樹木葉の不均一な気孔開閉メカニズムとガス交換に与える影響の解明

• Project/Area Number: 23580207
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Forest science
• Research Institution: Nara Women's University
• Principal Investigator: 鎌倉 真依 奈良女子大学, 共生科学研究センター, 研究支援推進員 (40523840)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小杉 緑子 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (90293919)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2013: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2012: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2011: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: 気候開閉 / ガス交換 / 森林生態 / 気孔開閉

Research Abstract

本研究は、東南アジア熱帯雨林および日本の冷温帯落葉樹林を対象として、不均一な気孔開閉が起こるメカニズム（様式・頻度）を把握し、またそれが個葉や森林群落のガス交換過程にどの程度影響を与えているのかを定量的に明らかにすることを目的とした。
個葉における不均一な気孔開閉特性の把握を行うために、苗木および森林内の成木を用いて、個葉ガス交換速度の日変化を測定し、気孔開度の不均一性を考慮したガス交換モデルを用いて、実測値とシミュレーション結果との比較を行った。また各時間帯に、SUMP法を用いて葉の表皮のレプリカを取り、顕微鏡観察から気孔開度分布様式の把握（葉の中で均一あるいは不均一な気孔開閉が生じているか）を行った。その結果、東南アジア熱帯雨林および日本の冷温帯落葉樹林の広葉樹では、日中の強い光を受け、不均一な気孔閉鎖を伴った急激な光合成低下が起こっており、それを引き起こす主要因は飽差の上昇であることが明らかになった。さらに熱帯では、森林の階層構造の中で、上層に分布する樹木葉では不均一な気孔閉鎖が起こったが、中・下層の樹木葉では常に均一な気孔開閉が起こっており、気孔開閉特性に鉛直分布が存在することが分かった。また、ガス交換測定とクロロフィル蛍光画像測定を同時並行的に行い、葉内の気孔開度の不均一性の空間スケールを算出した。
半島マレーシアのパソ森林保護区でのフラックス観測結果とBig-Leafモデルを用いた計算から、不均一な気孔開閉は、個葉ガス交換特性だけでなく、群落全体のガス交換量にも影響を与えることを確認した。今後は、不均一な気孔開閉が起こる頻度や条件を推定する手法を確立する必要がある。
一方、リモートセンシング技術を利用して、熱赤外画像から樹種ごとに気孔・群落コンダクタンスを推定するための枠組みを合わせて開発した。今後は、森林内の樹種優占度も考慮した推定手法の改良が必要である。

Research Products

• [Journal Article] Observation of the scale of patchy stomatal behavior in leaves of Quercus crispula using an Imaging-PAM chlorophyll fluorometer. (2012)
  • Author(s): Kamakura M.
  • Journal Title: Tree Physiology Volume: 32 Issue: 7 Pages: 839-846
  • DOI: 10.1093/treephys/tps053
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vertical variation in leaf gas exchange parameters for a Southeast Asian tropical rainforest in Peninsular Malaysia (2012)
  • Author(s): Kosugi, Y., Takanashi, S., Yokoyama, N., Philip, E., Kamakura, M
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: (in press) Issue: 6 Pages: 735-748
  • DOI: 10.1007/s10265-012-0495-5
  • NAID: 10031127111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Simulations and observations of patchy stomatal behavior in leaves of Quercus crispula, a cool-temperate deciduous broad-leaved tree species. (2012)
  • Author(s): Kamakura M., Kosugi Y., Muramatsu K. and Muraoka H.
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 125 Issue: 3 Pages: 339-349
  • DOI: 10.1007/s10265-011-0460-8
  • NAID: 10030652399
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Observation of the scale of patchy stomatal behavior in leaves of Quercus crispula using Imaging-PAM chlorophyll fluorometers (2012)
  • Author(s): Kamakura M., Kosugi Y., Takanashi S., Tobita H., Uemura A. and Utsugi H.
  • Organizer: The 5th EAFES International Congress
  • Place of Presentation: 龍谷大学（滋賀県）
• [Presentation] 熱赤外画像による樹木葉と樹冠の温度分布解析～リモートセンシング技術による気孔開度推定へのアプローチ～ (2012)
  • Author(s): 森千佳、村松加奈子、鎌倉真依、古海忍
  • Organizer: 第59回日本生態学会
  • Place of Presentation: 龍谷大学（滋賀県）
• [Presentation] 熱帯林冠木の個葉における均一・不均一な気孔開閉とガス交換速度との関係 (2011)
  • Author(s): 鎌倉真依、小杉緑子、牧田直樹、村松加奈子
  • Organizer: 第21回熱帯生態学会
  • Place of Presentation: 沖縄県男女共同参画センター （沖縄県）
• [Presentation] The effect of patchy stomatal behavior on leaf- and canopy-scale CO2 flux of a tropical rainforest in Peninsular Malaysia, Pasoh (2011)
  • Author(s): Kamakura M., Kosugi Y., Takanashi S. and Philip E.
  • Organizer: AsiaFlux Workshop 2011
  • Place of Presentation: Universiti Teknologi Malaysia（マレーシア）
• [Presentation] 熱赤外画像を用いた気孔開度推定へのアプローチ
  • Author(s): 森千佳
  • Organizer: 第52回日本リモートセンシング学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東京大学
• [Presentation] 野外温暖化実験におけるミズナラの個葉ガス交換特性に対する温度の影響
  • Author(s): 鎌倉真依
  • Organizer: 第60回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: グランシップ静岡