森林火災は防げない…火事：不公平だ、木は私を利用したいのだ

新たな研究によると、火事によって植物は可燃性へと進化したという。これらすべては、植物が生き残るためのちょっとしたコツから生まれています。

新しい木の芽 |トゥチョンクリエイティブ

「緑の山々をしっかりと掴み、決して離さないでください。その根は砕けた岩の中にあるからです。」詩人がこの句を使って竹の粘り強さを称賛したとき、彼は森林火災が発生したときの状況を決して考えていなかった。巨大な火がパチパチと音を立てて通り過ぎ、鳥や動物は四方八方に逃げ去りましたが、植物はただ黙って運命を受け入れることしかできず、数え切れないほどの人々が悲しげにため息をつきました。

火災が発生しやすい地域の植物は、自らを守るために耐火性を高めるようになるのだろうか？と疑問に思うかもしれません。しかし、真実はその逆です。

ある研究によると、植物が可燃性へと進化したのは火がきっかけだったそうです。

2020年4月13日、英国とニュージーランドの科学者らは、植物の可燃性は種間の親和性や生息する火災環境と密接に関係しており、火は植物の進化に重要な役割を果たしている可能性があるとする論文を「ネイチャープランツ」誌に発表した。

具体的には、親和性の高い植物は同様の可燃性を持つ傾向があるという 2 つの結論に達しました。例えば、ユーカリ、ニュージーランドティーツリー、パインレッドプラムはすべてフトモモ科に属し、いずれも可燃性植物の代表です。さらに、植物の可燃性は、その生育環境における森林火災の発生確率にも関係しています。森林火災が発生しやすい地域の植物は、耐火性に向けて進化しようとしないことが多い。むしろ、進化の過程で、それらはますます燃えやすくなっています。

この研究は実際の経験を裏付けています。多くの植物は火災の後でのみよりよく成長し、火災は森林生態系の重要な部分でもあります。また、地球温暖化の影響で森林火災が多発している現状において、この研究は森林火災への対応についても重要な参考価値を持っています。

火災が発生しやすい地域の植物がなぜ山火事の原因となるのでしょうか?火災は森林にどのような利益をもたらすのでしょうか?この新しい研究はどのような具体的な洞察をもたらすのでしょうか?

火災は避けられない

オーストラリアの山火事、2020年 |ニューヨークタイムズ

まずは森林火災のメカニズムから始めましょう。簡単に言えば、森林火災は避けられないのです。私たちが知っている天候や気候の要因以外にも、森林は燃料、地形、発火源など、火災を引き起こすあらゆる要素の影響を受けやすいのです。その中で、最も重要なのは天候であり、次に重要なのは燃料であり、その量は森林群集の構造に関係し、地形が火災の促進要因となります。すべての条件が満たされれば、点火は時間の問題です。

点火は人工点火と自然点火に分けられます。人為的な発火によって引き起こされる森林火災の割合は大きくありません。森林火災の発生条件が満たされていない場合、意図的な発火（重大な違法行為や犯罪行為となる可能性があります）であっても、必ずしも火災が発生するとは限らないためです。

しかし、自然発火は違います。これには主に 2 つの原因があります。1 つは雷です。もう 1 つは、露滴が太陽光の下で凸レンズのように作用し、くすぶり、やがて炎に変わる可能性があることです。森林火災は自然によって引き起こされる可能性が高いため、予防が困難です。

森林火災は諸刃の剣

森林火災が地面を燃やしている |トゥチョンクリエイティブ

確かに森林火災は森林火災を引き起こす可能性がありますが、私たちは火事を恐れる必要はありません。火災は森林システムに両面的な影響を及ぼすからです。

一方では、大規模で壊滅的な森林火災は森林に深刻な被害をもたらし、一定期間森林の生態系のバランスを破壊する可能性があります。一方、通常の強さの森林火災は自然界において欠かせない生態学的要因です。一定の頻度と強度の火災は、森林生態系のバランスと安定性を維持し、健全な状態を保つことができます。

