森林林冠木の光をめぐる競争における個体間相互作用の定量化の試み

• 研究課題/領域番号: 25660113
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 森林科学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 彦坂 幸毅 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (10272006)
• 研究分担者: 日浦 勉 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (70250496)
• 連携研究者: 中路 達郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (40391130)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 個体間相互作用 / ゲーム理論 / 光環境 / 光獲得競争 / 森林 / モデル / 競争 / 群落光合成 / 共存機構

研究成果の概要

森林樹木は個体間の距離が大きく、林冠に達している個体同士の光獲得競争がどれだけ起こっているかはよくわかっていなかった。本研究では、一枚の葉が受ける光が自身の葉群と隣接個体の葉群を通過すると考え、それぞれの割合を森林群落において二つの方法で定量化することを発案した。その結果、隣接個体の葉群を通過する光の割合はおよそ50％前後であるということが明らかとなった。森林群落でも隣接個体との相互作用が小さくないことが明らかとなった。この成果は、森林樹木における光獲得のゲームのモデル化に利用でき、森林のCO2吸収能力の将来予測に利用可能であると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] A meta-analysis of leaf nitogen distribution within plant canopies (2016)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka K*, Anten NPR, Borjigidai A, Kamiyama C, Sakai H, Hasegawa T, Oikawa S, Iio A, Watanabe M, Koike T, Nishina K, Ito A
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: in press
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optimality of nitrogen distribution among leaves in plant canopies (2016)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka K
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: in press 号: 3 ページ: 299-311
  • DOI: 10.1007/s10265-016-0824-1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Plant-plant interactions mediate the plastic and genotypic response of Plantago asiatica to CO2: an experiment with plant populations from naturally high CO2 areas (2016)
  • 著者名/発表者名: van Loon M, Rietkerk M, Dekker SC, Hikosaka K, Ueda MU, Anten NPR
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: in press
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Which plant trait explains the variations in relative growth rate and its response to elevated carbon dioxide concentration among Arabidopsis thaliana ecotypes derived from a variety of habitats? (2016)
  • 著者名/発表者名: ⑧Oguchi R, Ozaki H, Hanada K. Hikosaka K
  • 雑誌名: Oecologia 巻: 180 号: 3 ページ: 865-876
  • DOI: 10.1007/s00442-015-3479-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] A global meta-analysis of the relative extent of intraspecific trait variation in plant communities. (2015)
  • 著者名/発表者名: Siefert A et al.
  • 雑誌名: Ecology Letters 巻: 18 号: 12 ページ: 1406-1419
  • DOI: 10.1111/ele.12508
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A genome scan for genes underlying microgeographic-scale local adaptation in a wild Arabidopsis species (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubota, S., Iwasaki, T., Hanada, K., Nagano, A. J., Toyoda, A., Fujiyama, A., Sugano, S., Suzuki, Y., Hikosaka, K., Ito, M., and Morinaga, S.-I.
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 11 号: 7 ページ: e1005361-e1005361
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005361
  • NAID: 120005947027
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Homeostasis of the temperature sensitivity of respiration over a range of growth temperatures indicated by a modified Arrhenius model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Noguchi K, Yamori W, Hikosaka K, Terashima I
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 206（予定） 号: 1 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1111/nph.13339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal stomatal behaviour around the world (2015)
  • 著者名/発表者名: Lin et al. (including Onoda Y)
  • 雑誌名: Nature Climate Change 巻: - 号: 5 ページ: 459-464
  • DOI: 10.1038/nclimate2550
  • NAID: 120006537466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global dependence of field-observed leaf area index on climate in woody species : a systematic review (2014)
  • 著者名/発表者名: Iio A, Hikosaka K, Anten NPR, Nakagawa Y, Ito A
  • 雑誌名: Global Ecology and Biogeography 巻: 23 号: 3 ページ: 274-285
  • DOI: 10.1111/geb.12133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vulnerability of moorland plant communities to environmental change: consequences of realistic species loss on functional diversity (2014)
  • 著者名/発表者名: Sasaki T*, Katabuchi M, Kamiyama C, Shimazaki M, Nakashizuka T, Hikosaka K
  • 雑誌名: Journal of Applied Ecology 巻: 51 号: 2 ページ: 299-308
  • DOI: 10.1111/1365-2664.12192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal nitrogen distribution within a leaf canopy under direct and diffuse light (2014)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka K
