樹輪幅とδ18O由来の水候学的復元により、イラン北東部山岳林における土壌乾燥と大気乾燥の識別が可能に

乾いた山地の古木が重要な理由

イランの広範な地域では水が乏しく、干ばつは長期化・激化しています。北東部の高山地帯では、たくましいジュニパーが岩だらけの斜面に根を張り、木材の中にこれらの変化する環境条件を静かに記録しています。年輪の細い線や微妙な化学的痕跡を読み解くことで、科学者たちは異なる種類の干ばつがこれらの森林にどのように負荷をかけてきたか、その200年にわたる歴史と将来への示唆を明らかにできます。

乾燥には二種類ある

干ばつが樹木に与える影響は一様ではありません。一つは土壌が乾き、根が十分な水を吸い上げられなくなるタイプです。もう一つは、大気が異常に乾き、地面に水が残っていても葉から水分を強く引き出してしまうタイプです。本研究は、石の多い薄い土壌の上に開けたジュニパー林が広がる北東部の半乾燥地域、ヘザル・マスジェド山地でこれら二種類のストレスに注目しました。限られた気象観測データと世界的な干ばつデータを用い、降水と蒸発を組み合わせた気候指数で表される土壌関連の乾燥と、葉から水を奪う大気の乾き具合を示す大気関連の乾燥を追跡しました。

樹輪が教えてくれること

研究チームは急斜面に沿ってほぼ50本の長寿命ジュニパーを採取し、樹木を殺さずに幹から細いコアを採取しました。各コアから毎年の年輪幅を測定し、ある年に樹木がどれだけ成長したかを示す古典的指標としました。選んだ木材から酸素同位体（δ18O）を抽出して分析したところ、生成期の空気の乾燥度合いに応じて酸素の比率が変化することが分かりました。幅の広い年輪は主に初期成長期の土壌中の水の利用可能量を反映し、酸素の信号は暖かい季節を通じた大気の乾燥をとらえます。年輪幅と酸素変化のそれぞれで200年にわたる記録を構築することで、過去の生育条件を詳細に再現しました。

二世紀にわたる干ばつを再生する

1984年から2020年の現代的な気候記録を手がかりにして、研究者たちは樹木データと二つの干ばつ指標の間に統計的な関係を構築しました。酸素値だけでも暖かい季節の大気乾燥の過去変動を再現するのに十分強い信号を示しました。年輪幅と酸素記録を組み合わせることで、樹木が地中からどれだけの水を引き上げられるかを反映する生育期の土壌乾燥指数も再現できました。これらの復元は過去200年を通じて頻繁に乾燥年が生じていたことを示すと同時に、19世紀後半や20世紀の一部、特に近数十年間にわたる地域の温暖化に伴う厳しい期間が際立っていることも明らかにしました。

どの干ばつが樹木を最も傷めるか

樹木の反応を評価するために、研究者たちは年を大気乾燥、土壌乾燥、または両者に基づいて「深刻な干ばつ」「中程度の干ばつ」「干ばつなし」の3群に分類しました。次にこれらの年の前後で年輪幅を比較しました。成長が最も落ち込んだのは土壌水分が低かった年であり、大気が同時に乾燥しているかどうかにかかわらず影響が大きかったことがわかりました。土壌と大気の両方が乾燥していた年はほぼ同程度の影響を与え、一方で大気だけが乾燥していた年は成長の低下が限定的で短期間にとどまりました。深刻な土壌起因の干ばつの後でも、ほとんどの樹木は約2年ほどでほぼ通常の成長に回復しており、回復力の一端を示すと同時に、これらの森林がどれほど頻繁にストレス下で機能しているかも示しました。

山地林にとっての意味

本研究は、北東イランのジュニパー林にとっての主要な脅威は単により暑く乾いた空気だけではなく、すでに浅い山地土壌からの水分が徐々に失われることにあることを示しています。大気の乾燥は土壌水分が乏しいときに重荷となり、樹木を限界に近づけます。過去50年間で、特に大気が非常に乾いた最も強い干ばつ年の割合が増加しています。これらの森林に依存する土地管理者や地域社会にとっては、侵食防止、地表被覆の改善、乾燥に強い樹種の選定など土壌水分を守る取り組みが、温暖化する気候下でこれらの高地林を維持するうえで重要であることを示唆しています。

引用: Foroozan, Z.P., Mazaherifar, M.H., Aryal, S. et al. Tree-ring width and δ¹⁸O-derived hydroclimatic reconstructions allow a distinction between soil and atmospheric drought in the Mountain Forests of Northeastern Iran. Sci Rep 16, 15601 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-52364-3

キーワード: 樹輪, 干ばつ, ジュニパー林, イランの気候, 土壌水分