森林火災は、太陽光、水、土壌と同様に、森林生態系の重要な構成要素であり、森林にとって重要な役割を果たしていると言えます。

森林火災は、少なくとも次のような方法で森林生態系に影響を及ぼします。

1) 森林火災は森林群落の継承にとって重要な原動力である。火災後、森林環境と微気候は変化します。たとえば、露出した土地が増えると、太陽光が地表に届きやすくなり、土壌表面の温度が上昇し、湿度が低下します。森林火災は、すべての植生を完全に破壊し、森林全体の再遷移を促すことで、他の生態学的要因の再分配を引き起こすこともあります（中規模および大規模火災）。または、表面の植生と枯れた枝葉のみを燃やすことで、不利な立場にある樹種の劣化と新しい樹種の発達を促進し、それによって森林生態系の継承を促進します（中程度および低い表面火災）。

2) 森林火災は生態系の物質とエネルギーの循環に影響を及ぼします。低強度の火災は森林生態系のエネルギーをゆっくりと放出し、森林生態系における栄養素の変化と種の再生を促進し、森林生態系の健全性に有益です。森林は火災後に回復する可能性が高くなります。

3) 森林火災は生物多様性を促進します。小規模または低強度の火災の場合、炎は樹冠に到達しにくいため、森林生態系において一定の「浄化」の役割を果たしており、植物の種子や苗が土壌と接触しやすくなり、特定の植物種子の発芽が促進されます。例えば、バンクシアマツ、クロトウヒ、アメリカマツの球果は森林火災によって焼かれて割れ、休眠中のレスペデザの種子も火災の高温によって破壊され、成長が促進されます。さらに、火災は北米のライチョウなど、特定の希少動物の生存を支えることもできます。

4) 森林火災は森林の生態学的回復力を高めます。生態学的回復力とは、生態系が撹乱された後に安定した状態に戻る能力を指し、その構成、構造、生態系機能などの重要な特性を維持する能力も含まれます。それは生態系サービス機能を維持するために必要な条件です。気候変動、森林火災、森林管理の慣行は、北方林の生態系の回復力に影響を及ぼしています。研究によると、北部の温帯林では、火災による撹乱が 30% 増加すると森林の生態学的回復力が向上する可能性がある一方、火災による撹乱が 200% 増加すると森林の生態学的回復力の平均は低下することがわかっています。

5) 中程度の森林火災は火災のリスクを軽減することができます。一部の森林コミュニティでは、自然火災を長期間防ぐと、より大きな火災につながる可能性があります。たとえば、森林の小規模な表面火災では、低木や小木が適時に消失する可能性があります。低木や小木が成長すれば、より多くの森林燃料が蓄積されます。一度火災が発生すると、火は茂みを登って大きな木の樹冠にまで広がり、森林全体を破壊します。米国では、森林に蓄積された物質を除去するために林業において「計画的な焼却」が広く行われており、それによって大規模火災の可能性がある程度低減され、人工的な制御の下で大規模火災がいくつかの小規模火災に分割され、高エネルギー火災が低エネルギー火災に置き換えられ、火災による損害が火災の利益に転じています。

植物の進化の「ちょっとしたコツ」

高くまっすぐに伸びたユーカリの木々の森 |無料pik.com

上記の議論は大きな鍋から食べることに少し似ているように思えるかもしれませんが、新しい研究により、さまざまな植物の「小さなトリック」を見ることができます。

研究者らは194種の陸生植物の可燃性を測定し、分子遺伝子レベルで植物の可燃性の進化パターンを探ろうとした。結果は、近縁の植物は多くの場合同様の可燃性を持ち、火は植物の可燃性の進化に重要な役割を果たしていることを示しました。

植物が火を利用しようとする動機を持っていることは疑いの余地がありません。森林火災が発生しやすい地域では、彼らは自らの燃えやすさを高めることで森林火災の発生確率を高め、火災がもたらす自らの個体群の繁殖と繁栄の恩恵を享受しようとしています。

興味深いことに、気候や地形によって森林火災が発生しにくい地域では、植物は逆の進化戦略をたどり、燃えにくくなっています。適度な燃焼には確かに多くの利点があるが、環境全体では森林火災の発生確率が低いことを考えると、様々な可燃性特性が発達しても、発火しにくいため、期待してはいけないのかもしれない。

一方、森林火災が発生しやすい地域では、どんなに努力しても、いったん火事になったら焼けてしまう運命から逃れることはできません。徹底的に燃やして、人口更新と繁殖の「火」の流れに乗る方が良いのです。

