何十年もの間、生態学者たちは背の高い樹木は干ばつ時に本質的な不利を抱えていると想定してきた。その論理は単純明快に思えた：重力は高さ10メートルごとに水柱に約0.1メガパスカルの張力を加え、経路が長くなると水流に対する抵抗が大きくなる。背の高い木ほど、土壌水分が不足すると水理破綻、つまり気泡が水導管を塞いでしまう状態に近いはずだと考えられてきた。
カーディフ大学とエクセター大学が主導する国際チームが7月2日にScience誌に発表した研究は、少なくとも地球上で最も背の高い顕花樹木については、この仮定を覆すものだ。
「背の高い樹木を理解することは極めて重要です。なぜなら、森林における地上部の炭素の半分以上を、最も背の高い1％の樹木が貯蔵しているからです」と、本研究の筆頭著者であるパウロ・ビッテンコート氏は述べた。
巨大樹木に挑む
研究チームは、東南アジアの熱帯雨林を支配し、100メートルを超える種も含むフタバガキ科の樹木に注目した。彼らはプロのツリークライマーを雇い、マレーシア領ボルネオのカビリ・セピロク森林保護区とダナム渓谷で、高さ7メートル強から71メートルまでの38本の木々をダブルロープ技術で登らせた。
各幹の複数の地点で、クライマーらはサンプルを採取し直接測定を行った。チームは師部仮道管の構造（水を運ぶ顕微鏡レベルの管）を分析し、圧力チャンバーで葉の水ポテンシャルを測定し、ニューマトロン装置を用いて塞栓症（エンボリズム）に対する脆弱性を判定した。幹に取り付けられた自動デンドロメーターバンドは30分間隔で成長速度を記録し、2023年から2024年の深刻なエルニーニョ干ばつに対する樹木の反応を捉えた。
結果は明白だった。「フタバガキと呼ばれる熱帯の巨木の水輸送システムは、重力の影響に逆らい、水ストレスに抵抗するよう進化してきました」と、7月13日付のNature News & Viewsの関連記事は報じている。
あらゆる高さの樹木が同じ水理安全域を示し、作動中の水ポテンシャルと葉が萎れるポイントとの差は約0.4メガパスカルだった。塞栓症に対する脆弱性（師部導管の50％が機能を失う圧力であるP50値）は、高さとの相関を示さなかった。エルニーニョ干ばつ期間中、背の高い樹木はその大きさに比べて、低い樹木よりも大きな成長低下を被ることはなかった。
2つの仕組み
研究では、フタバガキが高さを補償する2つのメカニズムが特定された。第一に、背の高い樹木は根元近くにより広い師部仮道管を持っており、本質的に大径の管が長距離での摩擦抵抗を減らす。第二に、その葉はより大きな水ストレスに適応している：葉が萎れ始める圧力である膨圧喪失点が、背の高い樹木ではより負の値にシフトし、萎れる前により低い水ポテンシャルに耐えられるようになっている。
「非常に背の高いフタバガキの水理システムは、その高さに完全に適応しています」とエクセター大学の上席著者ルーシー・ローランド氏は述べた。「同じ干ばつ条件にさらされた小さなフタバガキよりも多く苦しむことはないはずです」
この発見は、2024年にAnfodilloらが提案した改訂理論モデルに実験的裏付けを提供するもので、樹木が解剖学的調整によって高さを補償できると予測していた。この研究以前は、最も背の高い熱帯樹木の頂上部でこのモデルを検証できた者はいなかった。
いくつかの注意点がある。結果は特定の地域の1つの樹木科に固有のものであり、他の気候の他の科にも当てはまるかどうかは今後の検証が必要であり、チームはアマゾンにも調査を拡大している。サンプル中最も高い木は71メートルだったが、一部のフタバガキは100メートルを超え、そうした極端な高さでも補償が機能するかは直接検証されていない。また、研究されたのは単一の干ばつ事象のみであり、繰り返し発生する干ばつやより激しい干ばつでは異なる結果が出る可能性がある。
それでもなお、この研究は、現在背の高い樹木の干ばつ死亡率が高いと予測している一部の全球植生モデルに組み込まれた基本的な仮定に挑戦するものである。補償メカニズムが広く見られるものであれば、これらのモデルの修正が必要になるかもしれない。
「我々の結果は、樹木が常にあらゆることを行い、常に解剖学的変化を起こしていることを示しています」と、本研究には関与していないメキシコ国立自治大学のフリエタ・ロセル氏は述べた。「そしてそれは樹木に対する異なる見方を与えてくれます。なぜなら樹木はとても静かに見えるからです」
出典： Bittencourt, P., Scheire, A., Jotan, P. et al. 「Height does not impair the hydraulic system of the tallest tropical Dipterocarp trees.」 Science 393(6806), 60-64 (2026). DOI：10.1126/science.aea9013
雅子 訳