多種共存系としての植物群落の生産構造の解析

• 研究課題/領域番号: 06454007
• 研究種目: 一般研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生態
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 広瀬 忠樹 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90092311)
• 研究分担者: 彦坂 幸毅 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10272006) ; 寺島 一郎 筑波大学, 生物科学系, 助教授 (40211388)
• 研究期間 (年度): 1994 – 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円); 1995年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 1994年度: 5,600千円 (直接経費: 5,600千円)
• キーワード: 多種共存系 / 植物群落 / 生産構造 / 競争 / 光合成系タンパク質 / 群落光合成 / モデル / 窒素利用効率 / 各種共存系 / 光合成 / 窒素 / 光 / クロロフィル / 葉緑体タンパク質

研究概要

多様な植物から構成される植物群集の成立の機構を生理生態学的手法を用いて明らかにすることを目的に以下の研究を行った.(1)宮城県川渡ススキ草原において群落構造,光分布の調査を毎月行った.各種の地上部重量あたりの受光量として求めた光獲得効率は,生育初期の5月はオカトラノオなどの下層種が大きく,後期の9月は上層種であるススキが大きかった.下層種は生育期初期の良好な光条件を利用することにより共存を可能にしていることが示唆された.(2) C4植物であるイヌビエとC3植物であるイネを混植し,種間競争を物質生産の観点から定量的に記載することを試みた.イヌビエは遅く発芽してもイネの生産を大きく上まわり,イネの存在がイヌビエの光合成量に与える負の影響は数%にすぎなかったが,イヌビエが与える影響は数10%に達した.(3)群落内の個体の光合成量を求めるためのモデルを開発し,オオオナモミ純群落内の個体のサイズ不均一性が時間とともに拡大する要因を解析した.その結果,上に挙げた光獲得効率や,受光量あたりの光合成量として求めた光利用効率が上層種で高いことが大きな要因であることがわかった.(4)光合成系タンパク質分配が光合成量に与える影響をモデルにより理論的に評価した.光条件によって最適な分配が異なり,分配を変えることにより光合成効率が数10%も高められることを示唆した.モデルで予測された傾向は現実の傾向と一致した.(5)陽生植物シロザと陰生植物クワズイモを様々な光条件で生育させ,光合成系タンパク分配を比較した.
(4)で作ったモデルを用いて評価した結果,両種とも広い範囲の光条件で最適に近いタンパク質分配を実現していることが明らかになった.

