Site and size but not species mixture drive wood properties of second-growth western redcedar

木材は単なる建築用のブロックをはるかに超えた存在である。それは、屋根を支えるのか、船を浮かべるのか、あるいは圧力の下で単に折れてしまうのかを、その内部構造によって決定する、生命力を持った素材である。林業者や木材生産者にとって、木材の質とは、単に木がどれほど高く、あるいは太くなるかということではなく、その繊維の中にある微視的な詳細、すなわち、素材がいかに高密度であるか、セルロースの細い糸がいかに配向しているか、そして細胞壁がいかに厚いかということである。これらの特性が、強度、剛性、そして湿度変化に伴う収縮や膨張に対する耐性を左右する。世界が気候変動に立ち向かうための再生可能な代替品として、木材を鉄鋼やコンクリートの代わりに利用する方向へとシフトする中で、管理された森林において何がこれらの性質を形作っているのかを理解することは急務となっている。太平洋北西部の森林は、古くから手つかずの原生林よりも、伐採や火災の後に再生した二次林（二代林）が支配的になりつつある。これらの若い森林では、レジリエンス（回復力）のある生態系を作り出すために、管理者が異なる樹種を混ぜて植えることが多いが、ある疑問が依然として残っている。それは、隣の木と一緒に植えることが、その木が作る木材の質を変えてしまうのかどうか、という点である。

この疑問に答えるため、研究者たちはカナダのブリティッシュコラビア州にある、沿岸西部ヘムロック帯に位置する、特徴の異なる2つの森林サイトへと赴いた。彼らは、真っ直ぐな木目、天然の耐腐朽性、そしてサイディングからデッキに至るまであらゆる用途に用いられることで重宝されている、西部レッドシダー（米杉）に焦点を当てた。単一樹種の列として育てられることが多い多くの商業用樹木とは異なり、レッドシダーは自然に混交林の中で繁茂するが、その木材特性が、周囲の隣接樹種や局所的な環境、あるいは樹木のサイズに対してどのように反応するかについては、ほとんど知られていなかった。研究チームは、ハシャム（Hushamu）とマルコム・ナップ（Malcolm Knapp）という、生産性は似ているものの標高と降水量が異なる2つの地点から、計72本のレッドシダーを選定した。彼らは樹木をサイズ（小、中、大）によって厳密に分類し、各サンプルを取り囲むレッドシダーの割合を測定することで、その林分がどれほど「混交」しているかを定量化した。研究者たちは、高解像度X線と光学顕微鏡を組み合わせたSilviScanと呼ばれる特殊なツールを用い、樹木の芯から薄いストリップを抽出して、基本密度、セルロース繊維の角度、細胞壁の厚さ、および細胞の幅を分析した。

研究は、一般的な仮説、すなわち「付き添いの仲間が重要である」という仮説の検証から始まった。林業者は、種を混ぜることで、木々が光や栄養をめぐって競争を強いられ、それが木材構造を変化させ、おそらくは弱くしたり不安定にしたりするのではないかと懸念することが多い。しかし、データは異なる物語を語っていた。研究者たちは、レッドシダーの隣接個体の割合と、測定された木材特性との間に有意な関連性は認められないことを発見した。レッドシダーが半分レッドシダーの林の中に立っていようと、ほぼすべてがレッドシダーであろうと、その木材密度、繊維の配向、および細胞構造は一貫していた。これは、西部レッドシダーにとって、周囲の針葉樹の特定の構成が、それが生産する木材の質を決定づけるものではないことを示唆している。唯一のわずかな例外は、ある地点における細胞壁の厚さに見られた軽微な傾向であったが、それさえも全体的な普遍的ルールとしては成立しなかった。要するに、他の樹種の存在は、レッドシダーの内部の設計図を書き換えるようには見えなかったのである。

むしろ、この研究は、環境と樹木自身の成長速度こそが、木材の真の設計者であることを明らかにした。2つのサイトは、全体的な生産性は似ていたものの、明確に異なる木材を生み出していた。標高が高く降水量が少ないマルコム・ナップ地点の樹木は、より低く湿ったハシャム地点の樹木と比較して、高い密度と異なる繊維角度を持ってスタートした。しかし、時間の経過とともに、そのパターンは変化した。樹木が成熟するにつれ、高標高地点の木材は密度が低くなり細胞壁が薄くなった一方で、低地地点の木は異なる構造的プロファイルを維持した。これは、標高、気温、土壌水分といった局所的な条件が、樹木の解剖学的構造に永続的な刻印を残し、場所ごとに異なる木材品質の「署名（シグネチャー）」を作り出すことを浮き彫りにしている。

おそらく最も衝撃的な発見は、樹木のサイズに関するものであり、それは成長速度の代用指標として機能した。研究者たちは、小さく成長の遅い樹木が、より高い基本密度、より厚い細胞壁、そしてより低いセルロース繊維の角度を持つ木材を生産することを発見した。木材力学の世界において、これらは、より硬く、強く、かつ寸法安定性の高い材料の証である。逆に、大きく成長の早い樹木は、密度の低さと薄い細胞壁を持つ傾向があり、これらはより柔軟だが剛性が低い木材に関連する特性である。それはまるで、緩やかな成長のペースが、より高密度で補強された構造の構築を可能にし、一方で大型の樹木の急速な拡大は、構造的密度よりもサイズを優先したかのようである。この関係は、サイトや隣接する樹種の構成に関わらず成立しており、成長の遅い樹木を管理することが、より高品質な木材を生産するための鍵となる戦略であることを示唆している。

これらの知見がもたらす意味は、太平洋北西部の将来の森林管理にとって明白である。レッドシダーの木材の質を損なうことなく、害虫、病気、および気候変動に対する生態系のレジリエンスを高めるために、林業者は多様な混交林にこれらの樹木を自信を持って植えることができる。本研究は、焦点は樹種構成への懸念から、サイト条件や成長速度がいかに最終製品を形作るかという理解へと移行すべきであることを示唆している。小さく成長の遅い樹木が自然に硬く強い木材を生産することを認識することで、管理者は収穫物の品質をより正確に予測し、急速な成長のニーズと高性能な木材への需要とのバランスを取るための戦略を調整することができる。結局のところ、この研究は、周囲の森が変わったとしても、樹木自身のサイズとその地に立つ地面こそが、その木材の物語を綴る主要な力であることを裏付けている。