Natural forests in China demonstrate higher resilience compared to planted forests

森林は地球の肺であり、膨大な量の二酸化炭素を吸収し、それを木材や土壌の中に蓄えています。何十年もの間、科学者たちは、気候変動によって空気が熱くなり、水供給が不安定になっていることを知りながら、期待と懸念が入り混じった気持ちで、これら「緑の巨人」を見守ってきました。森林が深刻な干魃に直面したとき、それは単に成長を止めるだけではありません。それは、雨が戻ってきた後も長く続く「ストレス状態」に入ります。研究者たちは以前から、すべての森林がこのストレスに対して同じように対処するわけではないと疑ってきました。何世紀にもわたって自然に成長し、多様な樹種や樹齢が複雑に混ざり合った森林は、人間によって植えられ、しばしば単一の樹種が整然と並べられた森林とは、異なる回復の仕方をする可能性があります。中心となる問いは、もはや森林が乾燥期を生き延びられるかどうかではなく、いかに迅速に立ち直れるかという点にあります。もし森林の回復に時間がかかりすぎると、土壌を保護し、炭素を貯蔵し、野生生物を支える能力を失い、生態系が健全な森林として機能できなくなる「ティッピング・ポイント（臨界点）」へと押しやられる可能性があるのです。

この問いに答えるため、中国の研究チームは、国全体の森林の「記憶」を測定しようと試みました。彼らは、干魃がより頻繁かつ激しくなった時期である2000年から2022年までの期間に焦点を当てました。単にどれだけの木が生き残ったかを数えるのではなく、彼らは森林が時間の経過とともにどのように振る舞うかに注目しました。彼らは「時間的自己相関」と呼ばれる概念を用いました。これは、本質的に、あるシステムがどれほど過去の状態を記憶しているかを示す尺度です。干魃に見舞われた森林を想像してみてください。もしその森林に回復力（レジリエンス）があるならば、迅速に回復し、正常な状態に戻るはずです。もし苦境にあるならば、その干魃の影響は残り続け、森林が癒えるには非常に長い時間がかかることになります。研究者たちは、ストレスに対する「長い記憶」を持つ森林は、回復力を失いつつある森林であることを見出しました。衛星データを用いてこの「記憶」を追跡することで、どの森林が回復のスピードを落としているのか、そしてどの森林が依然として効率的に立ち直っているのかを見ることができました。

研究チームは、森林の健康状態を見るための2つの異なる方法を組み合わせました。第一に、彼らは葉から放出される光を測定しました。これは、木々が食物を作るためにどれほど活発に光合成を行っているかを示す信号であり、森林の「脈拍」をチェックすることに似ています。第二に、彼らは炭素の純交換量を見ました。これは、木々が取り込む炭素と、空気に放出する炭素のバランスの物語を伝えるものです。これらの信号を時系列で分析することで、研究者たちは森林の「回復速度」を算出することができました。そして、それらの回復パターンを詳細な干魃イベントのマップと照らし合わせました。単に干魃がどの程度の頻度で発生したかだけでなく、その深刻さや持続時間についても調査しました。これにより、森林の回復が遅れている理由が、単なる乾燥期の回数の多さによるものなのか、それとも水不足の強度や持続期間によるものなのかを明らかにすることができました。

結果は、中国の森林に関する明確かつ懸念すべき状況を描き出しました。全国の森林面積の60パーセント以上が、減速の兆候を示しています。これは、国土の大部分において、森林が以前よりも干魃によるストレスからの回復に時間を要していることを意味します。しかし、すべての種類の森林において物語が同じであったわけではありません。研究者たちは、天然林と人工林の間には明確な違いがあることを発見しました。自律的に発展してきた天然林は、回復速度の低下が緩やかでした。対照的に、人工林ははるかに苦戦していました。実際、人工林の面積の約7割が、回復能力の著しい低下を示しており、これは天然林の約56パーセントと比較して顕著な数値です。このことは、人工林の方が気候変動に対してはるかに敏感であり、より速いペースで回復力を失っていることを示唆しています。

また、この研究は、森林を傷つけているのは干魃の頻度だけでなく、その深刻さと長さであることも明らかにしました。干魃が特に激しかったり、長く続いたりする場合、森林の立ち直る能力は著しく損なわれます。データによれば、人工林は天然林よりも、これらの過酷な条件に対してより強く反応しました。干魃が厳しく、あるいは長期にわたったとき、人工林における光合成活動は劇的に減速しました。これは、木々が極度のストレス下にあり、強さを取り戻すことができない状態であることを示しています。一方で、多様な樹種と複雑な構造を持つ天然林は、これらの圧力に耐えるためのより優れた装備を備えているようで、水が乏しい状況下でも安定した回復率を維持していました。

この回復力の差は、天然林の構造的な優位性を指し示しています。天然林は、根の深さや水の必要性が異なる多様な樹種を含んでいるため、干魃の負担をより効果的に分担することができます。ある種類の木が苦しんでいても、別の種類が成長することで、システム全体を安定させることができます。一方、単一の種に支配され、高密度で植えられた人工林は、限られた水資源をめぐって激しく競合します。水が尽きたとき、林分全体が一斉に苦しみ、それは克服するのが困難な、より深く長く続くストレスへとつながります。研究者たちは、これは人工林が絶望的であることを意味するのではなく、現在の管理手法が、より暑く乾燥した未来を生き抜くために変える必要があることを強調しているのだと述べています。

これらの知見は、中国およびその他の地域における再植林や森林管理の考え方に重要な示唆を与えます。植林は緑の被覆を回復させ、炭素を捕捉するという点では大きな成功を収めてきましたが、本研究は、将来の異常気象の中でそれらの木々が生き残れるのでなければ、単に木の数を増やすだけでは不十分であることを示唆しています。真に回復力のある森林を構築するためには、管理者は自然を模倣した、より複雑で多様な生態系を作り出すことに注力する必要があるかもしれません。これは、異なる樹種を混ぜること、水への競争を減らすために植栽密度を下げること、そして地域の干魃条件により適応した樹種を選択することなどを意味するでしょう。目標は、森林が単に存在するだけでなく、気候変動が投げかけ続ける課題から回復できる、健康的で機能的な状態であり続けるようにすることです。

結局のところ、この研究は、森林の健康とは単にどれだけの木が立っているかではなく、困難に直面したときにどれほどよく癒えるかによって測られるものであるということを思い出させてくれます。気候が変化し続ける中で、回復できる森林とできない森林の差は、ますます決定的なものになるでしょう。この研究は、天然林が時間のレースにおいて重要な鍵を握っていることを明確に示しており、これらの複雑な生態系を保護し、復元することが、新しいものを植えることと同じくらい重要であることを示しています。ストレスに対する異なる森林の反応を理解することで、私たちは世界の森林が地球の未来にとって不可欠な存在であり続けられるよう、より良い決断を下すことができるのです。