研究成果

• [文献書誌] Hirose T, Werger MJA: "Photosynthetic capacity and nitrogen partitioining among species in the canopy of a herbaceous plant community." Oecologia. 100. 203-212 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hirose T, Werger MJA: "Canopy structure and photon flux partitioning among species in a herbaceous plant community." Ecology. 76. 466-474 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hirose T, Ackerly DD, Bazzaz FA: "CO_2 elevation and canopy development in stands of herbaceous plants." In : Korner C, Bazzaz FA (ed) Carbon dioxide, populations, and communities. Academic Press, San Diego, USA. (in press). (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hirose T, Ackerly DD, Traw MB, Bazzaz FA: "Effects of CO_2 elevation on canopy development in the stands of two co-occurring annuals." Oecologia. (in press). (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hikosaka K, Terashima I, Katoh S: "Effects of leaf age, nitrogen nutrition and photon flux density on the distribution of nitrogen among leaves of a" Oecologia. 97. 451-457 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hikosaka K, Terashima I: "A model of the acclimation of photosynthesis in the leaves of C_3 plants to sun and shade with respect to nitrogen use." Plant, Cell & Environment. 18. 605-618 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Terashima I, Hikosaka K: "Comparative ecophysiology of leaf and canopy photosynthesis." Plant, Cell & Environment. 18. 1111-1128 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Terashima I, Ishibashi M, Ono K, Hikosaka K: "Three resistances to CO_2 diffusion : leaf-surface water, intercellular spaces and mesophyll cells." In : ed by Mathis P, Photosynthesis : From Light to Biosphere Kluwer Academic Press, Dordrecht.V. 537-542 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hikosaka K: "Effects of leaf age. nitrogen nutrition and photon flux density on the organization of the photosynthetic apparatus" Planta. 198. 144-150 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hikosaka K, Terashima I: "Nitrogen partitioning among photosynthetic components and its consequence in sun and shade plants." Functional Ecology. (in press). (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hirose T,Werger MJA: "Photosynthhetic capacity and nitrogen partitioining among species in the canopy of a herbaceous plant community." Oecologia. 100. 203-212 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirose T,Werger MJA: "Canopy structure and photon flux partitioning among species in a herbaceous plant community." Ecology. 76. 466-474 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirose T,Ackerly DD,Bazzaz FA: "CO_2 elevation and canopy development in stands of herbaceous plants." In : Korner C,Bazzaz FA (ed) Carbon dioxide, populations, and communities. Academic Press, San Diego, USA. (in press).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirose T,Ackerly DD,Traw MB, Bazzaz FA: "Effects of CO_2 elevation on canopy development in the stands of two co-occurring annuals." Oecologia. (in press).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hikosaka K,Terashima I,Katoh S: "Effects of leaf age, nitrogen nutrition and photon flux density on the distribution of nitrogen among leaves of a vine (Ipomoea tricolor Cav.) grown horizontally to avoid mutual shading of leaves." Oecologia. 97. 451-457 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hikosaka K,Terashima I: "A model of the acclimation of photosynthesis in the leaves of C_3 plants to sun and shade with respect to nitrogen use." Plant, Cell & Environment. 18. 605-618 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Terashima I,Hikosaka K: "Comparative ecophysiology of leaf and canopy photosynthesis." Plant, Cell & Environment. 18. 1111-1128 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tarashima I,Ishibashi M,Ono K, Hikosaka K: "Three resistances to CO_2 diffusion : leaf-surface water, intercellular spaces and mesophyll cells." In : ed by Mathis P,Photosynthesis : Form Light to Biosphere Kluwer Academic Press, Dordrecht. : V. 537-542 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hikosaka K: "Effects of leaf age. nitrogen nutrition and photon flux density on the organization of the photosynthetic apparatus in leaves of a vine (lpomoea tricolor Cav.) grown horizontally to avoid mutual shading of leaves." Planta. 198. 144-150 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hikosaka K,Terashima I: "Nitrogen partitioning among photosynthetic components and its consequence in sun and shade plants." Functional Ecology. (in press).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirose T,Werger MJA: "Canopy structure and photon flux partitioning among species in a herbaceous plant community." Ecology. 76. 466-474 (1995)
• [文献書誌] Hirose T,Ackerly DD,Bazzaz FA: "CO_2 elevation and canopy development in stands of herbaceous plants." In:Korner C,Bazzaz FA(ed)Carbon dioxide,populations,and communities.Academic Press,San Diego,USA. (in press). (1996)
• [文献書誌] Hirose T,Ackerly DD,Traw MB.Bazzaz FA: "Effects of CO_2 elevation on canopy development in the stands of two co-occurring annuals." Oecologia. (in press). (1996)
• [文献書誌] Hikosaka K,Terashima I: "A model of the acclimation of photosynthesis in the leaves of C_3 plants to sun and shade with respect to nitrogen use." Plant,Cell & Environment. 18. 605-618 (1995)
• [文献書誌] Terashima I,Hikosaka K: "Comparative ecophysiology of leaf and canopy photosynthesis." Plant,Cell & Environment. 18. 1111-1128 (1995)
• [文献書誌] Terashima I,Ishibashi M,Ono K,Hikosaka K: "Three resistances to CO_2 diffusion:leaf-surface water,intercellular spaces and and mesophyll cells." In:ed by Mathis P,Photosynthesis:From Light to Biosphere Kluwer Academic Press,Dordrecht.V. 537-542 (1995)
• [文献書誌] Hikosaka K: "Effects of leaf age.nitrogen nutrition and photon flux density on the organization of the photosynthetic apparatus in leaves of a vine(lpomoea tricolor Cav.)grown horizontally to avoid mutual shading of leaves." Planta. 198. 144-150 (1996)
• [文献書誌] Hikosaka K,Terashima I: "Nitrogen partitioning among photosynthetic somponents and its consequence in sun and shade plants." Functional Ecology. (in press). (1996)
• [文献書誌] Hirose,T.and Werger,M.J.A.: "Canopy structure and photon flux partitioning among species in a herbaceous plant community." Ecology. 75(in press). (1995)
• [文献書誌] Hirose,T.and Werger,M.J.A.: "Photosynthetic capacity and nitrogen partitioning among species in the canopy of a herbaceous plant community." Oecologia. 100. 203-212 (1994)
• [文献書誌] Hikosaka、K.and Terashima,I.: "A model of the acclimation of photosythesis in the leaves of C3 plant to sun and shade with respect to nitrogen use." Plant,Cell & Enviroment. (in press). (1995)
• [文献書誌] Nagashima H.and Terashima,I.: "Pelationships between height,diameter and weight distributions of Chenopodium album plants in stands:Effects of dimension and allomet" Annals of Botany. (in press). (1995)
• [文献書誌] Nagashima H.Terashima,I.and Katoh.S.: "Effects of plant density on frequency distribution of plant height in Chenopodium album stands." Annals of Botany. (in press). (1995)
• [文献書誌] Hikosaka,T.Terashima,I.and Katoh.S.: "Effects of leaf age,nitrogen nutrition and photon flux density or the distribution of nitrogen among leaves of a vine" Oecologia. 97. 451-457 (1994)