しかし、適切な燃焼度合いとはどの程度でしょうか?少しの「知恵」も必要です。火が適切に燃えなければ、靴の上から痒いところを掻くようなものになります。燃やしすぎると、個体群の再生に危機をもたらす可能性があります。結局、スタートは「カードをシャッフルする」だけなのに、それが「形勢逆転」になってしまったら、悪い結末になってしまいます。

実際、多くの可燃性植物はこの重要な問題を非常に正確に把握しており、それは驚くべきことです。

たとえば、オーストラリアの森林火災の「主役」であるユーカリを例に挙げてみましょう。彼らは山火事において、被害者、受益者、さらには加害者など、さまざまな役割を果たしている。どの役がより多くスクリーンに登場するかは、完全に山火事の規模と激しさによって決まる。

ユーカリは樹皮に多量の油分を含んでいるため、非常に燃えやすい木です。樹皮が剥がれた後、根元に蓄積されます。夏場は気温が40度に達すると自然発火し、火災の原因になります。そのため、地元の人々からユーカリの木は「ガソリンの木」という称号を与えられました。

ユーカリは剥がすと独特の模様を残す |無料pik.com

ユーカリの木の厚い樹皮の下には、休眠中の芽がたくさんあります。高温で焼くと樹皮が割れ、休眠中の芽が目覚めることがあります。さらに、森林火災によりユーカリの種子の殻が割れ、発根と発芽が促進され、焼失後には腐植質に富んだ森林生態系でユーカリが主導権を握ることができるようになります。

最も驚くべきことは、進化の過程で、ユーカリの木の幹は徐々に高くまっすぐになり、樹冠は木のてっぺんだけに成長したということです。火災が発生すると、硬くて厚い樹皮が燃える炎を遮り、高い幹が炎が上るのを防ぎ、樹冠を保護します。このユニークな利点により、火を恐れないだけでなく、森林火災を利用して反体制派を排除し、領土を拡大することもできます。ユーカリの木は森林火災の主原因である可能性もある。

火災予防と森林保護のための重要な参考資料を提供する

科学者はなぜこの問題を研究するのでしょうか?実用的な意義は何ですか?

今日まで生き残ってきた植物のほとんどは、同様の火災環境下で同様の進化戦略を選択しており、近縁の植物は大部分が同様の燃焼特性を持っているため、他の植物種の可燃性は、いくつかの既知のランドマーク植物を通じて大まかに判断することができます。

これにより、可燃性の低い種を検索するためのデータも提供されます。難燃性樹種は、生物的防火林の構築や都市計画に利用することができ、森林火災をより効果的に回避するのに役立ちます。

同時に、植物の可燃性は火災環境と密接に関係しているため、可燃性の高い植物が好んで生育・繁殖する環境を観察することで、森林管理者が地域の火災を予測・予防することにも役立ちます。

複雑で洗練された森林システム |著者提供の写真

もちろん、植物の可燃性に関する研究はまだ終わっていません。植物の成長形態、系統的発達、その他の生物学的特性など、植物の可燃性に影響を与える未知の要因が多数存在する可能性があるためです。推測するなら、生態学者は将来、植物の外部形態からその可燃性を推定できるようになるかもしれない。しかし、すべての要因が独立して存在するわけではなく、植物の可燃性を正確に予測するには、より体系的かつ包括的な分析が必要になる可能性があります。

今のところ、この研究によって、森林火災と可燃性植物の関係は、「あなたを愛している人があなたを最も傷つける」というほど単純ではないことが分かってきました。どんどん「燃やされやすい」ように進化した植物は、決して「マゾヒスト」ではなく、むしろ「陰謀を企む幽霊」である可能性が高い。

自然界におけるこの「宮廷闘争」は何億年も前から続いていますが、あらゆる困難を乗り越えて粘り強く成長しようとする主人公たちの意志は、決して変わることはありません。

論文情報:

Cui XL et al、維管束植物のシュート可燃性は系統学的に保存されており、生息地の火災発生性と成長形態に関連している

https://www.nature.com/articles/s41477-020-0635-1

DOI: 10.1038/s41477-020-0635-1

著者: Zhao Xumao、蘭州大学若手研究者

編集者 |張昊

編集者 |ガオ・ペイウェン

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