研究者紹介システム

東 若菜
アズマ ワカナ
大学院農学研究科 資源生命科学専攻
助教
その他
Last Updated :2021/05/12

研究者情報

所属

  • 【主配置】

    大学院農学研究科 資源生命科学専攻
  • 【配置】

    農学部 資源生命科学科

学位

  • 博士(農学), 神戸大学

研究活動

プロフィール情報

  • プロフィール

    森林科学に関わる幅広い分野に興味を持っています。

    ツリークライミングや観測タワーなどを用いた林冠から地表までの野外調査、光合成や水利用などの生理測定、

    組織や細胞の構造などの解剖測定、近赤外分光法を用いた物理化学測定などをベースとし、

    様々な環境に生育する樹木の生理生態(生命活動)を紐解くこと、

    樹木と他の生物との関わり合いを明らかにすること、を目標としています。

    多面的な森林生態系に向き合うためには、スケーリングの視点が欠かせず

    様々な専門領域をもった方々と積極的につながりながら、協同することが重要であると考えています。

研究キーワード

  • 樹木解剖学
  • 林冠生物学
  • 森林生態学
  • 樹木生理生態学

研究分野

  • ライフサイエンス / 形態、構造 / 樹木機能解剖学
  • 環境・農学 / 生物資源保全学
  • ライフサイエンス / 森林科学

受賞

  • 2018年12月 信州山の環境研究センター, 信州フィールド科学賞, “高木の水分生理学的適応様式の解明”

    東 若菜

  • 2018年 The 18th ECOLOGICAL RESERACH PAPER AWARD, “Tree hollows can affect epiphyte species composition."

    Tatsumi S, Ohgue T, Azuma W, Tuovinen V, Imada Y, Mori AS, Thor G, Ranlund A

  • 2017年 第128回日本森林学会学生奨励賞, "高さにともなう貯水性の増大に寄与する 日本のスギの高木個体における葉の機能と組織構造"

    東 若菜

  • 2016年 第127回日本森林学会全国大会ポスター賞, "顕微赤外分光法による高木のスギ針葉の水分保持メカニズムの解明"

    東 若菜, 中嶋悟, 山北絵里, 石井弘明, 黒田慶子

  • 2015年 第126回日本森林学会全国大会ポスター賞, "最大樹高に達した異樹齢アカマツにおける葉の生理特性の比較"

    東 若菜, 石井弘明

  • 2014年 第 61回日本生態学会全国大会ポスター賞, "秋田スギの梢端葉の水ストレスは貯水機能によって改善される?"

    東 若菜, 石井弘明, 黒田慶子

  • 2011年 第2回日本生態学会近畿地区例会 口頭発表奨励賞, "樹上100mの水ストレス?セコイアメスギの葉の水分生理特性"

    東 若菜, 石井弘明, Stephan C. Sillett

論文

  • Kureha F. Suzuki, Yuta Kobayashi, Rupert Seidl, Cornelius Senf, Shinichi Tatsumi, Dai Koide, Wakana A. Azuma, Motoki Higa, Tomoyo F. Koyanagi, Shenhua Qian, Yuji Kusano, Ryota Matsubayashi, Akira S. Mori

    Restoring forests has recently received considerable attention in the context of sequestering carbon and supporting biodiversity. Although considering alien species as a tool for natural forest restoration still remains controversial, harnessing alien species when they are already present in an ecosystem might result in overall benefits for nature and society. In this study we evaluated whether the presence of an alien tree species supports or hinders the establishment of naturally regenerating forests in Shiretoko National Park, Japan. In particular, we focused on Larix kaempferi, which is widely present yet non-native to the region, and examined how this alien species affects two factors influencing the success of restoration: wind disturbance and deer herbivory. We examined the following effects of L. kaempferi plantations on natural regeneration: (1) the windbreak function for protecting native tree growth and (2) the nursery function to promote the regeneration of native tree saplings and seedlings under high herbivory pressure. We assessed tree height and regeneration, using large-scale remotely sensed data and terrestrial inventory data in five major vegetation types. We found that L. kaempferi plantations can protect native species from predominant winds. Additionally, L. kaempferi canopy cover promoted abundance and species richness in understory saplings and seedlings compared to other vegetation types such as primary and secondary forests, even under excessive browsing pressure. No regenerating L. kaempferi individuals were observed during the field census, suggesting the species is likely not invasive in our study system. The positive relationship between alien tree species and the regeneration of native tree assemblages emphasizes that existing alien species have the potential to act as nurse plants. Our findings imply that the presence of alien species can contribute to natural forest restoration by improving the local environmental conditions for native species in the short-term. Given the multiple ecological and social needs in our changing world, careful consideration is required to evaluate the long-term consequences of alien species. Especially in ecosystems in which alien species have already established, using their positive functions rather than swiftly eradicating them from the landscape might be beneficial for long-term restoration goals. We conclude that managers need to be aware of the context-dependency of alien species to make restoration more effective.

    2021年08月01日, Forest Ecology and Management, 493

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Daniel Epron, Mai Kamakura, Wakana Azuma, Masako Dannoura, Yoshiko Kosugi

    Wiley, 2021年05月03日, Plant-Environment Interactions

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Chikae Tatsumi, Wakana A. Azuma, Yuya Ogawa, Natsuki Komada

    2021年02月19日, Microbial Ecology

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Wakana A. Azuma, Satoru Nakashima, Eri Yamakita, Tamihisa Ohta

    2020年08月27日, Plants, 9 (9), 1107

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Russell D. Kramer, H. Roaki Ishii, Kelsey R. Carter, Yuko Miyazaki, Molly A. Cavaleri, Masatake G. Araki, Wakana A. Azuma, Yuta Inoue, Chinatsu Hara

    Wiley, 2020年05月18日, Ecological Research, 35 (4), 562 - 574

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Motomu Toda, Kazuki Doi, Masae I. Ishihara, Wakana A. Azuma, Masayuki Yokozawa

    Careful modelling of soil carbon sequestration is essential to evaluate future terrestrial feedback to the earth climate system through atmosphere-surface carbon exchange. Few studies have evaluated, in bio- and geo-applications, parameter and predictive uncertainty of soil respiration models by considering the difference between observations and model predictions; i.e. residual error, which is assumed neither to be independent nor to be described by a normal (i.e. Gaussian) probability distribution with a mean of zero and constant variance. In this paper, we use 2-year observations of soil carbon flux from 2017 to 2018 (hereafter referred to as 'long-term simulation') obtained with two open-top chambers to estimate parameter and predictive uncertainty of a simple soil respiration model based on Bayesian statistics in a cool-temperate forest in western Japan. We also use a Gaussian innovative residual error model in which a generalised likelihood uncertainty estimation that accounts for correlated, heteroscedastic, non-normally distributed (i.e. non-Gaussian) residual error flexibly handles statistics varying in skewness and kurtosis. Results show that the effects of correlation and heteroscedasticity were eliminated adequately. Additionally, the posterior distribution of the residuals had a pattern intermediate to those of Gaussian and Laplacian (or double-exponential) distributions. Consequently, the predicted soil respiration rate, and range of uncertainty therein, well-matched the observational data. Furthermore, we compare results of parameter and predictive inference of the soil respiration model from the long-term simulation with those constrained of short-term simulations (i.e. 4-month subsets of the 2-year dataset) to determine the extent to which the approach used affects the estimation of parameter and predictive uncertainty. No significant difference in parameter estimates was found between the long-term simulation versus any of the short-term simulations, whereas short-term simulation analysis of the uncertainty at 50 %-i.e. between the lower (25 %) and upper (75 %) quartiles of the probability range-indicated distinctive variations in model parameters in summer when more vigorous activity of trees and organisms promotes carbon cycling between the atmosphere and ecosystem. Overall we demonstrate that the Bayesian inversion approach is useful as a means by which to evaluate effectively parameter and predictive uncertainty of a soil respiration model with precise representation of residual errors.

    ELSEVIER, 2020年02月, ECOLOGICAL MODELLING, 418, 108918, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Saeki, Ikuyo, Niwa, Shigeru, Osada, Noriyuki, Azuma, Wakana, Hiura, Tsutom

    Urbanization generally reduces wildlife populations. Individual species responses, however, are often highly variable, and such variability can be explained by differences in species ecological traits. To examine this hypothesis, we focused on two co-occurring land snails, Ezohelix gainesi and Euhadra brandtii sapporo; the former is ground-dwelling and the latter is arboreal. We first estimated their population densities at nine sites distributed along an urbanization gradient: three were located in continuous natural forests, three at the edge of natural forests, and the rest in small isolated forests in urban areas. As a result, the ground-dwelling E. gainesi occurred at highest density in urban forests, followed by forest edges and continuous forests. By contrast, the arboreal E. b. sapporo occurred at highest density in continuous forests, but declined in forest edges and urban forests. We then conducted manipulative field experiments to quantify changes in predation pressure on these species. Ground-tethered E. gainesi and E. b. sapporo were repeatedly predated upon by forest-living mammals in continuous forests, but their survival rates increased in forest edges and urban forests. By contrast, canopy-tethered E. b. sapporo maintained high survival rates in all three forest types. The results indicate that a lack of mammalian predators enables ground-dwelling species to occur at high densities in urban forests, whereas the arboreal species was not affected by this predator relaxation effect. The combination of species-specific behavioural traits and changes in predator communities across an urbanization gradient has important effects on the biodiversity of urban ecosystems.

    SPRINGER, 2020年02月, URBAN ECOSYSTEMS, 23, 603 - 614, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Azuma, Wakana, Ishii, H. Roaki, Masaki, Takashi

    Because tree size and age co-vary, it is difficult to separate their effects on growth and physiological function. To infer causes for age-related height-growth decline, we compared various leaf traits between mature (ca. 100years) and old (ca. 300years) trees of Pinus densiflora, having similar heights (ca. 30m) and growing in the same stand. For many leaf traits, mature and old trees showed similar height-related trends reflecting acclimation to height-related hydraulic limitation for maintaining photosynthetic and hydraulic homeostasis. Photosynthetic capacity was constant within crowns of both age-classes, though 4.9-5.4mol CO2 m(-2)s(-1) lower for old than for mature trees. Biochemical acclimation of photosynthesis, allocating more nitrogen to treetop leaves, was observed only for mature trees. Leaf turgor loss point was also constant within crowns of both age-classes with no significant effect of age on leaf hydraulic traits. In mature trees, leaf capacitance increased, while bulk tissue elastic modulus decreased with height, whereas opposite height-related trends were observed for old trees. For both age-classes, leaf mass per area (LMA), transfusion-tissue area, and xylem area all increased with height, but LMA was ca. 30gm(-2) greater for old than for mature trees. In old trees, mesophyll area decreased with height, suggesting anatomical acclimation to height may negatively affect photosynthetic capacity. We inferred that old trees rely more on morphological than biochemical acclimation and that such post-maturational shift in resource allocation could underlie height-growth decline of P. densiflora after reproductive maturity.

    SPRINGER, 2019年02月, OECOLOGIA, 189 (2), 317 - 328, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Ishii H. Roaki, Horikawa Shin-ichiro, Noguchi Yuiko, Azuma Wakana

    Because rates of migration and genetic adaptation are slow, individual trees must initially acclimate to climate change via individual-level plasticity. Therefore, when predicting distribution and persistence of tree species under future climate change scenarios, we must take into account geographical variation in intra-individual plasticity. Here, we investigated geographical variation of intra-individual plasticity of Fagus crenata Blume (Japanese beech), a dominant species in late-successional, cool-temperate forests of Japan. We compared within crown variation of leaf morphology (intra-crown leaf plasticity, ILP) among 13 sites across the full distribution range of F. crenata. Generally, ILP was lower for trees in the Pacific than Japan-Sea genetic lineages, low for trees in southern sites, and high for trees in sites near the northern and altitudinal range edges. Among the 13 sites, ILP was correlated with environmental variables associated with temperature. Positive correlation between ILP and temperature variation suggested that environmental perturbation selects for high intra-individual plasticity near northern and altitudinal range edges where F. crenata is expanding its distribution range. On the other hand, low ILP of trees in Pacific and southern sites, comprising geographically isolated populations, may reflect low acclimation potential to environmental perturbation. This could lead to local extinction if climatic conditions exceed the range of tolerance resulting in retreat of the Pacific and southern range edges of F. crenata in Japan.

