How do tropical tree species maintain high productivity on low phosphorus soils?-the effects of adaptation-

• Project/Area Number: 19J01435
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 45040:Ecology and environment-related
• Research Institution: Kyoto University (2020-2021); Forest Research and Management Organization (2019)
• Principal Investigator: 青柳 亮太 京都大学, 白眉センター, 特定助教
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 熱帯林 / リン / 窒素 / 適応 / 熱帯雨林 / 個体群生態学 / 生態系生態学 / 機能形質 / マレーシア / パナマ

Outline of Research at the Start

熱帯低地林は生産に必須の元素であるリンが環境中に少ないにも関わらず、地球上で最も高い純一次生産を行う。この背景には樹木のリン欠乏への適応メカニズムが隠されているはずである。本研究では、「材組織に投資されるリンを削減することで生産に必要とされるリン投資を維持する」という仮説を立証する。また、同じ熱帯でも、多様性の高い地域(マレーシア)では、低い地域(パナマ)よりも高い生産性が維持されている。このことから「多様性が高い地域ではよりリン欠乏に適応した種が生まれ、結果として生態系の生産性が高まる」ことが示唆される。この仮説を検証し、生態系の成立要因として生物適応の重要性を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、熱帯樹木を対象にリン欠乏に対する樹木の適応とそれらが樹木の個体群動態を通して森林バイオマスに及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。研究期間を通して、（１）メタ解析により、世界の熱帯原生林がリンの添加に対し強い反応を示さないこと、（２）熱帯雨林のリン欠乏に適応した種の成長・死亡の特性を明らかにした。これらの結果は、リン欠乏適応した種は、リンの少ない環境でも成長速度、生存率を維持できており、それによって貧栄養環境でも森林バイオマスが高く維持されていることを示している。
本年度はこれらに加え、レビュー論文を作成し、熱帯樹木の多様なリン欠乏適応メカニズムについてまとめた。網羅的な文献のレビューにより、（１）貧栄養に伴って森林の種多様性が大きくなるという現象が存在すること、（２）リン欠乏適応機構のコストについての研究が遅れていること、について報告した。
特にリン欠乏に伴って種の多様性が高まるメカニズムとして、多様な適応形態が関わっているという新たな仮説を提唱した。リン利用や吸収を効率化するメカニズムが多数存在することで多くの種の共存が促進されている可能性がある。リン欠乏適応と関わるコストについては、現時点では研究が少ないが、貧栄養下で成長速度を維持するために、繁殖に投資する資源が少なくなるなどが考えられる。今後、リンの異なる機能への投資や、その他の元素（炭素、窒素）との関わりを調べていくことが必要である。この結果を受け、葉、材、根の形質と呼吸の関係についても調査を行った。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Sabah Forest Research Center(マレーシア)
• [Int'l Joint Research] Smithsonian Tropical Research Institute(パナマ)
• [Journal Article] Effects of logging on landscape-level tree diversity across an elevational gradient in Bornean tropical forests (2021)
  • Author(s): Sakiko Yano, Ryota Aoyagi, Shogoro Fujiki, John B. Sugau, Joan T. Pereira, Kanehiro Kitayama
  • Journal Title: Global Ecology and Conservation Volume: 29 Pages: e01739-e01739
  • DOI: 10.1016/j.gecco.2021.e01739
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Litterfall silicon flux in relation to vegetation differences in old‐growth and logged lowland forests in Borneo (2021)
  • Author(s): Nakamura Ryosuke、Imai Nobuo、Aoyagi Ryota、Kitayama Kanehiro、Kitajima Kaoru
  • Journal Title: Ecological Research Volume: 36 Issue: 5 Pages: 892-900
  • DOI: 10.1111/1440-1703.12253
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of El Nino drought on tree mortality and growth across forest types at different elevations in Borneo (2021)
  • Author(s): Kazuki Miyamoto, Shin-ichiro Aiba, Ryota Aoyagi, Reuben Nilus
  • Journal Title: Forest Ecology and Management Volume: 490 Pages: 119096-119096
  • DOI: 10.1016/j.foreco.2021.119096
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of Water Content and Mesh Size on Tea Bag Decomposition (2021)
  • Author(s): Mori Taiki、Aoyagi Ryota、Taga Hiroki、Sakai Yoshimi
  • Journal Title: Ecologies Volume: 2 Issue: 1 Pages: 175-186
  • DOI: 10.3390/ecologies2010010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 劣化した熱帯山岳林の生態：レジリエンスは維持されているのか？ (2022)
  • Author(s): 青柳亮太
  • Organizer: 日本生態学会
• [Presentation] 石灰岩地質に成立する山地二次林の 植生組成と土壌栄養塩利用の特徴 (2022)
  • Author(s): 芝 里万杜, 澤田 佳美, 青柳 亮太, 北山 兼弘
  • Organizer: 日本生態学会
• [Presentation] 伐採後二次林に密生するマント群落が バイオマス回復へ与える影響 (2022)
  • Author(s): 竹重 龍一, 大西 正徳, 青柳 亮太, 澤田 佳美, 今井 伸夫, 北山 兼弘
  • Organizer: 日本森林学会