熱帯の樹木が環境について教えてくれること

熱帯の樹木が環境について教えてくれること

ボリビア南部のトゥクマン・ボリビアの森で木に穴をあけるローズ・エルカース。 写真提供:Rose Oelkers.

Rose Oelkers は年輪の科学者であり、年輪を持たない樹木、または少なくとも年輪が明確に定義されていない樹木を研究するという、難しい課題を抱えています。

現在、コロンビア気候学校のラモント ドハティ地球観測所の 5 年生の博士課程の候補者である彼女は、ボリビアとペルーの熱帯樹種を分析して、成長パターンと環境変化に対する反応を特徴付けています。

しかし、Oelkers がニュージャージー州の William Patterson 大学に入学したとき、彼女は生態学を学ぶことを計画していました。 「木の年輪を研究できるとはまったく思いもしませんでした」と彼女は言いました。

彼女がウィリアム・パターソン大学の環境科学部で熱狂的な年輪に出会ったとき、すべてが変わりました。Nicole Davi は、環境の語り手としての樹木の概念を彼女に紹介しました。 Oelkers さんは、もっと学びたいと思っていました。

「地元の森に行って、特定の期間の年輪を見て、それを人間の記憶に関連付けることができるのは本当に素晴らしいと思いました。ニューヨークの古い成長したツガの木のサンプルのいくつかを見て、それらの年に発生した小さな年輪を見ることができます.

そのため、Davi が重要なラボとフィールドワークを伴う研究の機会を発表したとき、Oelkers はそれを受け入れ、それ以来振り返っていません。 「手を汚して世界中を旅して、さまざまな環境についてもっと学ぼうとするというアイデアに夢中になりました」と彼女は言いました。

Lamont-Doherty Earth Observatory の Tree-Ring Laboratory 科学者の非常勤上級研究員でもある Davi を通じて、Oelkers は他の変革的な年輪科学者に出会い、2015 年から 2018 年までラボの主任技術者になり、さまざまなプロジェクトに取り組みました。成長の遅いアラスカの白いトウヒの年輪の密度を研究することも含まれます。

今日、Oelkers は Lamont-Doherty で Laia Andreu-Hayles と Roseanne D’Arrigo と協力して南アメリカの熱帯樹木を研究しています。 以下の Q&A で、彼女は熱帯種を扱う際の課題と、それらの隠された物語をどのように見分けるかについて話してくれます。

熱帯気候の樹木年輪に関する現在の研究が重要なのはなぜですか?

年輪の変動性を時系列で研究できれば、森林の年齢や気候の変動性など、さまざまな側面を理解できます。 南アメリカの年輪データはあまりありません。 それはネットワークの大きなギャップです。 それにもかかわらず、最も古い成長している木のいくつかは、ボリビアの熱帯アンデスにあることが知られています.

夏も冬もない、湿った環境と乾燥した環境では、樹木の成長は大きく異なります。 1980 年代以前は、熱帯地方の樹木は成長を続け、年輪を形成することさえないと広く信じられていました。 または、そうであったとしても、季節的な気候変動の「欠如」のために、それらは区別がつかなかったか、一貫性がありませんでした. ここ数十年、年輪コミュニティでは、アマゾンのような熱帯林を探索し、新しい年輪年表を開発するという記念碑的な取り組みが行われてきました。 彼らは、2 か月以上の乾季に耐える場所に存在する場合、実際に年輪を形成できる樹木があることを発見しました。 そして、それらの輪のさまざまなパラメータを研究することで、それらが成長する環境で起こるさまざまな変化に対応し、記録できることがわかりました.

ボリビアのアマゾン中央部の木に穴をあけるローズ・エルカーズ。 写真提供:Rose Oelkers.

この仕事の最大の課題と機会は何ですか?

私が研究しているボリビアの場所は非常に複雑です。標高の高いアンデスの環境では種の成長が非常に遅く、標高が低く湿度の高いアマゾンの森では何百万もの種が確認されていません。 一部の地域では、森林の歴史や樹種の成長に関する情報がほとんどありません。

ボリビアの熱帯アンデスでは、ボリビア国立植物標本館の植物学者と協力しています。 全体として、私たちの目標は、年輪を形成する古い木を見つけてサンプリングし、森林の年齢と成長サイクルについてさらに学ぶことです。 年輪研究のために新種を研究することは、刺激的ですが挑戦的です。 年輪年代学は、年輪を数えて木の年齢を判断するだけではありません。 たとえば、これらの年輪の変化は、樹木の成長が時間の経過とともに気候変動にどのように反応したかを理解するのに役立ちます。樹木の成長が速いか遅いか? 彼らは雨の多い年にもっと成長しますか? 火事の証拠、または森林構造の変化はありますか? 人造ですか? 私たちは、木の視点から土地の歴史を得ているだけです。

これは北半球の環境で樹木を研究するのとは大きく異なるプロセスです。北半球の環境では、木材に明確な年輪があり、互いに近接して成長した多種多様な種のために広く研究されてきました。 よく複製された堅牢なデータセットを構築する方が簡単です。 熱帯の樹種は、気候、生態系、および全体的な生育条件がまったく異なるため、より複雑な成長を遂げる可能性があります。

年輪が年次パターンを示さない場合、どのように熱帯種を研究し、その成長を決定しますか?