    ELSEVIER SCIENCE BV, 2018年12月, FOREST ECOLOGY AND MANAGEMENT, 429, 437 - 448, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Shinichi Tatsumi, Takayuki Ohgue, Wakana Azuma, Veera Tuovinen, Yume Imada, Akira S. Mori, Göran Thor, Åsa Ranlund

    © 2018, The Author(s). Tree hollows often harbor animals and microorganisms, thereby storing nutritive resources derived from their biological activities. The outflows from tree hollows can create unique microenvironments, which may affect communities of epiphytic organisms on trunk surfaces below the hollows. In this study, we tested whether the species richness and composition of epiphytic bryophytes (liverworts and mosses) and lichens differ above and below tree hollows of Aria japonica and Cercidiphyllum japonicum in a Japanese temperate forest. The species richness of epiphytic bryophytes and lichens did not differ above and below hollows; however, the species composition of bryophytes differed significantly above and below hollows. Indicator species analyses showed that the moss species Anomodon tristis and the liverwort species Porella vernicosa were significantly more common below than above hollows, while the liverwort species Radula japonica and four lichen species, including Leptogium cyanescens, occurred more frequently above than below hollows. Our results highlight that tree hollows can produce unique microenvironments on trunk surfaces that potentially contribute to the maintenance of epiphytic diversity on a local scale.

    2018年09月01日, Ecological Research, 33 (5), 1079

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Tatsumi, Shinichi, Ohgue, Takayuki, Azuma, Wakana, Tuovinen, Veera, Imada, Yume, Mori, Akira S., Thor, Goran, Ranlund, Asa

    Tree hollows often harbor animals and microorganisms, thereby storing nutritive resources derived from their biological activities. The outflows from tree hollows can create unique microenvironments, which may affect communities of epiphytic organisms on trunk surfaces below the hollows. In this study, we tested whether the species richness and composition of epiphytic bryophytes (liverworts and mosses) and lichens differ above and below tree hollows of Aria japonica and Cercidiphyllum japonicum in a Japanese temperate forest. The species richness of epiphytic bryophytes and lichens did not differ above and below hollows; however, the species composition of bryophytes differed significantly above and below hollows. Indicator species analyses showed that the moss species Anomodon tristis and the liverwort species Porella vernicosa were significantly more common below than above hollows, while the liverwort species Radula japonica and four lichen species, including Leptogium cyanescens, occurred more frequently above than below hollows. Our results highlight that tree hollows can produce unique microenvironments on trunk surfaces that potentially contribute to the maintenance of epiphytic diversity on a local scale.

    SPRINGER JAPAN KK, 2018年09月, ECOLOGICAL RESEARCH, 33 (5), 1079 - 1079, 英語

    [査読有り]

  • Ishii H. Roaki, Minamino Takuya, Azuma Wakana, Hotta Kana, Nakanishi Akira

    Trees retained during green-tree retention forestry are expected to function as biological legacies that promote biodiversity and enhance ecosystem functions in plantation forests. Investigating how historically retained trees function as biological legacies could help predict the long-term ecological potential of current retention practices. Here, we investigated whether large, retained trees of Cryptomeria japonica D. Don (> 1000 years old) functioned as refugia for persistence of canopy woody plants after logging in a 350-year-old secondary forest in Yakushima, southern Japan. We climbed five each of retained and regenerated trees in a 1-ha research plot, measured trunk and crown structures, and tagged and measured every woody plant stem found on each tree. Compared to regenerated trees, retained trees had twice the surface area available for canopy plant colonization. Moreover, retained trees hosted disproportionately greater abundance of canopy woody plants. Together, the five retained trees hosted 22 species of woody plants comprising 1188 individuals, whereas regenerated trees hosted only 8 species (37 individuals). Combined with our ground-based measurement, canopy woody species contributed 16% of all woody plant species in the plot. Among the five retained trees, woody plant abundance increased markedly with increasing age of trunk breaks. This was because numerous epicormic branches had sprouted below trunk breaks creating large surface area upon which arboreal soil accumulated and woody plants established. Canopy woody plants on retained trees showed wide vertical distribution corresponding to complex crown structure, whereas those on regenerated trees occurred almost exclusively on the lower trunk. Maximum stem size of canopy woody plants was constrained by the volume of arboreal soil upon which they grew. Based on their size structures, we inferred that three species endemic to Yakushima (Vacciniwn yakushimense Makino., Viburnum urceolatwn Sieb. et Zucc., and Rhododendron yakushimanum Nakai), maintain stable populations in the retained trees by sprouting. Several other species scarcely found on the ground were also regenerating in the canopy. Our results demonstrate that retained trees of Cryptomeria functioned as refugia allowing canopy woody plants to persist after logging and give support to the importance of conserving large trees for enhancing biodiversity in forests where canopy plants contribute to species diversity.

    ELSEVIER SCIENCE BV, 2018年02月, FOREST ECOLOGY AND MANAGEMENT, 409, 457 - 467, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • 中西 晃, 東 若菜, 田中 美澄枝, 宮崎 祐子, 乾 陽子

    林冠生物学は、生物多様性や生態系機能が局在する森林の林冠において、多様な生物の生態や相互作用、生態学的な機能やプロセスの理解を目指す学問である。林冠は高所に存在し複雑な構造を有するため、林冠生物学研究の飛躍的な進展は1980年代以降の林冠アクセス手段の発達に拠るところが大きい。様々な林冠アクセス手段の中でも、ロープテクニックを駆使して樹上にアクセスするツリークライミングは道具を手軽に持ち運べることから移動性に優れ、対象木に反復してアクセスすることが可能である。また、林冠クレーンや林冠ウォークウェイなどの大型アクセス設備に比べて経済的であるという利点が活かされ、林冠生物学研究に幅広く適用されてきた。近年では、ツリークライミングの技術や道具の発展によって安全性や作業効率の向上が図られており、今後ますます活用されることが期待されている。本稿では、ツリークライミングを用いた林冠生物学の研究例を紹介しつつ、樹上調査における林冠アクセス手段としてのツリークライミングの有用性を示す。さらに、ツリークライミングを用いた林冠生物学研究の今後の展望および課題について議論する。移動性、経済性、撹乱性に優れたツリークライミングは、場所の制限を受けないため、あらゆる森林での林冠生物学研究において今後も重要な役割を担うと考えられる。また、他の林冠アクセス手段や測定機器と併用することでさらなる進展が期待される。一方、安全かつ有効なツリークライミングが普及するためには、研究調査以外の領域も含めたツリークライミング・ネットワークの形成と情報共有のためのプラットフォームづくりが急務である。

    日本生態学会暫定事務局, 2018年, 日本生態学会誌, 68 (2), 125 - 139, 日本語

    [査読有り]

  • Wakana Azuma, Satoru Nakashima, Eri Yamakita, H Roaki Ishii, Keiko Kuroda

    Recent studies in the tallest tree species suggest that physiological and anatomical traits of tree-top leaves are adapted to water-limited conditions. In order to examine water retention mechanism of leaves in a tall tree, infrared (IR) micro-spectroscopy was conducted on mature leaf cross-sections of tall Cryptomeria japonica D. Don from four different heights (51, 43, 31 and 19 m). We measured IR transmission spectra and mainly analyzed OH (3700-3000 cm-1) and C-O (1190-845 cm-1) absorption bands, indicating water molecules and sugar groups, respectively. The changes in IR spectra of leaf sections from different heights were compared with bulk-leaf hydraulics. Both average OH band area of the leaf sections and leaf water content were larger in the upper-crown, while osmotic potential at saturation did not vary with height, suggesting higher dissolved sugar contents of upper-crown leaves. As cell-wall is the main cellular structure of leaves, we inferred that larger average C-O band area of upper-crown leaves reflected higher content of structural polysaccharides such as cellulose, hemicellulose and pectin. Infrared micro-spectroscopic imaging showed that the OH and C-O band areas are large in the vascular bundle, transfusion tissue and epidermis. Infrared spectra of individual tissue showed that much more water is retained in vascular bundle and transfusion tissue than mesophyll. These results demonstrate that IR micro-spectroscopy is a powerful tool for visualizing detailed, quantitative information on the spatial distribution of chemical substances within plant tissues, which cannot be done using conventional methods like histochemical staining. The OH band could be well reproduced by four Gaussian OH components around 3530 (free water: long H bond), 3410 (pectin-like OH species), 3310 (cellulose-like OH species) and 3210 (bound water: short H bond) cm-1, and all of these OH components were higher in the upper crown while their relative proportions did not vary with height. Based on the spectral analyses, we inferred that polysaccharides play a key role in biomolecular retention of water in leaves of tall C. japonica.

    OXFORD UNIV PRESS, 2017年10月01日, Tree physiology, 37 (10), 1367 - 1378, 英語, 国際誌

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Sawa Himeno, Wakana Azuma, Koichiro Gyokusen, H. Roaki Ishii

    Compared with stem water storage, leaf water storage is understudied although it may be important for alleviating water stress by contributing quickly and directly to transpiration demand. To quantify the relative contribution of stem versus leaf water storage to daily water deficit, we measured diurnal changes in transpiration rate, sap-flow velocity and stem radius of 10-year-old Cryptomeria japonica D. Don trees. We assumed that the duration of time lags between transpiration rate and sap-flow velocity reflected stored water in the stem and leaf, and that stem volume change represented water content of elastic tissue. The relationship between fresh mass and water potential of the whole tree indicated that the study trees had capacity to store, on average, 91.4 ml of water per kg fresh mass at turgor loss. Leaves, sapwood and elastic tissue contributed around 51%, 29% and 20% of stored water, respectively. During morning, transpiration rates were higher than sap-flow velocity suggesting depletion of stored water. During the first 2 h after onset of transpiration, stored water contributed more than 100% of whole-tree transpiration. Depletion of leaf water (P-Leaf) and sapwood water (P-Sap) coincided with the onset of transpiration and became maximum around 15:00 h. Depletion of elastic tissue water (P-Elastic) lagged behind that of P-Leaf and P-Sap by 1-2 h, indicating that replenishment of stored water occurs late in the day when low leaf water potentials resulting from daytime transpiration drive water uptake. Maximum depletion of P-Leaf was about 1-3 times and 5-10 times that of P-Sap and P-Elastic, respectively. The contribution of P-Leaf to total daily transpiration was 5-8%, while those of P-Sap and P-Elastic were 3-4% and 0.7-1%, respectively. Our results suggest the importance of leaf water storage in maintaining daily transpiration in young C. japonica trees.