  • 雑誌名: Plant, Cell and Environment 巻: (in press) 号: 9 ページ: 2077-2085
  • DOI: 10.1111/pce.12291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Is UV-induced DNA damage greater at higher elevation? (2014)
  • 著者名/発表者名: Wang QW, Hidema J, Hikosaka K
  • 雑誌名: Am J Bot. 巻: 101 号: 5 ページ: 796-802
  • DOI: 10.3732/ajb.1400010
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Leaf-trait responses to environmental gradients in moorland communities: plasticity, species replacement and functional group replacement (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamiyama C, Katabuchi M, Sasaki T, Shimazaki M, Nakashizuka T, Hikosaka K
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 29 号: 4 ページ: 607-617
  • DOI: 10.1007/s11284-014-1148-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Seasonal change in light partitioning among coexisting species of different functional groups along elevation gradient in subalpine moorlands (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamiyama C, Oikawa S, Hikosaka K
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 204 号: 4 ページ: 913-923
  • DOI: 10.1111/nph.12960
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temperature response of photosynthesis in C3, C4 and CAM plants: temperature acclimation and temperature adaptation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamori W, Hikosaka K, Way D
  • 雑誌名: Photosynthesis Research 巻: 119 号: 1-2 ページ: 101-117
  • DOI: 10.1007/s11120-013-9874-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pinus pumila photosynthesis is suppressed by water stress in a wind-exposed mountain site (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Nakano T, Ikeda T, Hikosaka K, Maruta E
  • 雑誌名: Arctic, Antarctic and Alpine Research 巻: 45 号: 2 ページ: 229-237
  • DOI: 10.1657/1938-4246-45.2.229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variations in species composition of moorland plant communities along environmental gradients within a subalpine zone in northern Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki T, Katabuchi M, Kamiyama C, Shimazaki M, Nakashizuka T, Hikosaka K
  • 雑誌名: Wetlands 巻: 33 号: 2 ページ: 269-277
  • DOI: 10.1007/s13157-013-0380-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of elevated CO2 on leaf area dynamics in nodulating and non-nodulating soybean stands (2013)
  • 著者名/発表者名: Oikawa S, Okada M, Hikosaka K
  • 雑誌名: Plant and Soil 巻: 373 号: 1-2 ページ: 627-639
  • DOI: 10.1007/s11104-013-1826-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物と二酸化炭素 (2013)
  • 著者名/発表者名: 彦坂幸毅・寺島一郎
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 51 ページ: 250-256
  • NAID: 10031164811
  • 査読あり
• [学会発表] Towards improvement of plant productivity under global climate change (2015)
  • 著者名/発表者名: Kouki Hikosaka
  • 学会等名: International symposium: Understanding, prediction and improvement of plant productivity and ecosystem functioning
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2015-11-26
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of warming on temperature dependence of photosynthesis of canopy leaves of deciduous forests (2015)
  • 著者名/発表者名: Kouki Hikosaka
  • 学会等名: The 2015 Tokyo Whole Plant Photosynthesis Workshop
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-05-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 森林林冠木の光をめぐる競争における個体間相互作用の定量化の試み (2015)
  • 著者名/発表者名: 彦坂幸毅,山口大輔,長嶋寿江,中路達郎,日浦勉
  • 学会等名: 第62回日本生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-22
• [学会発表] オオオナモミ群落の個体間光獲得競争における個体アーキテクチャの効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉中健太・行方健二・長嶋寿江・彦坂幸毅
  • 学会等名: 東北植物学会第４回山形大会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-12-13 – 2014-12-14
• [学会発表] Nitrogen distribution within a leaf canopy revisited (2014)
  • 著者名/発表者名: Kouki Hikosaka
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] Optimizing plant traits for maximizing plant production
  • 著者名/発表者名: Kouki Hikosaka
  • 学会等名: JST・CREST International Symposium“Productivity Improvement of Plants: From Model to Crop Plants”
  • 発表場所: Nara
  • 招待講演
• [学会発表] CO2 噴出地の生態学
  • 著者名/発表者名: 彦坂幸毅, 上田実希,長田典之,小野田雄介
  • 学会等名: 第61回日本生態学会大会
  • 発表場所: 広島
• [図書] 植物の光合成・物質生産の測定とモデリング (2016)
  • 著者名/発表者名: 彦坂幸毅
  • 総ページ数: 128
  • 出版者: 共立出版
• [図書] Canopy photosynthesis: from basics to applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka K, Niinemets U, Anten NPR (eds)
  • 総ページ数: 428
  • 出版者: Springer