Climate warming strengthens the effect of silviculture on ecosystem services in uneven-aged mountain forests
Samsara2シミュレーターを用いた本研究は、気候温暖化が光獲得競争を激化させることで、異齢林における択伐林業の生産性と経済効率を増幅させる一方で、こうした利得がしばしば樹木関連の生物多様性の減少や林分構造の単純化という代償を伴うものであることを示している。
原論文は CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) でライセンスされています。 これは以下の論文のAI生成解説です。著者が執筆または承認したものではありません。技術的な正確性については原論文を参照してください。 免責事項の全文を読む
高山の森林は静止した風景ではなく、樹木自身とそれを取り巻く気候との間で絶えず繊細なバランスを交渉し続けている、生きたシステムです。これらの険しく標高の高い環境において、樹木の成長速度を制限する主な要因は、しばしば「寒さ」です。成長期が短ければ短いほど、樹木の成長は遅くなり、太陽の光をめぐる競争に苦戦することになります。しかし、地球温暖化が進むにつれ、これらの寒冷による障壁は低くなっており、樹木がかつてないほど速く、大きく成長することを可能にする可能性があります。しかし、自然界におけるスピードには、滅多に代償が伴いません。樹木がより速く成長するとき、彼らは光をめぐってより激しく競い合います。最も高い樹木が最も多くの日光を捉え、その結果、深い影を落として隣接する小さな樹木を窒息させてしまうのです。このダイナミクスは、森林がどのように機能するかにおいて極めて重要であり、特にヨーロッパの多くの山岳林において顕著です。そこでは、皆伐して再植林するという手法ではなく、「連続被覆林業（continuous cover forestry）」と呼ばれる手法によって森林管理が行われています。このアプローチでは、森林の林冠（キャノピー）を維持し、樹齢や樹種を混在させ、土壌を保護しながら炭素を貯蔵しつつ、安定した木材の供給を目指して、個々の樹木を慎重に選別して収穫します。将来に向けた重要な問いは、この慎重で選択的な管理が気候変動の下でも依然として機能するのか、あるいは温暖化する世界がゲームのルールを根本的に変えてしまうのかという点です。
この問いに答えるため、研究者のナテオ・ボーシャン、ジョルジュ・クンストラー、そしてブノワ・クールボーは、現実の世界で数十年の結果を待つのではなく、高度なコンピュータ・シミュレーションを用いました。彼らは、森林の仮想実験室として機能する「Samsara2」というデジタルモデルを使用しました。このモデルは個々の樹木を追跡し、気候と競争の複雑な相互作用に基づき、各樹木がどれだけの光を受け取り、どの程度の速さで成長し、いつ死ぬのかを算出します。研究チームは、トウヒ、モミ、およびヨーロッパブナからなる典型的な異齢構成の山岳林を想定したシナリオを設定しました。彼らは、森林構造がどのように進化し安定するかを見るのに十分な期間である300年間にわたって、これらのシミュレーションを実行しました。彼らは、温度の影響を分離するために水利用能を一定に保った上で、現在の冷涼な気候と、大幅に温暖化した将来の気候という、2つの異なる気候シナリオをテストしました。それぞれの気候の中で、6種類の異なる管理スタイルを適用しました。これらは、ランダムな収穫から、光を好む樹種のために隙間を作るように樹木を小さな散在したグループとして除去する特定の戦略、さらには特定の高価値な樹木を「優良樹（crop trees）」として選び、その周囲の樹木を除去して日光へのアクセスを最大化させる戦略まで多岐にわたります。また、間伐の強度も変化させ、密な林分を残すか、より開けた林分にするかも検証しました。
シミュレーションの結果、温暖な気候は確かに森林の生産性を高めますが、森林の内部的な論理を、管理方法に大きく依存する形で変化させることが明らかになりました。温暖なシナリオでは、特にすでに先行している優占種において、樹木の成長が加速しました。この成長の加速は光をめぐる競争を激化させ、巨木と弱者の間の格差をより鮮明にしました。大きな樹木はさらに大きくなり、一方で小さな樹木は圧力の高まりと死亡率の上昇に直面しました。これは「自己間引き（self-thinning）」として知られるプロセスです。決定的なことに、本研究は、管理者の選択の有効性がこの温暖化によって増幅されることを発見しました。管理者が特定の樹木を優遇する選択的戦略を用いた場合、温暖な気候はその選ばれた樹木の成長優位性を増幅させました。例えば、森林管理者が特定のトウヒやモミを「優良樹」として選び、その競合相手を取り除いた場合、温暖な気候によって選ばれた樹木が非常に旺盛に成長し、林分を支配することになりました。これにより、数は少ないものの、より大型の針葉樹からなる林分が形成されました。しかし、この成功にはトレードオフが伴いました。高価値の樹木に過度に集中することは、温暖な気候と相まって、日陰を好む樹種であるヨーロッパブナを追い出すことになったのです。選択的管理のシナリオでは、温暖な気候においてブナは森林からほぼ排除されましたが、ランダムな管理シナリオではブナは森林の重要な一部として留まりました。
森林が提供するサービスへの影響は、管理スタイルによって深刻かつ多様でした。木材価値を最大化することに焦った選択的戦略は、温暖な気候において経済的な効率性がさらに高まりました。最も価値のある樹木を競争から解放することで、森林はより高品質な木材を生産し、それら大型樹木の生体量（バイオマス）の中に、より多くの炭素を貯蔵しました。しかし、この経済的利益は生物多様性を犠牲にして得られました。森林構造は単純化し、少数の大型の針葉樹が支配的となったため、他の種のための多様な生息地が減少しました。対照的に、特定の樹木を対象としないランダムな管理戦略は、温暖な気候においてもブナの高い割合を含む、より多様な樹種とサイズを維持しました。このアプローチは、高価値の木材生産という点では生産性が低いものの、多くの森林生物にとって不可欠な、樹木に関連する生物多様性と枯死木（デッドウッド）においてより豊かな森林をもたらしました。本研究は、気候が温暖化するにつれ、これら異なる管理結果の間の隔たりが広がっていくことを示唆しています。今日、森林管理者が行う選択は、単にどれだけの木材を得るかを決定するだけでなく、森林が木材と炭素のための高度に生産的で単純化されたエンジンになるのか、あるいは生物多様性を優先する複雑で多様な生態系になるのかを決定することになるのです。温暖化する気候は、単に樹木の成長を速めるだけではありません。それは管理者の手を強め、森林の未来を形作る上で、彼らが適用する具体的なルールをより強力なものにするのです。
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