    OXFORD UNIV PRESS, 2017年10月, TREE PHYSIOLOGY, 37 (10), 1394 - 1403, 英語, 国際誌

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Ayumi Shiraki, Wakana Azuma, Keiko Kuroda, H Roaki Ishii

    Cupressoid (scale-like) leaves are morphologically and functionally intermediate between stems and leaves. While past studies on height acclimation of cupressoid leaves have focused on acclimation to the vertical light gradient, the relationship between morphology and hydraulic function remains unexplored. Here, we compared physiological and morphological characteristics between treetop and lower-crown leaves of 100-year-old Chamaecyparis obtusa Endl. trees (~27 m tall) to investigate whether height-acclimation compensates for hydraulic constraints. We found that physiological acclimation of leaves was determined by light, which drove the vertical gradient of evaporative demand, while leaf morphology and anatomy were determined by height. Compared with lower-crown leaves, treetop leaves were physiologically acclimated to water stress. Leaf hydraulic conductance was not affected by height, and this contributed to higher photosynthetic rates of treetop leaves. Treetop leaves had higher leaf area density and greater leaf mass per area, which increase light interception but could also decrease hydraulic efficiency. We inferred that transfusion tissue flanking the leaf vein, which was more developed in the treetop leaves, contributes to water-stress acclimation and maintenance of leaf hydraulic conductance by facilitating osmotic adjustment of leaf water potential and efficient water transport from xylem to mesophyll. Our findings may represent anatomical adaptation that compensates for hydraulic constraints on physiological function with increasing height.

    OXFORD UNIV PRESS, 2017年10月01日, Tree physiology, 37 (10), 1327 - 1336, 英語, 国際誌

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • ブナの葉における形態的可塑性の地域間差

    堀川 慎一郎, 石井 弘明, 新良貴 歩美, 明貝 直晃, 東 若菜

    応用森林学会, 2017年08月, 森林応用研究 = Applied forest science, 26 (2), 1 - 7, 日本語

    [査読有り]

  • Shinichi Tatsumi, Takayuki Ohgue, Wakana Azuma, Veera Tuovinen, Yume Imada, Akira S. Mori, Goran Thor, Asa Ranlund

    Tree hollows often harbor animals and microorganisms, thereby storing nutritive resources derived from their biological activities. The outflows from tree hollows can create unique microenvironments, which may affect communities of epiphytic organisms on trunk surfaces below the hollows. In this study, we tested whether the species richness and composition of epiphytic bryophytes (liverworts and mosses) and lichens differ above and below tree hollows of Aria japonica and Cercidiphyllum japonicum in a Japanese temperate forest. The species richness of epiphytic bryophytes and lichens did not differ above and below hollows; however, the species composition of bryophytes differed significantly above and below hollows. Indicator species analyses showed that the moss species Anomodon tristis and the liverwort species Porella vernicosa were significantly more common below than above hollows, while the liverwort species Radula japonica and four lichen species, including Leptogium cyanescens, occurred more frequently above than below hollows. Our results highlight that tree hollows can produce unique microenvironments on trunk surfaces that potentially contribute to the maintenance of epiphytic diversity on a local scale.

    SPRINGER JAPAN KK, 2017年07月, ECOLOGICAL RESEARCH, 32 (4), 503 - 509, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • ヒノキの樹液流動の日変化パタンにおける垂直変異と幹貯留水

    東若菜, 鶴田健二, 吉村謙一, 勝山正則, 小杉緑子

    2017年04月30日, 樹木医学研究, 21 (2), 81‐82, 日本語

  • 石井 弘明, 東 若菜, 新良貴 歩美, 黒田 慶子

    高木における水輸送は,長距離輸送によって生じる通水抵抗に加えて,重力による静水圧の影響を受けるため,梢端部では生理機能や形態形成が抑制され,樹高成長が制限されると考えられてきた。木部の水透過性は力学的支持や水ストレス耐性と機能的トレードオフ関係にあるだけでなく,気孔からのCO2 吸収制限や物質配分を介して光合成生産にも影響する。光資源が豊富な梢端部では高い光合成生産が期待できるため,水分通道制限に対する適応・順化・補償メカニズムの存在が示唆されてきた。近年の研究から,高い水透過性と水ストレス耐性を実現する木部細胞の構造や,高さに対する様々な適応・順化反応,水分通道制限を補償する貯水機能など,新たな知見が明らかになった。さらに,個体内の通水構造が可塑的に変異すること,木部の水透過性が短期的に変化することが明らかになった。その結果,高木の通水構造は,抵抗だけが連なった単純な回路ではなく,ブレーカーのような安全装置やコンデンサーのような貯留装置などを含む複雑な水輸送経路であることがわかってきた。更なる研究の発展により,高木の通水構造の全体像が明らかになり,総合的な理解が進むことが期待される。

    日本森林学会, 2017年04月, 日本森林学会誌, 99 (2), 74 - 83, 日本語

    [査読有り]

  • 新良貴 歩美, 東 若菜, 石井 弘明

    樹木医学会, 2017年01月, 樹木医学研究, 21 (1), 22 - 23, 日本語

    [査読有り]

  • Wakana Azuma, H. Roaki Ishii, Katsushi Kuroda, Keiko Kuroda

    Springer Verlag, 2016年06月01日, Trees - Structure and Function, 30 (3), 1019, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Azuma, Wakana, Ishii, H. Roaki, Kuroda, Katsushi, Kuroda, Keiko

    The tallest trees of Cryptomeria japonica occur in climatic regions similar to the world's tallest trees. We hypothesized that tall C. japonica trees would have evolved adaptive mechanisms to overcome height growth limitation. Here, we focused on foliar water storage, a mechanism recently discovered in Sequoia sempervirens. In C. japonica, leaf water potential at turgor loss did not change with height or light availability, while leaf hydraulic capacitance and succulence (water content per leaf surface area) increased, suggesting hydraulic compensation. Plasticity of leaf morphology could contribute to avoiding negative effects of height on photosynthesis. We also focused on the structure and function of transfusion tissue in leaves and its role in water storage and supply. Cross-sectional area of transfusion tissue increased with height, whereas that of xylem was constant. We confirmed that water flowed from vascular bundle to mesophyll via the transfusion tissue. Cryo-scanning electron microscopy images of leaf cross sections showed that transfusion cells were flattened, but not fully dehydrated when leaf water potential decreased in situ and by experimental dehydration, and cell deformation was more marked for treetop leaves than for lower-crown leaves. The shape of transfusion cells recovered at predawn as well as after experimental rehydration. As in S. sempervirens, transfusion tissue of C. japonica may function as a hydraulic buffer, absorbing and releasing water according to leaf water status. Anatomical and hydraulic properties contributing to foliar water storage may be an adaptive mechanism acquired by tall Cupressaceae trees to overcome the hydraulic constraints on physiological function with increasing height.

    SPRINGER HEIDELBERG, 2016年02月, TREES-STRUCTURE AND FUNCTION, 30 (1), 141 - 152, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • 小宅 由似, 今西 純一, 堀田 佳那, 東 若菜, 田中 伸一, 石原 一哉, 柴田 昌三

    既存の森林表土を不撹乱のまま法面緑化に利用する「表土マット移植工法」が施工された切土法面の,13年経過時点での成立植生を評価した。当該法面では樹高成長が優れなかったが,これは根系成長が表土マット内に制限されていることが一因であると考えられた。一方で,全植被率は90 %と高く,法面侵食も確認されておらず,遷移の進行が確認された。表土マットに含まれる根株から,コバノミツバツツジなどのアカマツ林構成種が萌芽再生していた。またアカマツを含む木本種の侵入が確認され,現段階ではアカマツ主体の群落が成立していた。以上より,当該法面における表土マット移植工法の自然回復緑化工としての有用性が確認された。

    日本緑化工学会, 2016年, 日本緑化工学会誌, 42 (1), 15 - 20, 日本語

  • Takeshi Sasaki, Shota Jikumaru, Wakana Azuma, Keiko Kuroda, Hiroaki Ishii

    The larvae of Japanese gypsy moth (JGM, Lymantria dispar japonica) are highly polyphagous and considered a serious pest that cause significant ecological and economic losses in forests. Monitoring of egg masses is important to prevent large outbreaks of JGM from occurring in their native range. To investigate oviposition site selection by JGM, we analyzed the occurrence and spatial distribution of egg masses across various evergreen tree species within a secondary forest dominated by evergreen broad-leaved trees in western Japan, following a large outbreak. Egg masses were concentrated on the abaxial surfaces of the leaves of a few evergreen tree species. There was a strong preference for Camellia japonica L., on which more than 75% of the egg masses were found. Egg masses were only found on evergreen tree species with large leaves (leaf area >10 cm(2) and leaf dry mass >0.1 g). The spatial distribution of egg masses were clustered at scales around 1-2 m. For effective monitoring of JGM egg masses in warm-temperate evergreen broad-leaved forests of Japan, the abaxial surfaces of the most abundant evergreen broadleaved trees with large leaves should be checked. If egg masses are found, it is likely that nearby trees of the same species will also have egg masses. Large trees should be checked thoroughly for occurrence of multiple egg masses.

    TAYLOR & FRANCIS LTD, 2016年, FOREST SCIENCE AND TECHNOLOGY, 12 (3), 130 - 136, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Kana Hotta, Hiroaki Ishii, Takeshi Sasaki, Naoko Doi, Wakana Azuma, Yui Oyake, Junichi Imanishi, Hironobu Yoshida

    To integrate human-disturbed hillslopes with the regional landscape, natural forest restoration has become an important objective of hillslope re-vegetation in Japan. At Kobe Municipal Sports Park (KMSP), seedlings of native species were planted in 1980 to restore semi-natural secondary forest (satoyama) in an urban setting. Here, we present 21 years of stand dynamics based on vegetation surveys conducted in 1992, 2000, and 2013 in two research plots (control and managed) at KMSP in relation to a reference forest to evaluate management effects and restoration success. Total basal area continued to increase in both the plots, but diameter-growth decreased in the control plot, whereas it continued to increase in the managed plot, which had been thinned by volunteers. In the control plot, which was planted at higher initial density than the managed plot, Quercus phillyraeoides (evergreen, mid-canopy tree) dominated the single-layered canopy and vertical development was delayed. In the managed plot, Quercus serrata (deciduous, canopy tree) dominated the upper canopy layer and evergreen broadleaved trees dominated the mid- to lower-canopy layers, resulting in a vertically well-developed canopy similar to the reference forest. The basal area of Robinia pseudoacacia decreased due to shading by evergreen trees, whereas that of Nerium oleander, an exotic species, had increased in the control plot. Ordination results indicated that vegetation of the control plot was diverging away from the reference forest, whereas thinning had directed the managed plot toward it. Our results confirm that simultaneously planting seedlings of native species does not lead to natural forest stand structure. In the future, adaptive management, such as periodic thinning, removal of shade-tolerant, exotic species and enrichment planting of native species, will be needed to integrate forest restoration sites with the surrounding mid-successional, secondary forest. (C) 2015 Elsevier GmbH. All rights reserved.

    ELSEVIER GMBH, URBAN & FISCHER VERLAG, 2015年, URBAN FORESTRY & URBAN GREENING, 14 (2), 309 - 314, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • Ishii, H. Roaki, Azuma, Wakana, Kuroda, Keiko, Sillett, Stephen C.

    1. The constraint on vertical water transport is considered an important factor limiting height growth and maximum attainable height of trees. Here, we show evidence of foliar water storage as a mechanism that could partially compensate for this constraint in Sequoia sempervirens, the tallest species. 2. We measured hydraulic and morpho-anatomical characteristics of foliated shoots of tall S.sempervirens trees near the wet, northern and dry, southern limits of its geographic distribution in California, USA. 3. The ability to store water (hydraulic capacitance) and saturated water content (leaf succulence) of foliage both increased with height and light availability, maintaining tolerance of leaves to water stress (bulk-leaf water potential at turgor loss) constant relative to height. 4. Transverse-sectional area of water-storing, transfusion tissue in leaves increased with height, while the area of xylem tissue decreased, indicating increasing allocation to water storage and decreasing reliance on water transport from roots. 5. Treetop leaves of S.sempervirens absorb moisture via leaf surfaces and have potential to store more than five times the daily transpirational demand. Thus, foliar water storage may be an important adaptation that helps maintain physiological function of treetop leaves and hydraulic status of the crown, allowing this species to partially compensate for hydraulic constraints and sustain turgor for both photosynthesis and height growth.