非熱帯樹木では、年輪年代学の最も伝統的なパラメーターは、各コアまたは断面の年輪の幅を測定して、各樹木の経時的な成長パターンを理解することです。 野外でサンプルを抽出した年がわかっているため、年輪に暫定的な日付を割り当て、近くにある他の樹木の間で年輪幅のパターンを時系列で比較します。 それらがすべて同様に毎年成長している場合、1 年あたりの年輪の数と相対的な幅は正の相関があり、これらの木が成長に寄与する同様の環境変数に反応していることがわかります。

熱帯種では、木の片側と反対側で年輪の数が異なる場合があり、クロスデートのプロセスが難しくなります。

年輪が毎年作られているかどうかを確認するために、放射性炭素分析などの独立した年代測定法を使用するのが一般的です。これは、ボリビアの木のサンプルに対して行っていることです。 年輪年代学によって割り当てられた日付が、大気データからの放射性炭素曲線と正確に一致する場合、年間成長があることが証明されます。

顕微鏡下であっても、リングを特定できない場合があります。 樹木サンプルの非常に高解像度の画像を見て、雨季に発達する年輪の幅広で多孔質な部分である早材と晩材の両方を持つ年輪があるかどうかを特定します。乾燥した状態で形成される密な細胞の帯。 これらの解剖学的カットを拡大すると、成長層を特定するのに役立ちます。 細胞壁が互いに接近して成長し、成長の停止を意味する細胞の薄い帯がない場合、それは木の成長が正式に停止していないことを意味する可能性があり、おそらくこれらの木は毎年ではなく異なる方法で成長します. そのため、熱帯のような複雑な生育環境から樹木を研究する際に、年輪の幅、木材の解剖学、および放射性炭素分析が重要なツールとなります。

熱帯樹種のサンプル マケリウム・ニクティタンス、 としても知られている カネラ ド ブレホ また エスプエラ・デ・ガロ、北ボリビアの湿った森から。 年輪の幅のパターンは樹木のサンプルによって異なります。これは、成長を正確に表すために、熱帯の木材の複数のセクションを測定する必要があることを強調しています。 写真:ローズ・エルカーズ

これらの木は、気候についてどのような物語を私たちに伝えているのでしょうか? 彼らは地域社会に何を教えることができますか?

一般に、過去の主要な気候イベントや傾向を理解しようとすることができます。 したがって、たとえば 50 年ごとにこれらの木が非常に低く成長し、その期間が干ばつであろうと他の何かであろうと、既知の気候イベントと偶然に一致するという周期的なパターンがあった場合、それらの干ばつの頻度が50 年に 1 度の干ばつが近づいている可能性がある場合、水資源を管理するのが賢明である可能性があることを伝えようとします。

標高の高い場所で私が研究している種の 1 つで、1980 年代以降、樹木の成長が低下していることが観察されています。 彼らは何らかの理由で死につつあり、それは干ばつに関連している可能性があります。あるいは、おそらく、生育期の延長と限られた資源の利用可能性に関連している可能性があります. 生育期がどのように変化したかを理解するために、私たちは地元の人々と話をしようと努めてきました。 彼らの作物はその年の後半に成長しましたか? 環境がどのように変化しているかについての理解を深めるために、コミュニティで知られていることと、コミュニティで木が記録してきたこととを関連付けることが重要だと思います。

これらの熱帯環境で樹木を研究しているときに最も驚いたことは何ですか?

湿気の多い環境で育つこれらの木の樹齢を知ることは、非常に興味深いことです。 標高の高い場所では、世界で最も高く成長する樹木が 700 歳まで成長するのが一般的ですが、それは、それらが非常に過酷な環境にあり、その種類の種がこれらの条件に対して回復力があるためです. しかし、より湿った環境のように、低緯度では、これらの木も私が予想していたよりもずっと古い. 比較すると、樹齢 200 年はそれほど多くないように見えますが、非常に湿った環境では、大きな木は急速に成長し、若くなる可能性が高く、必ずしもそうとは限らないことを私は学びました.

まだ理解されていない人類の歴史と地域社会にとってのこれらの木の価値は非常に多くあります. 新しい樹種を研究するとき、それらがどのように使用されているか (薬、材木)、そしてそれらが記録している物語についても学びます。 たとえば、年輪の成長率の中に人間の定住の証拠を見ることができます。 森に皆伐があれば、私がサンプリングした生きている木は、非常に急速な成長の巨大な解放、または時間の経過とともに大きなリングを示します. そして、人々と話をして、彼らが「はい、私たちは実際にこのコミュニティに定住したのは20年前です」と言うのを聞いて、それがたまたまその大きな成長のリリースと一致したことは、非常に信じられないことです. 人と木とのこのつながりを見るのは素晴らしいことです。


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