20 年前、生態学者のスザンヌ・シマードは博士論文の研究中に、土中に埋められた格子状の菌類のネットワークを通じて、樹木がお互いのニーズを伝え、栄養分を送り合っていること、言い換えれば「会話」していることに気づきました。 それ以来、ブリティッシュ・コロンビア大学に在籍するシマールは、樹木がどのように会話をしているのか、さらに研究を進め、この真菌の糸状配列が、環境変化に対する警告信号の発信や仲間の探索、枯れる前に近隣の植物に栄養を送るのに役立っていることを突き止めたのです。
彼女は、人間の脳の神経ネットワークに例えたこの精巧なシステムについて話すとき、「森の知恵」や「母なる木」といったフレーズを使用し、Simard の研究は、科学者が植物間の相互作用を定義する方法を変えるのに貢献しました。 「森は協力的なシステムです」と、彼女はYale Environment 360のインタビューで語っています。 私たちは資源の移動だけでなく、防御シグナルや親族認識シグナルといったものを見ているので、”コミュニケーション “という言葉を使うのは、より理にかなっていると思います。 私たち人間には、この方がよりよく理解できるのです。 もし共感できれば、より関心を持つことができます。 もし私たちがもっと気にかけることができれば、私たちのランドスケープをよりよく管理できるようになるでしょう」
Simard は現在、気候変動、松くい虫の蔓延、伐採などの環境的脅威によって、これらの重要なコミュニケーションネットワークがどのように破壊され得るかを理解することに焦点を当てています。 「これらのネットワークは、これからも続いていくでしょう。 「と彼女は言っています。「このネットワークが、在来種の植物にとって有益なのか、外来種や侵略的な雑草などにとって有益なのか、それはまだわからないのです。
エール環境360。 博士論文のすべてがネイチャー誌に掲載されるわけではありません。 しかし、1997年、あなたの論文の一部は掲載されました。 あなたは炭素の放射性同位元素を使って、ペーパーバーチとダグラスファーの木が地下のネットワークを使って互いに作用していることを突き止めたのです。 5683>
Suzanne Simard: ペーパーバーチやダグラスファーも含め、世界中のすべての樹木は、地中の菌類と共生関係を結んでいるのです。 植物にとって有益な菌類で、この関係を通じて、もちろん光合成ができない菌類が土壌を探索するのです。 菌糸を土中に送り込み、栄養分や水、特にリンや窒素を拾って植物に戻し、その栄養分や水を植物の光合成物質と交換するのです。 植物は炭素を固定し、それを代謝に必要な栄養素と交換しているのです。
このネットワークは、ある木の根系と別の木の根系をつなぐ、地下のパイプラインのようなもので、木の間で栄養分や炭素、水を交換することができるのです。 ブリティッシュコロンビアの自然林では、ペーパーバーチとダグラスファーが初期遷移の森林群として共に生育しています。
e360: 一方の木がもう一方の木に対して特別な助けが必要な場合は、もう一方の木がわかるということですね？ その通りです。 私たちは、交換の原動力となるものを突き止めるために、たくさんの実験を行いました。 交換は行ったり来たりするものなので、白樺がより多く得られることもあれば、モミがより多く得られることもあることを覚えておいてください。 その時々の生態学的要因に依存するのです。
その特定の実験でテストした重要なことの1つは、遮光でした。 夏にダグラスファーが日陰になればなるほど、シラカバが持っていた余分な炭素がモミの木に流れていきました。 そして秋になり、白樺の葉が落ち、モミはまだ光合成をしているので余分な炭素があり、この交換の正味の移動は白樺に戻りました。 たとえば、ネットワークをつなぐ菌類は、炭素源を確保しようとするはずです。 それについてはあまり理解されていませんが、進化の観点からは理にかなっています。 菌類は自分の生活のため、将来の食料基盤を確保するために、異なる植物への炭素移動を指示するのに役立ちます。
ネットワークを形成する能力が不足することはないと思いますが、ネットワークの内容は異なるかもしれません。
e360: この交換システムは、例えば草原など、他の生態系でも成り立つと思いますか？ それについて何か研究はされていますか？