    WILEY, 2014年10月, FUNCTIONAL ECOLOGY, 28 (5), 1087 - 1093, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • 東 若菜, 岩崎 絢子, 大杉 祥広, 石井 弘明

    都市近郊の孤立林や放棄林ではしばしば偏向遷移が問題視されるが,遷移の方向は周辺の景観によって異なると考えられる。本研究では耕作地および照葉樹林(コジイ自然林およびウバメガシ二次林)に隣接する管理放棄された落葉広葉樹林(コナラ二次林)において,5年間の林分構造の変化および林縁効果を調べた。二次林では5年間で常緑樹の個体密度および胸高断面積合計が増加し,胸高直径の小さい落葉樹が枯死した。また,耕作地に面した林縁から林内に向かって,常緑樹のサイズ,個体密度および胸高断面積合計が大きくなり,落葉樹の枯死率が高くなった。進界木の多くは鳥散布型種であったが,半数以上が近接するコジイ自然林の構成種であり,定着パターンが林縁に集中していなかった。そして,緑化木や外来種の侵入はなかったことから,二次林は偏向遷移していないと考えられる。今後は林内から林縁に向かって常緑樹の拡大が進み,耐陰性の高い常緑広葉樹が低木層で増加し,近接する照葉樹林に類似した林分構造へ変化すると予想される。種子供給源となる成熟林が近隣に存在する景観内では,放棄された孤立林であっても偏向遷移が起きにくいと考えられる。

    日本森林学会, 2014年, 日本森林学会誌, 96 (2), 75 - 82, 日本語

    [査読有り]

  • Hiroaki Ishii, Wakana Azuma, Eri Nabeshima

    Because of their overwhelming size over other organisms, trees define the structural and energetic properties of forest ecosystems. From grasslands to forests, leaf area index, which determines the amount of light energy intercepted for photosynthesis, increases with increasing canopy height across the various terrestrial ecosystems of the world. In vertically well-developed forests, niche differentiation along the vertical gradient of light availability may promote species coexistence. In addition, spatial and temporal differentiation of photosynthetic traits among the coexisting tree species (functional diversity) may promote complementary use of light energy, resulting in higher biomass and productivity in multi-species forests. Trees have evolved retaining high phenotypic plasticity because the spatial/temporal distribution of resources in forest ecosystems is highly heterogeneous and trees modify their own environment as they increase nearly 1,000 times in size through ontogeny. High phenotypic plasticity may enable coexistence of tree species through divergence in resource-rich environments, as well as through convergence in resource-limited environments. We propose that the breadth of individual-level phenotypic plasticity, expressed at the metamer level (leaves and shoots), is an important factor that promotes species coexistence and resource-use complementarity in forest ecosystems. A cross-biome comparison of the link between plasticity of photosynthesis-related traits and stand productivity will provide a functional explanation for the relationship between species assemblages and productivity of forest ecosystems.

    SPRINGER JAPAN KK, 2013年03月, ECOLOGICAL RESEARCH, 28 (2), 191 - 198, 英語

    [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)

  • 東 若菜, 仲尾 公平, 橋本 光司, 石井 弘明

    クスノキは多くの社寺林に植栽されており,天然記念物指定を受けた巨樹や地理的に特異な樹林を構成する遺伝資源として貴重であるため,その保護が必要であると考えられる。そこで,本研究ではクスノキ老木の挿木による更新の可能性を検討するため,挿木苗の生理・形態特性を調査し,実生苗との比較を行った。推定樹齢100 年以上のクスノキの老木から採取した3 年生の挿木苗の生存率は10% 程度であった。挿木苗は親木由来の形態特性を保持していたものの,発根後は実生苗よりも旺盛な初期成長を示した。葉の光合成速度は挿木苗のほうが実生苗よりも早い時期に高い値を示し,葉の耐乾性は挿木苗のほうが実生苗よりも高かった。以上の結果から,必要な本数の挿木苗を確保することができれば,クスノキ老木の更新が可能であることが示唆された。

    日本緑化工学会, 2011年08月31日, 日本緑化工学会誌 = Journal of the Japanese Society of Revegetation Technology, 37 (1), 21 - 25, 日本語

MISC

  • W.A. Azuma, Y. Kosugi, K. Tsuruta, M. Lion

    International Society for Horticultural Science (ISHS), 2020年12月, Acta Horticulturae, (1300), 105 - 112

    [査読有り]

    記事・総説・解説・論説等(国際会議プロシーディングズ)

  • Methane emission from woody stem and its potential impact on atmospheric methane budget

    K. Takahashi, A. Sakabe, M. Itoh, W. Azuma, M. Tateishi, M. Ataka, Y. Kosugi

    2019年09月06日, IGAC小委員会およびiLEAPS/IGAC-Japan合同研究集会, 英語

    [招待有り]

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)

  • Hydraulic characteristics and water storage of Japanese cypress using sap flow rate and water potential measurements

    Mai Kamakura, Kenji Tsuruta, Wakana Azuma, Naoki Inoue, Yoshiko Kosugi

    2019年09月, AsiaFlux2019 Conference Proceedings, 153 - 153, 英語

    記事・総説・解説・論説等(国際会議プロシーディングズ)

  • Contribution of whole-tree water storage to daily transpiration in conifer trees

    Wakana A. Azuma, Sawa Himeno, Koichiro Gyokusen, Hiroaki Ishii, Takeshi Nakajima, Yoshiko Kosugi, Kenji Tsuruta, Mai Kamakura, Kenichi Yoshimura, Makiko Tateishi

    2019年09月, AsiaFlux2019 Conference Proceedings, 154 - 154, 英語

    記事・総説・解説・論説等(国際会議プロシーディングズ)

  • 東 若菜, 鎌倉 真依, 矢原 ひかり, 牧田 直樹

    樹木の生存境界である森林限界は、低温、乾燥および冬季の土壌凍結などにより樹木にとって水利用が厳しい環境である。本研究では、樹木が高標高にどのように適応し生育しているかを明らかにするため、乗鞍岳2500m付近の森林限界に優占する落葉広葉樹(ナナカマド、ダケカンバ)および常緑針葉樹(オオシラビソ、ハイマツ)4樹種の水分生理特性および光合成特性を調べた。ナナカマド、オオシラビソは日中気孔を大きく開かず水分保持的な応答を示した一方で、ダケカンバ、ハイマツは高い気孔コンダクタンスを維持して水消費的な応答を示した。ナナカマドは4種のうち最も水ストレスの影響を受けており、葉の浸透調節による適応がみられた。オオシラビソは葉や幹の貯留水によって水利用のインバランスを調節している可能性がある。ダケカンバは土壌―葉間の通水コンダクタンスが高いことにより蒸散が維持されることが示唆された。ハイマツは失水に強い葉を持ち、また高い通水コンダクタンスや水ポテンシャルによる駆動力から蒸散が維持されていた。ハイマツのこのような水利用特性は、山岳域における高ストレス環境下でも生育できる適応様式の一つと考えられる。

    日本森林学会, 2019年, 日本森林学会大会発表データベース, 130 (0), 608 - 608, 日本語

  • 矢原 ひかり, 東 若菜, 鎌倉 真依, 牧田 直樹

    山岳域における樹木の生存境界である森林限界は,低温,乾燥および冬季の土壌凍結などにより樹木にとって水利用が厳しい環境である.本研究では,森林限界に生育する樹木の細根系の水吸収・輸送と炭素利用様式を解明するため,乗鞍岳の森林限界である標高2,500mに優占する樹木4種(落葉広葉樹のナナカマド,ダケカンバ,および常緑針葉樹のオオシラビソ,ハイマツ)の細根系の根透水性,日中の水ポテンシャル,呼吸および形態特性を評価した.4樹種の根透水性の値の範囲は1.20~3.34×10-6 m s-1 MPa-1で有意な種間差がみられ,ハイマツが最も高く,次いでナナカマドおよびダケカンバで,オオシラビソが最も低かった.4樹種の日中の水ポテンシャル値の範囲は-0.20~-0.12 MPaであり,種間差はみられなかったが,水ポテンシャルの最小値はハイマツの根で最も低かった.ハイマツの根は,P-V曲線法による予備的な調査結果から浸透調節能が高いことも示唆されており,日中水ポテンシャルを下げることで積極的に吸水を行っている可能性が考えられた.本発表では,呼吸および形態と根水分性の関係性も踏まえて考察する.

    日本森林学会, 2019年, 日本森林学会大会発表データベース, 130 (0), 298 - 298, 日本語

  • Methane emission from the stems of Alnus japonica in riparian wetlands within a temperate forest catchment

    Kenshi Takahashi, Ayaka Sakabe, Masayuki Itoh, Wakana Azuma, Mioko Ataka, Makiko Tateishi, Yoshiko Kosugi

    2018年09月, The 2018 joint 14 th iCACGP quadrennial symposium and 15 th IGAC science conference, 英語

  • ヒノキ細根の水ポテンシャル及び含水率日変化の現地観測

    井上直樹, 東若菜, 鎌倉真依, 小杉緑子

    2018年03月26日, 日本森林学会大会学術講演集, 129th, 142, 日本語

  • 葉の濡れ方が降雨中・直後のヒノキ林CO2・潜熱フラックスに及ぼす影響

    仙福雄一, 小杉緑子, 田中克典, 鶴田健二, 鎌倉真依, 東若菜

    2018年03月26日, 日本森林学会大会学術講演集, 129th, 165, 日本語

  • 水分特性曲線法を用いたヒノキの樹体内貯留量と蒸散への寄与度の評価

    東若菜, 中島健志, 鎌倉真依, 立石麻紀子, 鶴田健二, 吉村謙一, 小杉緑子

    2018年03月26日, 日本森林学会大会学術講演集, 129th, 145, 日本語

  • 鎌倉 真依, 小杉 緑子, 鶴田 健二, 井上 直樹, 東 若菜

    自然条件下での水ストレスの大きさの違いにより、樹木の通導系のどの部位に、どの程度の通水性の変化が生じるのかを詳細に把握するために、滋賀県大津市の桐生水文試験地に生育する60年生ヒノキ個体(樹高23 m, DBH15 cm)を対象に、幹下部、幹上部および主枝にサイクロメータを設置し、2014年7月より水ポテンシャル測定を開始した。並行して、テンシオメータ法による土壌水ポテンシャル測定、グラニエ法による幹下部、幹上部および主枝の樹液流速度の測定も行った。また、二週に一度、樹冠内三高度でLI6400による個葉ガス交換速度測定、プレッシャーチャンバー法による側枝および葉の水ポテンシャル測定を行った。2016年6月からは、二週に一度、プレッシャーチャンバー法により細根の水ポテンシャルを測定した。
    水ポテンシャル値は、水の流れに従い土壌>幹下部>幹上部>主枝>側枝>葉となった。幹および主枝の水ポテンシャルの日変化はVPDの変化とよく一致し、降雨時にはゼロ付近を示した。もっとも長期間測定した幹の水ポテンシャルの季節変化をみると、夏から秋にかけて上昇傾向が見られた。
    土壌-幹-枝-葉の水ポテンシャル差と個葉蒸散速度を用いて、樹体内の通水コンダクタンスを計算すると、土壌―幹および幹―葉の通水コンダクタンスは同程度であった一方で、側枝―葉の通水コンダクタンスは比較すると非常に大きく、この部位には水輸送抵抗が殆どかかっていないことが示された。従って、樹体内の水輸送抵抗は、土壌から幹へ、また幹から主枝へと水が輸送される際に大きいと考えられる。また、幹と樹冠内三高度における葉の通水コンダクタンスを比較すると、上層ほど通水コンダクタンスが大きかった。これは、光が良く当たる上層の葉ほど高い通水性を維持しながら高い光合成速度および気孔開度を実現していることを示している。
    一方、晴天日の朝方に、幹上部の水ポテンシャルは、幹下部よりも約2時間遅れて低下を開始し、夕方の水ポテンシャルの回復も遅れた。同様のタイムラグは樹液流速度の観測結果からも確認された。このことから、ヒノキでは、前日に樹体内に貯留した水を翌日の蒸散に利用していることが示唆された。
    当日の発表では、細根の水ポテンシャル値も加えた樹体各部の通水コンダクタンスを示す。また同試験地内に生育する100年生ヒノキ個体の水利用特性との比較検討も行う予定である。

