00
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