Metabolic scaling of whole-trees including roots from seedlings to giant trees

本研究課題では、従来測定不可能と考えられていた発芽直後の実生から直径1mの巨木まで連続的な個体サイズで「根を含む全樹木個体の呼吸」を実測する方法を開発した。材料には、赤道～北極圏の森林植物帯の64種個体数271個体の実生から胸高さ直径1mの巨木まで個体重量幅約10億倍の個体の呼吸を実測した。その結果、小さな個体では個体呼吸はほぼ重量に比例で両対数軸上の傾き1、大きな個体では重量あたりの呼吸は小さく、傾きはほぼ3/4であった。従来長期間用いられてきた単純ベキ関数式と比較した結果、これら1と3/4の異なる傾きの2本の単純ベキ乗式を漸近線に持つ、上に凸型の混合べき関数がより良いモデルであることを統計的に示すことができた。本研究では、West,Brown,Enquist(以降WBEモデルとする)(Science,1997)がフラクタル関数によるネットモデルで提案する傾き3/4の単純ベキ乗式、とReich(Nature,2006)が提案する傾き1の単純ベキ関数、これら2つの主要な研究成果を結合させる実測値を得た。両者がNature誌上で議論してきたことに対して、本研究では「実測値」から生物学的に合理的な新モデルを提案することができた。この式は個体発生学的に実生から巨木まで個体呼吸の制御要因が変化することを示す。すなわち、小さな個体では傾きがほぼ1であり、個体呼吸は重量比例で、生物化学的な反応が主に個体呼吸を制御した。大きな樹木では傾きはWBEモデルの3/4であり、樹木内のネットワークが主に個体呼吸を制御する。これら両制御機構が引き合い、同時に共存することを示すモデルである。以上、世界初の幅の広い多種類の根を含む樹木個体呼吸の実測から、生物学的合理性の高い新しい「個体呼吸法則」を提案した。成果はアメリカ科学アカデミー紀要(PNAS(2010))に印刷中である。

本研究課題では、従来測定不可能と考えられていた発芽直後の実生から直径1mの巨木まで連続的な個体サイズで「根を含む全樹木個体の呼吸」を実測する方法を開発した。材料には、赤道～北極圏の森林植物帯の64種個体数271個体の実生から胸高さ直径1mの巨木まで個体重量幅約10億倍の個体の呼吸を実測した。その結果、小さな個体では個体呼吸はほぼ重量に比例で両対数軸上の傾き1、大きな個体では重量あたりの呼吸は小さく、傾きはほぼ3/4であった。従来長期間用いられてきた単純ベキ関数式と比較した結果、これら1と3/4の異なる傾きの2本の単純ベキ乗式を漸近線に持つ、上に凸型の混合べき関数がより良いモデルであることを統計的に示すことができた。本研究では、West,Brown,Enquist(以降WBEモデルとする)(Science,1997)がフラクタル関数によるネットモデルで提案する傾き3/4の単純ベキ乗式、とReich(Nature,2006)が提案する傾き1の単純ベキ関数、これら2つの主要な研究成果を結合させる実測値を得た。両者がNature誌上で議論してきたことに対して、本研究では「実測値」から生物学的に合理的な新モデルを提案することができた。この式は個体発生学的に実生から巨木まで個体呼吸の制御要因が変化することを示す。すなわち、小さな個体では傾きがほぼ1であり、個体呼吸は重量比例で、生物化学的な反応が主に個体呼吸を制御した。大きな樹木では傾きはWBEモデルの3/4であり、樹木内のネットワークが主に個体呼吸を制御する。これら両制御機構が引き合い、同時に共存することを示すモデルである。以上、世界初の幅の広い多種類の根を含む樹木個体呼吸の実測から、生物学的合理性の高い新しい「個体呼吸法則」を提案した。成果はアメリカ科学アカデミー紀要(PNAS(2010))に印刷中である。