    水文・水資源学会, 2018年, 水文・水資源学会研究発表会要旨集, 31 (0), 56 - 56, 日本語

  • 小杉 緑子, 高梨 聡, 野口 正二, 伊藤 雅之, 中路 達郎, 鎌倉 真依, 東 若菜, シティ アイシャ, マリアンナ リオン

    熱帯雨林機能の評価は、世界的にも重要な課題と目されており、数々の数値実験や衛星データを使った広域マッピングなどが世界中でおこなわれているが、水の影響を定量評価するのに、数値モデリングによる解析や、年・月単位降水量・土壌水分等との単なる相関解析だけでは不十分である。現地測定に基づくガス交換の動的変動に関する詳細な情報に基づいて生態系の反応特性を定量化する作業が不可欠であるが、そのような情報はこれまで限られてきた。15年に及ぶ連続した生態系フラックスデータを有し且つ情報を発信している熱帯雨林サイトは世界中でわずか数箇所であるが、本研究ではそのうち1つ、半島マレーシアのパソ森林保護区における長期観測を元に、熱帯雨林における蒸発散の恒常性について報告する。

    水文・水資源学会, 2018年, 水文・水資源学会研究発表会要旨集, 31 (0), 54 - 54, 日本語

  • 仙福 雄一, 小杉 緑子, 田中 克典, 鶴田 健二, 鎌倉 真依, 東 若菜

    森林生態系の光合成・蒸発散過程を解明するためには生態系スケールでのCO2/潜熱フラックス観測が重要となる。しかし、フラックス観測に多く使われているオープンパス型分析計では降雨によって欠測が生じるため、葉の濡れの影響については実態が明らかでない。本研究では滋賀県南部の桐生水文試験地において、降雨中・直後でも欠測なく測定できるエンクローズドパス型分析計を用いて降雨中・直後の生態系フラックスの観測、解析を行った。実測値を多層モデルによるシミュレーション結果と比較し、葉の濡れ方について検討したところ、葉の裏側が濡れないと仮定した時の方がより実測値に近いCO2/潜熱フラックスを再現できた。このことから、裏側が濡れにくく、降雨直後の速やかな光合成活動に寄与していると考えられた。オープンパス型分析計で測定した際の降雨による欠測期間の補間方法を検討したところ、無降雨時の日射-CO2フラックスの関係を用いた補間が最も実測に近くなることが明らかになった。また、自作葉面濡れセンサーと生態系CO2/潜熱フラックスの解析から、降雨による葉の濡れが、乾いた直後の光合成・蒸散過程にも影響を与えていると考えられた。

    日本森林学会, 2018年, 日本森林学会大会発表データベース, 129 (0), 383 - 383, 日本語

  • 井上 直樹, 東 若菜, 鎌倉 真依, 小杉 緑子

    樹木にとって根は水を得るための重要な器官であり、根の水ポテンシャルは土壌からの吸水プロセスに大きく寄与するが、野外における実態や特性についてあまりよく知られていない。本研究では、細根の水分生理学的な特性を明らかにするため、滋賀県南部の桐生水文試験地ヒノキ林において、土壌表層から採取したヒノキ細根の水ポテンシャルをプレッシャーチャンバー法を用いて現地観測した。2016年6月から翌年12月までに22回、日中の水ポテンシャルを観測するとともに、2017年10月1日に1~2時間毎に24時間集中観測を行った。並行して葉(プレッシャーチャンバー法)・幹(ステムサイクロメータ法)・土壌(テンシオメータ法)の水ポテンシャルも観測した。また、細根サンプルの水ポテンシャルと相対含水率の関係(水分特性曲線)を測定し、野外で観測した水ポテンシャル日変化から相対含水率の日変化を計算した。さらに、水ポテンシャル勾配と蒸散速度(ポロメータ法)から、根―葉間の通水コンダクタンスの日変化を求めた。細根と葉の水ポテンシャル及び含水率のレンジ、水分特性曲線の比較、細根の水ポテンシャル及び含水率の日変化の結果と、細根の水分生理学的な特性について報告する。

    日本森林学会, 2018年, 日本森林学会大会発表データベース, 129 (0), 291 - 291, 日本語

  • 東 若菜, 中島 健志, 鎌倉 真依, 立石 麻紀子, 鶴田 健二, 吉村 謙一, 小杉 緑子

    ヒノキやスギなどの針葉樹の高木種では、高さにともなう根から葉への水輸送の困難さから気孔開度や炭素固定能の低下が引きおこされると考えられている。これに対し、樹体に貯留されている水が蒸散要求に対して迅速に供給されることで、生じうる水ストレスを緩和することが近年示唆されている。本研究では、滋賀県桐生水文試験地内の樹高6.5~8mのヒノキ3個体を用いて、葉および幹における樹体内貯水量と蒸散への寄与率を評価した。2017年10月の晴れた日に、針葉および幹の木部圧ポテンシャル、蒸散速度、幹の伸縮量、樹液流量の日変化を測定した。その後、立木吸水法により樹液流速から吸水量への換算式を得た。また、単木および針葉の水分特性曲線から木部圧ポテンシャルにともなう各々の貯留水変化量を、幹の収縮量から幹の貯留水変化量を算出した。樹体内貯留水は午前の蒸散要求に応じて消費され、蒸散低下後から明け方にかけて再充填されていた。また、単木の日積算蒸散量に対する貯留水量の寄与率は約20%であった。この貯留水量の約50~80%は葉における貯留水であったことから、葉の貯水性は日変化スケールの単木の水輸送体系に重要であると考えられる。

    日本森林学会, 2018年, 日本森林学会大会発表データベース, 129 (0), 300 - 300, 日本語

  • 樹高100メートルの世界から

    石井弘明, 東 若菜

    2018年, 生物学者、地球をいく(編集 小林真、工藤岳), 日本語

    記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)

  • 樹木を介した土壌圏から大気圏へのメタン放出

    坂部綾香, 高橋けんし, 伊藤雅之, 東若菜, 小杉緑子

    2017年11月, 第362回生存圏シンポジウム「大気―森林―土壌循環ワークショップ」, 日本語

  • 堀川 慎一郎, 明貝 直晃, 新良貴 歩美, 東 若菜, 石井 弘明

    樹木は固着性で長寿かつ巨大な生物であり、今日の樹木の生存繁栄には表現型可塑性を高め、より幅広い環境に適応するという方向への進化に依るところが大きいと考えられる。また表現型可塑性は同種内でも地域変異が見られること、遺伝はその主要因に成り得ず、環境に依るところが大きいということが示唆されている。本研究では日本に広く分布するブナを対象に表現型可塑性の地域変異を明らかにすることを目的とした。計9地域のブナ個体にロープやタワーで登り、樹冠の最上部から最下部まで数ヶ所で葉を採取し、葉の面積、厚さ等の形質について光環境や高さに対する表現型可塑性を調査した。また表現型可塑性の地域変異がどのような環境要因に影響されるのかを推定するために、各調査地の気象条件との関係を解析した。葉の乾燥重は、地域間よりも個体間での表現型可塑性の違いのほうが大きかったことから、各個体の置かれている環境に大きく影響されることが示唆された。一方、葉面積は、平均気温が高い地域ほど表現型可塑性は低くなる傾向がみられた。温暖化により平均気温が上昇した場合、ブナの表現型可塑性が低下し、環境変異に対する耐性の低下に繋がると考えられる。

    日本森林学会, 2017年, 日本森林学会大会発表データベース, 128 (0), 390 - 390, 日本語

  • 井上 直樹, 小杉 緑子, 東 若菜, 吉村 謙一, 鶴田 健二, 鎌倉 真依

    樹木にとって根は水を取り入れるための重要な器官であり、その吸水プロセスについて考えることは生理学的な生存戦略を理解する上で重要である。本研究では、ヒノキの根の吸水に関する特性を実測的に明らかにするため、滋賀県南部の桐生水文試験地ヒノキ林において、土壌表層から採取した細根の日中の水ポテンシャルを、プレッシャーチャンバー法を用いて2016年6月から翌年1月までの間に10回観測するとともに、細根サンプルの水ポテンシャルと相対含水率の関係(水分特性曲線)を測定した。その際の手法についても検討を行った。日中の細根の水ポテンシャルの各日平均値(n=3~10)は-0.01~-0.22MPaであり、葉(n=3~9、-0.56~-1.39MPa)に比べかなり高く、土壌水ポテンシャルの変化(-0.00~-0.04MPa)と対応して変動した。水分特性曲線の比較では、根は葉に比べて飽水時の浸透ポテンシャルは高く、しおれ点時の相対含水率は低く、膨圧の低下に対する相対含水率の低下割合は大きかった。これらの結果から、根は葉よりも吸水に対する浸透ポテンシャルの寄与が小さく、水ポテンシャル変化の小さい範囲で多くの水を吸収する特性をもつと考えられる。

    日本森林学会, 2017年, 日本森林学会大会発表データベース, 128 (0), 375 - 375, 日本語

  • 姫野 早和, 玉泉 幸一郎, 石井 弘明, 東 若菜

    樹木の水輸送において樹体内の貯留水は重要な役割を担うが、その実態に関する研究は少ない。本研究ではスギを対象として貯留量とその内訳を明らかにすること、さらに蒸散による水分消失への貢献度を明らかにすることを目的とした。 10年生スギ3本を供試し、2015年8月10日に針葉の木部圧ポテンシャル(XPP)、蒸散速度、幹の伸縮量および樹液流量の日変化を測定した。翌日供試木を断幹し、立木吸水法により樹液流速から吸水量への換算式を得た。その後供試木は暗黒下で乾燥させながら重量とXPPを測定し、単木のpressure-volume曲線を得た。またP-V曲線の作成と同時に幹の収縮量を測定し、幹貯留水の変化量を得た。 P-V曲線から得られた貯留量は樹体の生重に対し、0-1MPaの範囲で平均7%、0-1.7MPaの範囲で16%であった。貯留量の内訳はいずれのXPPにおいても葉が90%、幹が10%と葉の割合が多かった。蒸散への貯留水の貢献度に関しては、早朝の蒸散開始時においては蒸散量のほとんどを貯留水で補っていたが、時間とともにその割合は低下し、蒸散のピーク以降ではマイナス供給となった。以上のことから、スギでは蒸散開始時に葉の貯留水の供給が重要な役割を担っているといえる。