Simard: 草原や、私たちがよく知っているカエデやスギといった樹木の種でさえ、異なるタイプの菌根を形成しているのです。 ブリティッシュコロンビア州には、州内を貫く大きな草原があり、森林と接しています。 気候の変化により、草原が森林に入り込むことが予想されるため、主にアーバスキュラー菌根を持つ草原が、外生菌根を持つ森林とどのように相互作用するかを調べているのです。
e360: 気候変動下でもこうした交流は続くのでしょうか、それともコミュニケーションが遮断されるのでしょうか？
Simard: ブロックされることはないと思います。 ネットワークを形成する能力が不足することはないと思いますが、ネットワークは異なるものになるかもしれません。 例えば、そこに関与する菌類は異なるでしょうが、こうしたネットワークは続いていくのだと思います。 それが在来種の植物にとって有益なのか、外来種や侵略的な雑草などにとって有益なのか、それはまだわかりません。
e360: 先生は大学院生とともに、分子ツールを通じてハブ（母）木と呼ばれる植物を発見されましたね。 それは何なのか、そして森の中でどのような役割を果たしているのでしょうか。 博士課程の学生だったケビン・ベイラーは、ダグラスモミの森の中で、木や菌類に含まれるDNAの短い配列をDNA分析で調べるという、非常に優れた研究を行っています。 彼は、近縁の2つの菌根菌のネットワークと、それらがその森のダグラス・モミの木をどのように結びつけているかをマップ化することができました。 彼は、ネットワーク内の最も大きく、最も古い木が最も高度にリンクしており、一方、小さな木は他の木とそれほどリンクしていないことを発見しました。 大きな樹齢の木は根系が大きく、より大きな菌根ネットワークを形成しています。 そのため、より多くの炭素がネットワークに流れ込み、根の先端もより多くなっています。
その後の実験では、古い木が親族を認識できるかどうか、周りで再生している苗が同じ親族かどうか、それが子株かどうか、その苗を好むことができるかどうかを追究しました。 5683>
e360: また、これらの木が枯れかけているとき、早く収穫してしまうと実現しない、驚くべき生態的価値があることを発見しましたね
Simard: 私たちは実際に温室でこの実験を行いました。 近隣の樹木の苗を育て、母樹となるはずの古いモミの苗を傷つけたのです。 ポンデローサ・パインを使ったのは、気候の変化によりダグラス・ファーに取って代わると予想される、標高の低い樹種だからです。
ダグラスファーの木に傷をつけたところ、2つのことが起こりました。 1つは、ダグラスモミが炭素をネットワークに投棄し、それがポンデローサ松に取り込まれたことです。 次に、ダグラスファーとポンデローサマツの防御酵素が、この傷害に反応して「アップレギュレート」されたことです。 これは、樹木のネットワークを通じて、防御シグナル伝達が行われていると解釈しています。 この2つの反応、つまり炭素の移動と防御シグナルは、菌根のネットワークがそのまま残っている場所でしか起こりません。
気候変動によって在来種が新種に取って代わられるとき、近隣の苗木に炭素と警告の信号を送り、生態系でより優位な役割を果たすように先手を打っているのだと解釈しています。 今は臆面もなく「森の知恵」や「マザーツリー」といった言葉を使っていますね。 5683>
シマール。 私が聞いているよりも、もっとたくさんの非難があるのでしょう。 私が森林調査を始めたのは20代前半で、今は50代半ばですから、35年になります。 科学的手法に従うこと、データの範囲を超えないことを常に強く意識してきました。 しかし、伝統的な科学的手法が通用するのはここまでで、伝統的な科学的手法では理解しきれないことが森林で起こっていることに気づくときが来るのです。
そこで私は心を開き、より深く、より直感的に、生き物や種で何が起こっているのかを理解するために、人間の側面を取り入れる必要があると言いました。 また、植物間の移動は単なる資源の移動ではないことも理解し始めました。 それ以上のものなのです。 森は協力的なシステムであり、もし競争だけであれば、もっとシンプルな場所になるはずです。 なぜ森はこれほど多様なのでしょうか？ なぜ、これほどまでにダイナミックなのでしょうか？
私にとっては、コミュニケーションという言葉を使うことが、より理にかなっていると思います。 植物の行動、送り手と受け手、これらの行動は、このコミュニケーションや両者の間の物質の移動に応じて変更されます。
また、私たち人間も、このことにもっと共感できるはずです。 もし共感できれば、より関心を持つようになります。 菌根のネットワークだけでなく、他の生物のネットワークも支える木を残せば、森林は再生します。
