平成28年11月1日

越境大気汚染物質であるオゾンによってブナ林では葉の老化が早くなる ―森林に対するオゾンの影響を初めて解明―

概要

国立研究開発法人森林総合研究所（以下「森林総研」という）は、東京農工大学、北海道大学と共同で、森林におけるオゾンの影響を東アジアで初めて明らかにしました。

東アジア地域の発展により、我が国においてもオゾン(O₃)やPM2.5などの越境大気汚染が問題となっています。大気汚染物質であるオゾンは、光合成を阻害することで樹木の成長を抑制することが苗木の実験からわかっていましたが、実際の森林に対するオゾンの影響については明らかになっておりませんでした。

森林総研では、森林のCO₂吸収・放出量（CO₂フラックス）などを測定するため、日本各地の森林にフラックス観測タワーを設置しています（https://www2.ffpri.go.jp/labs/flux/data_j.html）。私たちは、フラックス観測データを用いて、森林のオゾン吸収量とCO₂吸収量との関係を数年にわたって調べました。その結果、苗木を使った実験でオゾン耐性が高いことが知られるコナラが優占する森林ではオゾンの影響は見られませんでしたが、オゾン耐性が低いブナの森林では、オゾン吸収量が多い年には秋に葉の老化が早くなり、CO₂を吸収する力が早くに失われることが明らかになりました。

我が国を含む東アジア地域では、将来的にオゾン濃度がさらに上昇することが予測されています。本研究によって森林へのオゾンの影響が証明されたことで、我が国の森林の健全性を維持するためには周辺国と連携した大気汚染対策が重要であることが科学的に裏付けられました。

本研究成果は、2016年9月7日にScientific Reports誌でオンライン公開されました。

背景

内容

私たちは、森林でのオゾン吸収量とCO₂吸収速度との関係を調べ、一定の広さの森林でのオゾンの影響を推定しました。その結果、大気から葉の中へオゾンを吸収しやすいブナ林では、オゾンを多く吸収した年の秋に葉のCO₂吸収速度の低下が早くなることが明らかになりました。

森林総研では、森林のCO₂放出・吸収量（CO₂フラックス）などを測定するために、日本各地の森林に高さ数十メートルのフラックス観測タワーを設置しています（https://www2.ffpri.go.jp/labs/flux/data_j.html）。このフラックス観測データを利用して、ブナ林（安比高原、岩手県）とコナラ林（山城、京都府）という2つのタイプの異なる森林を対象にオゾンの影響を調べました（図1）。

近年の研究により、植物へのオゾンの影響を考える場合には、大気中のオゾン濃度の高さだけではなく、植物の葉に実際に吸収されたオゾン量が重要であることがわかってきました。葉でのオゾンの吸収は、葉の表面にある気孔と呼ばれる小さな穴を通して行われます。そこで、私たちは、気孔の開き具合を考慮して、それぞれの森林において気孔を介した葉のオゾン吸収量を計算しました。

ブナ林はコナラ林と比較して気孔がよく開いており、空気中のオゾン濃度が同程度でも、倍近くの量のオゾンを葉の中に吸収することがわかりました。秋になると葉の老化にともない森林のCO₂吸収速度が徐々に下がりますが、オゾンの吸収量が多い年のブナ林では秋におけるCO₂吸収速度の低下が早く、オゾンによって葉の老化が早く進むことが明らかになりました（図2）。

今後の展開

本研究によって、森林でのオゾンの影響が東アジアで初めて証明されました。葉の老化が早まるということは、光合成によるCO₂吸収期間が短くなることを意味し、森林による温暖化防止機能が低下する可能性を示しています。本研究成果は、温暖化防止を目的とした東アジア各国の連携の下で国際的大気汚染対策を推進するための科学的根拠を提供します。