    日本森林学会, 2016年, 日本森林学会大会発表データベース, 127 (0), 310 - 310, 日本語

  • 石井 弘明, 新良貴 歩美, 東 若菜, 木原 健雄, 黒田 慶子

    高木の樹冠内では光・水分環境が大きく異なり、葉の形態変化が資源獲得に大きく影響する。本研究では、林業上重要なヒノキ樹冠内における鱗状葉の光・水分環境への生理的順化反応を明らかにすることを目的とした。調査対象木は比叡山延暦寺所有の100年生ヒノキ造林地に植栽されたヒノキ3個体である。樹冠最上部と最下部から採取した葉を用い、形態特性として葉面積、葉乾重、分岐数を、生理特性として最大光合成速度、萎れ点の水ポテンシャル、飽水時の浸透圧、細胞の体積弾性率、および水分通導度を測定した。明るい樹冠上部の葉は、樹冠下部より比葉重が高く、葉面積当たり分岐数が多く、最大光合成速度が高かった。また、樹冠上部の葉は樹冠下部より萎れ点の水ポテンシャルが低く、葉面積当たり含水量が多い傾向が見られた。さらに、樹冠上部の葉は樹冠下部より細胞の体積弾性率や飽水時の浸透圧が低かった。水分通導度は樹冠内で一定であった。これらのことから、ヒノキ樹冠上部は光資源が豊富で、葉は光資源の獲得に有利な形態である一方で水ストレスを受けているが、硬い細胞壁による吸水力の向上や水分通導度の維持によって水ストレスに順化していると考えられる。

    日本森林学会, 2016年, 日本森林学会大会発表データベース, 127 (0), 316 - 316, 日本語

  • 東 若菜, 中嶋 悟, 山北 絵理, 石井 弘明, 黒田 慶子

    樹木は高木になるほど、光合成に有利な光環境の良い梢端までの根からの水供給が物理的に困難となる(水ストレス)。近年、樹高50mのCryptomeria japonicaや樹高100mのSequoia sempervirensにおいて、梢端の葉の貯水能が高くなり水ストレスが補償されることが示唆された。しかし、葉の組織中で水分がどのように保持されているかは未解明である。本研究では、顕微赤外分光法をC. japonicaの葉横断切片に適用し、高さにともなう葉の水分及び化学成分を明らかにし、生理学的測定と比較した。葉横断面のスペクトルから得られた水分量(O-H吸収帯面積(3700–3000 cm-1))は高さにともない増加し、生理学的測定と同様の傾向を示した。葉横断面のスペクトルから得られた糖類の量(C-O吸収帯面積(1190–845 cm-1))は高さにともない増加していたが、生理学的測定において葉の浸透調節能は高さによらず一定であった。スペクトルマッピングによって水分・糖類量について葉横断面において分布を可視化でき、梢端の葉では葉肉組織中に水分・多糖類の分布が拡大していた。梢端の葉では多糖類が水分保持に寄与すると考えられる。

    日本森林学会, 2016年, 日本森林学会大会発表データベース, 127 (0), 317 - 317, 日本語

  • ミズナラとプナの林冠木における道管形成および個葉光合成の季節変化とシンクソースバランス

    鍋嶋絵里, 工藤佳代, 東若菜, 石井弘明, 船田良

    2015年03月26日, 日本森林学会大会学術講演集, 126th, 208, 日本語

  • 東 若菜, 石井 弘明

    高木の葉の生理特性は、樹高成長にともない変化する光や水環境に起因して垂直的に変化しうる。また、個体サイズと樹齢は同時に変化するため、生理特性の変化に対する両者の影響の分離は難しい。本研究では、山梨県諏訪森国有林内の最大樹高(約30m)に達した樹齢100年および300年のアカマツ(Pinus densiflora)を対象に、葉の光合成、水分生理、形態特性および組織構造の垂直変化を明らかにし、樹齢の影響を検証するため異なる樹齢間で葉の特性を比較した。300年生アカマツの光合成特性は100年生よりも陰葉的で、葉重あたりのクロロフィル含量および窒素含量が少ないことが要因に考えられた。しおれ点の水ポテンシャルは高さや光環境によらず一定であった。100年生アカマツでは高さや光環境にともない葉の貯水能が増加して膨圧維持能が高く、300年生アカマツでは細胞壁が硬く、葉面積当りの葉乾重(LMA)が100年生よりも大きいことから水分保持能が高いことが示唆された。transfusion tissueや樹脂道の割合は高さや光環境にともない増加し、樹齢による差はなかった。形態や組織構造は環境に適応的に変化する一方、樹齢による差は水分生理や光合成特性にみられた。

    日本森林学会, 2015年, 日本森林学会大会発表データベース, 126 (0), 360 - 360, 日本語

  • 鍋嶋 絵里, 工藤 佳代, 東 若菜, 石井 弘明, 船田 良

    樹幹の木部には葉で稼いだ光合成産物の多くが蓄積される。一方、木部の道管は個体の水輸送を担い、葉での光合成に必要となる。落葉広葉樹では、春先に葉と新しい木部とが形成される。特に、環孔材樹種では春先に形成された当年の孔圏道管が主たる通水を担い、その形成は開葉に先立って開始することが報告されている。これらの樹木では、葉と木部の形成および光合成の季節変化はどのように関連し、進行するのか?本研究ではミズナラとブナの林冠木を用い、葉の展開と最大光合成速度および樹幹の木部形成と木部内の貯蔵デンプンについて季節変化を調べた。
    ミズナラでは展葉完了時期に当年最初の孔圏道管の形成が終了し、この時期の最大光合成速度は低かった。一方、ブナでは展葉の完了が早く、この時期には光合成速度も高かったが木部はまだ形成されていなかった。また、ミズナラはデンプンが当年の木部に見られた一方、ブナではほとんど見られなかった。これらの結果から、春先の炭素のシンク(葉と樹幹木部の形成)とソース(貯蔵養分と葉の光合成産物)の関係は両樹種で異なり、ミズナラの木部形成の炭素シンク能はより強く、貯蔵養分への依存度もより高いことが示唆された。

    日本森林学会, 2015年, 日本森林学会大会発表データベース, 126 (0), 79 - 79, 日本語

  • 巨樹を見る目が変わるー世界一高い木レッドウッド

    東 若菜

    2015年, 山岳雑誌 岳人, 日本語

    記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)

  • 樹病研究最近の動向 : 第126回日本森林学会大会より

    隅田 皐月, 東 若菜

    全国森林病虫獣害防除協会, 2015年, 森林防疫, 64 (4), 15 - 19, 日本語

  • 東 若菜, 石井 弘明

    ヒノキ(Chamaecyparis obtusa)は枝に密着した鱗片状の葉(鱗状葉)が形態的特徴である。樹木は光などの環境条件や高さに応じて樹冠内で葉やシュートの形態が変化するが、鱗状葉という特異的なヒノキの葉が樹冠内でどのように変化するのかを明らかにするため、木曾御嶽山・高知市ノ又山・比叡山にある高齢ヒノキ計8個体(樹高25~33m)を調査した。樹冠内の様々な高さ(33~7m)において枝葉の採取および光環境の測定を行い、枝葉の分岐点を基準として枝葉先端から2分岐までの鱗状葉の形態特性を測定した。葉面積はどの高さでもほぼ同じであったが、乾重は樹冠上部ほど重く、LMA(葉面積当たりの葉乾重)は高さに比例して増加していた。また、LMAは開空度に対して対数関数的に増加していた。鱗状葉の長軸(枝軸方向の長さ)は樹冠上部ほど短かった。また、1分岐までの鱗状葉は幅に対する長軸が樹冠上部ほど短くなっていたが、2分岐目の鱗状葉ではどの高さもほぼ同じであった。ヒノキは鱗状葉の単位で形態的可塑性があり、樹冠下部に比べて光や風や水分など環境条件の変化が激しい樹冠上部においては、適応的に葉が形成されていくことが明らかとなった。

    日本森林学会, 2014年, 日本森林学会大会発表データベース, 125 (0), 323 - 323, 日本語

  • 石井 弘明, 南野 拓也, 堀田 佳那, 東 若菜, 高嶋 敦史, 吉田 茂二郎

    屋久島では江戸時代に強度の伐採が長期的に行われ、その後一斉に更新した約200年生のスギ(高齢木)と当時伐採されなかった樹齢1000年以上のスギ(老齢木)が混在した異齢混交林が存在する。老齢木は樹形不良などの理由で伐採されずに現在まで残存しており、林業的には価値が低い。一方、老齢木には多くの着生植物が存在することから、森林の種多様性に寄与すると考えられる。そこで本研究では、高齢木・老齢木各4個体にロープをかけて登り、着生木本植物群落を調査した。その結果、老齢木に着生する木本植物の種数および個体数は、高齢木の1.8~6倍および5~98倍であった。調査プロット(100m×100m)内の地上と樹上の木本植物の多様度は同程度であったが、老齢木には地上には存在しない固有種のアクシバモドキやヤクシマシャクナゲを含む樹種が5種確認され、地上とは大きく異なる群落構造を示した。本研究の結果から、過去の伐採を免れたlegacy treeとしての老齢木を保護することは、ヤクスギ林の種多様性維持に貢献すると考えられる。

    日本森林学会, 2014年, 日本森林学会大会発表データベース, 125 (0), 587 - 587, 日本語

  • Climbing and Researching the Tallest Trees in Japan.

    Azuma Wakana, Ishii H. Roaki

    2014年, What’s Up? The Newsletter of the International Canopy Network, 英語

    記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)

  • 城田 徹央, 荻野 宏之, 岡野 哲郎, 石井 弘明, 安江 恒, 丸山 一樹, 北原 和樹, 森本 隆弘, 成瀬 栄樹, 川村 奈々, 東 若菜

    60年生ヒノキ人工林に対して行われた強度間伐の影響を,15年後の75年生時に評価した。強度間伐によって低木層から亜高木層が発達したが,そのことにより林床の植生は衰退した。下層植生(亜高木,低木,林床)は現存量で5%を,NPPで18%を占めており,炭素固定機能に大きな貢献をしていると考えられた。下層植生の純一次生産の大半は葉リターに分配されており,土壌への炭素供給が加速化されていることが示唆された。一方で,低木層に発達した64種のうち種子散布を行っているのは11種に過ぎず,現段階では,植物の種多様性が持続されるフェーズにはいたっていないと考えられた。

    日本森林学会, 2013年, 日本森林学会大会発表データベース, 124 (0), 500 - 500, 日本語

  • 石井 弘明, 東 若菜, 犬房 直樹, 荻野 宏之

    日本森林学会, 2011年, 日本森林学会大会発表データベース, 123 (0), L12 - L12, 日本語

講演・口頭発表等

  • 森林再生における外来種の可能性:国内外来種カラマツの役割

    鈴木紅葉, 小林勇太, Rupert SEIDL, Cornelius SENF, 東若菜, 比嘉基紀, 小出大, 小柳知代, 辰巳晋一, 銭深華, 森章

    日本生態学会第67回全国大会, 2020年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 熱帯低地林におけるフタバガキ科高木種の水利用特性

    東若菜, 野口結子, 鶴田健二, 鎌倉真依, 小杉緑子, Marryanna Lion

    第131回日本森林学会大会, 2020年03月, 日本語

    ポスター発表

  • シカによる下層植生採食がミズナラ林冠木の成長と繁殖に及ぼす間接的影響

    長根由紀子, 東若菜, 金子命, 畑中朋子, 宮木雅美, 松山周平

    第131回日本森林学会大会, 2020年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 高木限界に生育する樹木 4 種の細根の水および炭素利用様式

    矢原ひかり, 東若菜, 鎌倉真依, 髙木優哉, 小杉緑子, 牧田直樹

    第131回日本森林学会大会, 2020年03月, 日本語

    口頭発表(一般)

  • 日本各地のブナ集団における葉の形態的可塑性の地理的変異

    石井弘明, 堀川慎一郎, 野口結子, 東若菜

    第131回日本森林学会大会, 2020年03月, 日本語

    シンポジウム・ワークショップパネル(公募)

  • 森林の分断化が陸産出貝類に与える影響

    佐伯いく代, 丹羽慈, 長田典之, 東若菜, 日浦勉

    日本生態学会第67回全国大会, 2020年03月, 英語

    口頭発表(一般)

  • 高木限界に生育する樹木4種の光合成および水利用特性

    鎌倉真依, 東若菜, 高木優哉, 矢原ひかり, 牧田直樹

    日本生態学会第67回全国大会, 2020年03月, 日本語

    口頭発表(一般)