e360: ヤママツムシは西部の景観を破壊し、松やトウヒを枯らしています。 松くい虫の被害が菌根のネットワークにどのような影響を与えるかについて、共同研究されたそうですね。 また、これらの森林の再生にどのような影響があるのでしょうか。 その研究は、アルバータ大学の大学院生、グレッグ・ペックが中心になって行いました。 攻撃の）最初の段階はグリーン・アタックと呼ばれます。 グリーン・アタック→レッド・アタック→グレー・アタックと進んでいくのです。 つまり、基本的に3年目か4年目には、樹木は枯れてしまうのです。
私たちは、これらの異なるスタンドから土を採取し、その中でログポールパインの苗を育てました。 死亡率が高くなるにつれて、菌根のネットワークは多様性を失い、その土壌で育った苗木の防御酵素も変化していることがわかりました。 これらの分子の多様性が低下したのです。 5683>
Greg は、これらの樹木の菌類多様性を調べたところ、菌類多様性が変化しても、菌根ネットワークは下草に生えてくる新しい苗木の再生を助ける上で依然として重要であることを発見したのです。
その菌根ネットワークの構成が変化していても、新しい林の再生を促進することができる機能的なネットワークであることに変わりはないのです。
e360：伐採や気候変動に対して、森林の回復力を維持する方法について、先生の研究は何を教えてくれますか。 レジリエンスとは、実際には、生態系があらゆる可能性の範囲内でその構造と機能を回復する能力のことです。 特に森林では、樹木が土台となります。 木は他の生物に生息地を提供するだけでなく、森を機能させるものでもあります。 森林におけるレジリエンスとは、木を再生する能力を意味します。 この菌根菌のネットワークが、樹木の再生に重要であることがわかっているので、それを促進するためにできることはたくさんあるのです。 大切なのは、私たちが何を残すかです。 菌根のネットワークだけでなく、他の生き物のネットワークも支える木を残せば、森は再生するのです。
e360: あなたは、この研究成果がブリティッシュ・コロンビア州やその他の地域の伐採作業に影響を与えることを願っていると話されています。
Simard: そうなりましたか？ 特に私の仕事ではありません。 1980年代から90年代にかけて、古い木や遺産を森に残すという考え方が定着してきました。 1990年代、カナダ西部では、菌根菌のネットワークに基づくものではありませんが、そうした方法論を多く採用しました。 それは、野生動物のため、そして他の生物の生息地となる伐採木を残すためでした。
しかし、特にここ10年半の間、多くの場合、あまり木を残さない皆伐がデフォルトになっています。 その一因となったのは、現在も続いているヤママツムシの大発生です。 せっかく発展してきた良い林業慣行も、枯れかかった木の引き揚げ伐採で一掃されてしまったのです。
ALSO FROM YALE e360 気候変動で世界のマイクロバイオームが危険にさらされる？
研究者たちは、地球の土壌に存在する微生物の複雑さと、健全な生態系を育むために果たす役割について、ようやく理解し始めたところです。 現在、気候変動により、これらの微生物と、彼らが提供する重要な機能が破壊される恐れがあります。 あまりにも多くの場合、形だけの木が残されているのです。 私たちは、母なる木とネットワークを守るために、さまざまな種類の保持をテストする新しい研究プロジェクトに着手しています」
e360: それが、カナダ政府から受け取ったばかりの、現在の森林更新のやり方を見直すための助成金ですか？
シマール。 はい、とても期待しています。 母樹をさまざまな形で残し、単木、群生、保護林として残し、自然再生と伝統的な再生手法を組み合わせて森を再生するというアイデアを検証しています。 ダグラスモミの森で、乾燥した暑い地域から、涼しく湿った地域まで、さまざまな気候の中でテストしています。 この気候勾配を横切るように、合計で約75のサイトが用意される予定です。 炭素循環や生産性、鳥や昆虫の多様性などを測定する予定です。 母なる木と新しい世代を育てるという考え方は、ファースト・ネーションズの世界観に非常にマッチしているため、ブリティッシュ・コロンビア州のファースト・ネーションズグループから多くの関心が寄せられています
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