地球の気温が上昇し、干ばつが深刻化するにつれ、かつて気候変動との戦いの不動の味方と考えられていた樹木が、炭素吸収源としての役割を果たすのに苦戦している。ペンシルベニア州立大学の研究者たちが率いる研究によると、気温が高く乾燥した気候では、樹木は二酸化炭素を吸収するどころか、大気中に放出しているというのである。

樹木は光合成によってCO2を吸収し、成長の燃料とすることで、天然の炭素吸収源として機能している。しかし、高温や水不足といったストレスの多い条件下では、樹木は光呼吸と呼ばれるプロセスを行い、炭素を蓄積する代わりに大気中に放出する。ペンシルベニア州立大学のマックス・ロイド助教授（地球科学）は、「温暖で乾燥した気候の樹木は、呼吸の代わりに咳をしているようなものだ」と、この現象を例えた。

米国科学アカデミー紀要に掲載されたペンシルベニア州立大学の研究チームは、このようなストレス条件下では光呼吸の割合が最大で2倍になることを示している。この問題の核心は、日中の平均気温が華氏68度を超えたときに始まる。このしきい値を超えると、亜熱帯気候の樹木はCO2を空気中に戻すようになり、気温がさらに上昇するとさらに悪化する。

この研究は、炭素隔離における植物の役割について、重要な誤解を浮き彫りにしている。人類が排出するCO2の約25％を吸収している植物は、気候が温暖化するにつれて、その割合が減少する可能性がある。ロイドは、「世界は温暖化し、植物はCO2を吸収しにくくなる」と警告している。

この研究の革新的な点は、光呼吸のトレーサーとして樹木の組織同位体を用いたことである。これらの同位体は、原子の異なる「フレーバー」のようなもので、研究チームは、さまざまな気候の木材サンプルの特定のメトキシル同位体の「フレーバー」のレベルを調べることで、光呼吸の傾向を観察することができた。驚くべきことに、この方法は、将来の気候で樹木がどのようになるか、また過去の環境条件に樹木がどのように対応したかを予測する扉を開くものである。

この研究は、炭素吸収源としての森林の役割を理解する上で、より広範な意味を持つ。大気中の二酸化炭素量が過去360万年以上観測されたことのない高さに達する中、この研究は、植物による二酸化炭素の吸収を減少させる可能性を強調するものである。ロイド博士の研究チームは現在、地質学的な時間スケールで気候に対する植物の反応についての仮説を検証するため、化石化した木材の光呼吸率を調査することを目指している。

「私は地質学者で、過去を研究しています。ですから、気候が現在とは大きく異なっていた時代に、このサイクルがどのように機能していたのかという大きな疑問に興味を持つのであれば、生きている植物を使うわけにはいきません。私たちの未来がどのようなものであったかをよりよく理解するためには、数百万年前にさかのぼる必要があるかもしれません。」

この研究は、気候条件が変化する中で森林が炭素を蓄積する能力について懸念を示している他の研究を補完するものである。例えば、気候変動が海洋林や世界最大の陸上炭素吸収源であるアマゾンに与える影響は、ますます明らかになってきている。2023年にアマゾンで発生した干ばつは、人為的な気候変動によるもので、山火事とその後の生態学的ストレスにつながり、森林の炭素貯蔵能力の潜在的な変化を示唆している。

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