  • 亜高山帯に生育するダケカンバとオオシラビソにおける葉の水分特性の標高間比較

    髙木優哉, 鎌倉真依, 東若菜, 牧田直樹, 矢原ひかり, 岡本瑞輝, 小杉緑子

    日本生態学会第67回全国大会, 2020年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 高木限界の樹木4種における細根の吸水および通水特性

    矢原ひかり, 東若菜, 鎌倉真依, 髙木優哉, 小杉緑子, 牧田直樹

    第50回記念根研究集会, 2019年11月, 日本語

    ポスター発表

  • 同一環境下に生育する産地の異なるスギ3集団における幹の肥大成長と気候との関係

    田邊智子, 東若菜, 仲畑了, 河合清定, 日浦勉

    2019年度「樹木年輪」研究会・2019年度組織と材質研究会秋季シンポジウム, 2019年11月, 日本語

    ポスター発表

  • Functional strategy of lianas Wisteria and Actinidia spp. against drought stress: The role of axial parenchyma and narrow vessels

    Keiko Kuroda, Naoaki Myokai, Wakana Azuma

    XI International workshop on Sap flow, 2019年10月, 英語

    口頭発表(一般)

  • Functional strategy of Cinnamomum camphora to recover embolism and survive the drought condition

    Kano Yamada, Wakana Azuma, Hiroaki Ishii, Keiko Kuroda

    XI International workshop on Sap flow, 2019年10月, 英語

    ポスター発表

  • Time lags between crown and basal sap flows in tropical broadleaf and temperate conifer trees

    Wakana A. Azuma, Yoshiko Kosugi, Tsuruta Kenji

    XI International workshop on Sap flow, 2019年10月, 英語

    口頭発表(一般)

  • Hydraulic characteristics and water storage of Japanese cypress using sap flow rate and water potential measurements

    Mai Kamakura, Kenji Tsuruta, Wakana Azuma, Naoki Inoue, Yoshiko Kosugi

    AsiaFlux2019, 2019年09月, 英語

    ポスター発表

  • Contribution of whole-tree water storage to daily transpiration in conifer trees

    Wakana A. Azuma, Sawa Himeno, Koichiro Gyokusen, Hiroaki Ishii, Takeshi Nakjima, Yoshiko Kosugi, Kenji Tsuruta, Mai Kamakura, Kenichi Yoshimura, Makiko Tateishi

    AsiaFlux2019, 2019年09月, 英語

    ポスター発表

  • 高木の樹高成長における水分生理学的適応

    東若菜

    日本地球惑星科学連合2019年大会, 2019年05月, 日本語

    [招待有り]

    口頭発表(招待・特別)

  • Influence of intermittent seed production on canopy growth and seedling recruitment in Fagus crenata

    Yuko Miyazaki, Yasuaki Akaji, Kazuhiro Yamada, Muneto Hirobe, Keiji Sakamoto, Wakana Azuma, Hiroaki Ishii

    日本生態学会第66回全国大会, 2019年03月, 英語

    シンポジウム・ワークショップパネル(公募)

  • 葉の濡れ方が降雨中・直後のヒノキ林CO2・潜熱フラックスに及ぼす影響

    仙福雄一, 小杉緑子, 田中克典, 鶴田健二, 鎌倉真依, 東若菜

    第129回日本森林学会大会, 2019年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 森林限界の樹木4種における細根水吸収・輸送の解明

    矢原ひかり, 東若菜, 鎌倉真依, 牧田直樹

    第130回日本森林学会大会, 2019年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 森林限界の樹木4種における水利用特性の解明

    東若菜, 鎌倉真依, 矢原ひかり, 牧田直樹

    第130回日本森林学会大会, 2019年03月, 日本語

    ポスター発表

  • Height-related variations of leaf traits reflect strategies for maintaining photosynthetic and hydraulic homeostasis in tall Pinus densiflora trees

    Wakana Azuma, Hiroaki Ishii, Takashi Masaki

    日本生態学会第66回全国大会, 2019年03月, 英語

    シンポジウム・ワークショップパネル(公募)

  • 樹液流および水ポテンシャル測定を用いたヒノキの貯留・通水特性の評価

    鎌倉真依, 東若菜, 鶴田健二, 小杉緑子

    日本生態学会第66回全国大会, 2019年03月, 日本語

    ポスター発表

  • シカによる下層植生の採食はミズナラ林冠木のシュートレベルでの成長と繁殖を抑制する

    長根由紀子, 東若菜, 金子命, 松山周平

    日本生態学会第66回全国大会, 2019年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 都市化によって増えるカタツムリと減るカタツムリ -捕食パラドックスの検証ー

    佐伯いく代, 丹羽慈, 長田典之, 東若菜, 日浦勉

    日本生態学会第66回全国大会, 2019年03月, 英語

    ポスター発表

  • 乗鞍岳森林限界境界における樹木4種の細根形態および水分生理特性

    矢原ひかり, 東若菜, 鎌倉真依, 牧田直樹

    第 49 回根研究集会, 2018年10月, 日本語

    ポスター発表

  • 土壌-根-幹-枝-葉の水ポテンシャル観測によるヒノキの水利用評価

    鎌倉真依, 小杉緑子, 鶴田健二, 井上直樹, 東若菜

    水文・水資源学会2018年度研究発表会, 2018年09月, 日本語

    口頭発表(一般)

  • 熱帯雨林における蒸発散の恒常性について

    小杉緑子, 高梨聡, 野口正二, 伊藤雅之, 中路達郎, 鎌倉真依, 東若菜

    水文・水資源学会2018年度研究発表会, 2018年09月, 日本語

    口頭発表(一般)

  • Large Cryptomeria trees retained after intensive logging functioned as refugia for canopy woody plantsin Yakushima

    Hiroaki Ishii, Takuya Minamino, Wakana Azuma, Kana Hotta, Akira Nakanishi, Yuki Namba, Yuiko Noguchi

    The 8th EAFES (East Asian Federation of Ecological Societies) International Congress, 2018年04月, 英語

    ポスター発表

  • Canopy vascular plant community and arboreal soil characteristics on a large, long-lived Cercidiphyllumjaponicumtreein temperate forest, Japan.

    Wakana Azuma, Akira Nakanishi, Natsuki Komada, Chikae Iwaoka, Yuya Ogawa, Keisuke Nishida, Yuiko Noguchi, Hiroaki Ishii, Mamoru Kanzaki

    The 8th EAFES (East Asian Federation of Ecological Societies) International Congress, 2018年04月, 英語

    ポスター発表

  • 水分特性曲線法を用いたヒノキの樹体内貯留量と蒸散への寄与度の評価

    東若菜, 中島健志, 鎌倉真依, 立石麻紀子, 鶴田健二, 吉村謙一, 小杉緑子

    第128回日本森林学会大会, 2018年03月, 日本語

    ポスター発表

  • ヒノキ細根の水ポテンシャル及び含水率日変化の現地観測

    井上直樹, 東若菜, 鎌倉真依, 小杉緑子

    第129回日本森林学会大会, 2018年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 顕微赤外分光法によるスギ高木の針葉における水分保持メカニズムの解明

    東若菜

    日本生態学会第65回全国大会, 2018年03月, 日本語

    シンポジウム・ワークショップパネル(公募)

  • シカによる下層植生の食害がミズナラのシュート成長に及ぼす影響

    水谷あゆみ, 東若菜, 平井岳志, 石原正恵, 金子命, 高柳敦, 松山周平

    日本生態学会第65回全国大会, 2018年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 芦生研究林内保存木の保全生態学的研究ー着生植物群集と林冠土壌ー

    東若菜, 中西晃, 駒田夏生, 小川裕也, 岩岡史恵, 西田圭佑, 神崎護, 野口結子, 石井弘明

    日本生態学会第65回全国大会, 2018年03月, 日本語

    ポスター発表

  • Seasonal changes of leaf photosynthetic rate, stored starch and vessel formation in shoots and tree stems of two deciduous broad-leaved tree species.

    Eri Nabeshima, Kayo Kudo, Wakana Azuma, Hiroaki Ishii, Ryo Funada

    The 9th PRWAC & IAWS Meeting, 2017年09月, 英語

    ポスター発表

  • Function and structure of leaves contributing to increasing water storage with height in the tallest Cryptomeria japonica trees of Japan

    東若菜

    2017年度日本森林学会授賞式・受賞者講演会, 2017年03月, 日本語

    [招待有り]

    口頭発表(招待・特別)

  • プレッシャーチャンバー法を用いたヒノキ根の水分特性の測定

    井上直樹, 小杉緑子, 東若菜, 吉村謙一, 鶴田健二, 鎌倉真依

    第128回日本森林学会大会, 2017年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 気候条件からみたブナの葉の表現型可塑性

    堀川慎一郎, 明貝直晃, 新良貴歩美, 東若菜, 石井弘明

    第128回日本森林学会大会, 2017年03月, 日本語

    ポスター発表

  • ブナの表現型可塑性とその地域変異

    堀川慎一郎, 石井弘明, 明貝直晃, 東若菜, 新良貴歩美

    日本生態学会第64回全国大会, 2017年03月, 日本語

    ポスター発表

  • Dipterocurpus sublamellatusの高所における葉の水分生理特性

    東若菜, 野口結子, 鶴田健二, 鎌倉真依, 小杉緑子, Marryanna Lion

    日本生態学会第64回全国大会, 2017年03月, 日本語

    ポスター発表

  • コノテガシワ園芸品種における葉枯れは水ストレスが関与している?

    新良貴歩美, 東若菜, 石井弘明

    樹木医学会第21回大会, 2016年11月, 日本語

    ポスター発表

  • ヒノキの樹液流速度の日変化パタンにおける垂直変異と幹貯留水

    東若菜, 鶴田健二, 小杉緑子

    樹木医学会第21回大会, 2016年11月, 日本語

    ポスター発表

  • Whole-tree pressure volume法とデンドロメーター法を用いたスギの貯留水の測定と水輸送におけるその役割

    姫野早和, 玉泉幸一郎, 石井弘明, 東若菜

    第127回日本森林学会大会, 2016年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 100年生ヒノキ鱗状葉の通水性維持機構

    石井弘明, 新良貴歩美, 東若菜, 木原健雄, 黒田慶子

    第127回日本森林学会大会, 2016年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 顕微赤外分光法による高木のスギ針葉の水分保持メカニズムの解明

    東若菜, 中嶋悟, 山北絵里, 石井弘明, 黒田慶子

    第127回日本森林学会大会, 2016年03月, 日本語

    ポスター発表

  • ヒノキ樹冠部における鱗状葉の通水性維持-transfusion tissueの役割

    新良貴歩美, 東若菜, 石井弘明, 黒田慶子

    日本生態学会第63回全国大会, 2016年03月, 日本語

    ポスター発表

  • Whole-tree pressure-volume法によるスギの樹体内貯留水の測定

    姫野早和, 玉泉幸一郎, 東若菜

    日本生態学会第63回全国大会, 2016年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 最大樹高に達した異樹齢アカマツにおける葉の生理特性の比較

    東若菜, 石井弘明

    第126回日本森林学会大会, 2015年03月, 日本語

    ポスター発表

  • ミズナラとブナの林冠木における道管形成および個葉光合成の季節変化とシンクソースバランス

    鍋島絵里, 工藤佳代, 東若菜, 石井弘明, 船田良

    第126回日本森林学会大会, 2015年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 樹上の世界に魅せられて-針葉樹の高木・老木における生理生態学的研究

    東若菜, 石井弘明, 黒田克史, 中嶋悟, 黒田慶子

    日本生態学会第62回全国大会, 2015年03月, 日本語

    シンポジウム・ワークショップパネル(指名)

  • Does adjacent late-successional forest prevent plagiosere of fragmented and abandoned secondary forest in sub-urban Japan?

    Wakana Azuma, Ayako Iwasaki, Yoshihiro Ohsugi, Hiroaki Ishii

    The 1st International Conference on Urban Tree Diversity, 2014年06月, 英語

    口頭発表(一般)

  • 樹冠内の高さにともなうヒノキ鱗片葉の形態変化

    東若菜, 石井弘明

    第125回日本森林学会大会, 2014年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 種多様性を継承するlegacy treeとしてのヤクスギ老齢木の重要性

    石井弘明, 南野拓也, 堀田佳那, 東若菜, 高嶋敦史, 吉田茂二郎

    第125回日本森林学会大会, 2014年03月, 日本語

    ポスター発表

  • ヤクスギ針広混交林における着生植物群落の成立要因

    南野拓也, 東若菜, 石井弘明

    日本生態学会第61回全国大会, 2014年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 自然林再生を目的とした緑化地における植生遷移

    堀田佳那, 東若菜, 南野拓也, 石井弘明, 黒田慶子

    日本生態学会第61回全国大会, 2014年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 秋田スギの梢端葉の水ストレスは貯水機能によって改善される?

    東若菜, 南野拓也, 堀田佳那, 石井弘明, 黒田慶子

    日本生態学会第61回全国大会, 2014年, 日本語

    ポスター発表

  • Leaf anatomy reflects vertical change in water-relations characteristics in the crown of tall Cryptomeria japonica trees.

    Wakana Azuma, Keiko Kuroda, Hiroaki Ishii

    The 8th Pacific Regional Wood Anatomy Conference, 2013年11月, 英語

    ポスター発表

  • セコイアメスギの葉には、高さにともなう水ストレスの影響を緩和する機能があるか?

    東若菜, 黒田慶子, 石井弘明, Stephan C. Sillett

    第63回日本木材学会大会, 2013年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 壮齢ヒノキ人工林の生態系機能に及ぼす強度間伐の影響

    城田徹央, 石井弘明, 安江恒, 丸山一樹, 北原和樹, 森本隆弘, 成瀬栄樹, 川村奈々, 東若菜, 荻野宏之, 岡野哲郎

    第124回日本森林学会大会, 2013年03月, 日本語

    ポスター発表

  • 高木の樹冠における水ストレスと葉の水分生理特性:樹高100 mのセコイアメスギにみられる調節メカニズム

    東若菜, 石井弘明, Stephen C. Sillett

    日本生態学会第60回全国大会, 2013年03月, 日本語

    シンポジウム・ワークショップパネル(公募)

所属学協会

  • 樹木医学会

  • 日本木材学会

  • 日本生態学会

  • 日本森林学会

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 巨樹上の着生植物群集に着目した林冠生態学的研究

    石原正恵, 吉田智弘

    日本生命財団, 日本生命財団研究助成, 2020年10月 - 2021年09月, 研究代表者

  • 高木の水分生理学的適応様式の解明:貯水・通水組織の機能と役割

    東 若菜

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費, 特別研究員奨励費, 京都大学, 2017年04月26日 - 2020年03月31日, 研究代表者

    本研究は、高木や高齢木の特徴ある樹種グループを対象に、高所への新規給水システムの実態把握や枝葉の貯水・通水機能の基盤となる組織構造とその役割の発見を通して、森林生態系を構築する樹木の水分生理学的適応様式を解明することを目標としている。 本年度は、昨年度に引き続き半島マレーシアパソ森林保護区内で隣接して生育する樹高40 mほどのDipterocarpus sablamellatus(DIPTSU)および樹高35 mほどのPtychopyxis caput-medusae(PTYCCA)について、水分生理特性や解剖特性等を測定した。また、幹下部および上部にデンドロメータを設置して、幹直径の放射方向の日変化の観測を始めた。さらに、タイムラプスカメラを樹冠に設置し、展葉・落葉のフェノロジー観測を始めた。 また、特徴ある樹種グループの対象として日本の森林限界域に生育する樹木の水分生理学的適応様式を明らかにするために、長野県の標高2500 m地点に生育する落葉広葉樹(ナナカマド、ダケカンバ)および常緑針葉樹(オオシラビソ、ハイマツ)4樹種について、夏季の水利用特性を評価した。その結果、各樹種ごとの光合成特性や水分生理特性が明らかとなった。なかでも森林限界以上の標高でも生育できるハイマツは、失水に強い葉を持ち、また高い通水コンダクタンスや水ポテンシャルによる駆動力から蒸散が維持されていた。各種の水利用特性は、山岳域における高ストレス環境下でも生育できる適応様式の一つと考えられた。 また、高木種ヒノキを対象に、滋賀県の桐生試験地に生育する60年生および100年生のヒノキ個体の幹の下部と梢端付近に、樹液流センサーおよびサイクロメーターを設置し、幹の貯留水に着目した通水特性の評価をおこなった。その結果、両樹齢ともに、日中の幹貯留水の利用が示唆された。樹齢間比較を行うべく、継続して観測を続けている。

    競争的資金

  • 木部柔細胞類は樹木の水分通導の維持と防御システムにどのように関わっているのか

    黒田 慶子, 石井 弘明, 黒田 克史, 東 若菜

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(B), 基盤研究(B), 神戸大学, 2016年04月01日 - 2019年03月31日

    課題1. 水ストレス時の細胞内現象と樹液流回復への関与 A)木部のエンボリズムによる排水および水流回復時の柔細胞の挙動:クスノキ老大木(樹齢100年以上,樹高25m)の樹幹上部では下部よりも道管直径が小さく,道管分布密度が高かった.上部には大径道管がほとんど存在せず、単位面積当たりの水分通導度が低くかったことから、通水停止によるダメージを低減するような適応的な垂直的変化あることが分かった.つる性で大径道管を持つフジは、多数の軸方向柔細胞と小径道管群が層階状に配列しており、排水後の道管の通水再開に寄与していることを発見した。一方サルナシでは軸方向柔細胞は少数で、道管が排水した後の通水回復はほとんど認められなかった。フジは乾燥環境下でも通導が維持されて生育できるが、サルナシは水ストレス下で通導機能を失い易く水辺に分布すると推測された。 B)樹木の高所における通導の持続性と柔細胞の役割:マレーシアのパソ森林保護区に生育するフタバガキ科高木種で、樹高40mのDipterocarpus sublamellatusおよび樹高30mのPtychopyxis caput-medusaにおいて、葉柄の皮層組織の構成糖分析をおこなった。皮層組織が特に分厚いD. sublamellatusでは中性糖以外のペクチン系多糖などが90%を占めており、この分厚い皮層の柔細胞が特異な水分保持の役割を果たしていることが考えられた。 課題2. 木部柔細胞の二次代謝活性変化と通導阻害の関係 B)二次代謝物質の分泌が水分通導停止にどう繋がるのか:スギ成木における水とミネラル類の移動について、Cryo-SEM/EDXおよびSPring8の放射光X線分析を用いた可視化に取り組んだ。凍結試料を用いた実験の手法を開発注であり、SPring8での実験は次年度も継続して実施する。

  • 芦生研究林内保存木の着生植物群集の保全生態学的研究

    東 若菜

    関西自然保護機構, 2018年度研究助成, 2018年06月 - 2018年12月, 研究代表者

    競争的資金

  • 高木および高齢木の水分生理学的適応様式の解明:貯水・通水機能の組織と役割

    東 若菜

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 研究活動スタート支援, 研究活動スタート支援, 京都大学, 2016年08月26日 - 2018年03月31日

    従来、樹木は高木になるほど根から梢端までの水輸送が物理的に困難となり、梢端部は慢性的な水不足に陥りやすいと考えられてきた。しかし近年、いくつかの針葉樹高木種において梢端部ほど葉の貯水能が高くなることが明らかとなり、水輸送の困難さが補償されていることが示唆されている(Ishii et al. 2014; Azuma et al.2016;Chin and sillett. 2016)。 東南アジア熱帯雨林には突出木が出現するが、マレーシアのパソ森林保護区内に生育する樹高40mほどのフタバガキ科Dipterocarpus sublamellatusには、同一林冠樹種とは異なる高所での特有の給水システムの存在が示唆されていた(福井ら2007)。D. sublamellatusの葉はふくらんだ葉柄をもつことから、蒸散や光合成など水分要求の高い葉に近い場所での貯水・給水システムの可能性を推測し、葉の水分生理学的評価および組織構造の観察を行った。 その結果、D. sublamellatusの葉は高い貯水能を示し、水ポテンシャルは枝では夕方にかけて低下したものの、葉では低下しなかった。また、葉柄の含水比は1日を通して葉身よりも高かった。このことは、D. sublamellatusの葉柄が貯水タンクとなって葉における蒸散などの水分要求度に応じた一時的なインバランスを補償しており、高所の葉への水輸送にかかる負荷を緩和する役割をもつことを示唆している。一方で、幹の木部貯留水の寄与はみられなかった。葉柄の組織構造は皮層が厚く、これが外観におけるふくらみを形成しており、葉柄の高い含水比に寄与していると考えられる。これらの研究成果によって、熱帯高木種D. sublamellatusに特有な高所における給水システムの実態が明らかとなってきた。

  • 芦生研究林内保存木の着生植物群集の保全生物学的研究

    東 若菜

    平成29年度花博記念協会助成金事業, 2017年04月 - 2018年03月, 研究代表者

    競争的資金

  • 植物組織の化学分析および構造解析に関する研究

    東 若菜

    平成28年度京都大学研究連携基盤次世代研究者支援事業, 2016年12月 - 2017年03月, 研究代表者

    競争的資金

  • 針葉樹の樹高成長を規定する生理学的要因の解明

    東 若菜

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費, 特別研究員奨励費, 神戸大学, 2013年04月01日 - 2016年03月31日

    高木の樹高成長は既往の理論的研究から樹冠上部の水ストレスが主要因となり制限されると考えられてきたが、申請者は樹高世界一のセコイアメスギの高所の葉における水ストレスへの適応と樹冠内の葉の水分特性の恒常性を明らかにし、高木の最大樹高の決定機構として「樹冠内水分恒常性仮説」をたてた。これが高木種に普遍的にあてはまるかを検証するため、樹高50mの秋田スギでも樹冠内の様々な高さの葉について形態特性・水分特性・組織構造を測定した結果、同様の樹冠内水分恒常性がみられた。さらに、高所の葉の貯水機能が高くなるメカニズムには、針葉樹に特有のTransfusion組織が日中の水分供給源および再水和時の貯水スペースとして寄与することが示唆された。ヒノキ科高木種においては、高所の葉は根からの吸水よりも貯水性を優先した組織構造の変化によって樹冠内の葉の水分恒常性が維持されることが考えられる(Azuma et al. 2015)。また、葉内の水分生理特性や貯水機構をさらに明らかにするため、葉内の水の物理化学特性に着目して定量化・可視化する技術研究をおこなった。秋田スギの葉の横断面切片を、顕微赤外分光法により葉の内部の化学特性を可視化する手法の検証から取り組み、水分や糖類の定量的データを葉横断切片の分布とあわせて二次元的に可視化することができた。また、スペクトル解析からは葉の水分保持メカニズムの一因として多糖類が寄与する作業仮説が得られた(Azuma et al. in review)。また、樹体全体を用いて作成したWhole-tree pressure-volume(WT-P-V)曲線から樹体内貯留量を求めるため、WT-P-V曲線とシュートP-V曲線の水分特性値を比較した。その結果、10年生スギ個体においては、木部ポテンシャルの低下にともない消失した樹体内貯留水のうち約90%が葉の貯留水であることが試算され、早朝時の個体の水不足の緩和に大きく寄与していることが示唆された。