基本情報

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森 茂太

MORI Shigeta


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教授

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0235-28-2943

専門分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 森林科学

出身大学 【 表示 / 非表示

  • 信州大学  理学部  生物学科

    1982年03月,卒業

出身大学院 【 表示 / 非表示

  • 名古屋大学  農学研究科  林学専攻

    博士課程,1987年03月,単位取得満期退学

取得学位 【 表示 / 非表示

  • ヒノキ林木個体の器官機能量(呼吸 光合成速度)特性に関する研究,名古屋大学,1992年02月

学外略歴 【 表示 / 非表示

  • 独立行政法人森林総合研究所四国支所 育林技術研究室,研究員,1988年04月 ~ 1992年03月

  • 国際協力事業団 インドネシア、ムラワルマン大学熱帯林再生研究所,研究員,1992年03月 ~ 1994年03月

  • 森林総合研究所北海道支所 樹木生理研究室,主任研究員,1994年04月 ~ 1998年03月

  • 独立行政法人森林総合研究所東北支所 育林技術研究グループ,室長,1998年04月 ~ 2008年03月

  • 独立行政法人森林総合研究所 植物生態研究領域 個体生理研究チーム,室長,2008年03月 ~ 2013年03月

所属学会・委員会 【 表示 / 非表示

  • 日本生態学会

  • 日本森林学会

  • 日本熱帯生態学会

  • 東北森林科学会

  • 根研究学会

 

研究テーマ 【 表示 / 非表示

  •   樹木は幾多の環境変動を乗り越え進化の果てに巨大化し、今の地球環境を支えています。しかも、長い時間をかけて種子から巨木まで10の12乗倍の重さにまで成長し、この幅はすべての生物中で最大です。一方で、環境は常に変動しつづけ、さら野外では必ず空間的に不均一です。このため安全な環境に避難できない植物個体の生理学的可塑性は大きく、ひいてはストレスに対して高い復元力を持ちます。この力で個体は環境変動の波を超えて柔軟に成長し、進化してきました。ここに樹木巨大化、長寿命の秘密があるのです。さらに重要な点は、野生植物は同種であっても個性が豊かな(個体間差が大きい)ことです。こうした個体間差は適応・進化の原動力であり、生態系の持続性の原点だと思います。

    ここ鶴岡では、ユニークな個体生理学の実測手法を用いて、水中から陸上へ適応進化した植物の柔軟な生き方を理解し、さらに生態系の多様性と持続性のメカニズムにまで踏み込み、これを活かしてみたいと願っています。

    1)実生から巨木まで幅広く植物個体全体の生理学的な特徴を比較することで、わざわざ巨大になる樹木成長の秘密をさぐっています。
    2)菌類、コケ類、シダ類から樹木まですべての植物個体(呼吸)を網羅的に実測比較し、進化と生態系を結びつける研究を目指します。調査地は熱帯降雨林からシベリアにまで及びます。
    3)微生物感染で起こる植物個体全体の生理的なフトをしらべて、植物の適応と進化を検討します。
    4)個体生理情報から森林生態全体の機能を評価します。
    5)個体生理学的研究を森林施業や植物栽培などに役立てたいと考えています。

研究経歴 【 表示 / 非表示

  • シベリアカラマツ林の個体呼吸の研究,1996年04月 ~ 1999年03月

    個体呼吸、 シベリア

  • 人工林の施業に関する研究,1988年04月 ~ 1993年03月

    施業

  • 熱帯降雨林の再生研究,1992年03月 ~ 1994年03月

    持続性、 熱帯降雨林、 外生菌根菌

  • 植物と菌類の生理学的相互作用,1998年04月 ~ 継続中

    生理学的相互作用

  • 青森ヒバの巣植えによる省力化・高品質材の生産,2002年04月 ~ 継続中

    ヒバ

論文 【 表示 / 非表示

  • Mixed-power scaling of whole-plant respiration from seedlings to giant trees. ,Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America., 107 1447-1451,2010年01月

    共著

  • Distributional (In)Congruence of Biodiversity–Ecosystem Functioning. ,Advances in Ecological Research, 46 1-88,2012年12月

    共著

  • A Biomass and Allometry databese for woody plants,Ecology ,96 1445,2015年05月

    共著

  • Catechin production in roots of Thujopsis dolabrata var. hondai in soils on Mt. Hayachine with high Ni concentrations,Plant root,9 70-78,2015年

    共著

  • Microhabitat locality allows multi-species coexistence in terrestrial plant communities,Scientific Reports,2015年

    共著

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著書 【 表示 / 非表示

  • Respiration of Larch trees. Osawa, A., Zyryanova, O.A., Matuura, Y., Kajimoto, T., Wein, R.W. (eds.) Permafrost Ecosystems: Siberian Larch Forests. (Ecological Studies 209).Chap. 15. 289-302. ,Springer-Verlag,2010年09月

  • Growing on the North-and South-Facing Slopes in Central Siberia. Osawa, A., Zyryanova, O.A., Matuura, Y., Kajimoto, T., Wein, R.W. (eds.) Permafrost Ecosystems: Siberian Larch Forests. (Ecological Studies 209).Chap. 14. 273-287. ,Springer-Verlag,2010年07月

  • 外生菌根菌, 植物栄養・肥料の事典編集委員会:植物栄養・肥料の辞典.269-274,朝倉書店,2002年02月

  • 木の子(キノコ)に助けられる森の木. 森林総合研究所東北支所編:”東北の森 科学の散歩道”,森林総合研究所東北支所, 154-157.,東北の森研究会 ,2000年10月

  • A Convenient Method for Inoculating Dipterocarp Seedlings with the Ectomycorrhizal Fungus, Scleroderma columnare.Guhardja. E.,Fatawi, M., Sutisna, M., Mori, T., Ohta, S., (eds.) : "Rainforest Ecosystems of East Kalimantan: El Nino, Drought, Fire and Human Impacts (Ecological Studies140)."Chap. 22. 251-258. ,Springer-Verlag,1999年01月

総説・解説記事 【 表示 / 非表示

  • 植物個体呼吸スケーリングの生態学的意義.,日本生態学会,日本生態学会誌,63 125 –-132,2013年03月

  • 代謝スケーリング理論:個体生理と生態系をつなぐ統合的アプローチ. ,日本生態学会,日本生態学会誌,63 85 –-89,2013年03月

  • 代謝スケーリングから見えた食う―食われるの関係.,日本生態学会,日本生態学会誌,63 103 - 112,2013年03月

  • 生態学のスケーリング理論 ―クライバーの法則とフラクタル成長―,日本生態学会,日本生態学会誌,63 91 –-101,2013年03月

  • 植物個体呼吸のロバストネスから見た生物多様性.,農文協,生物科学 ,63 94-101,2012年05月

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その他研究活動 【 表示 / 非表示

  • インドネシア熱帯降雨林再生研究所 JICA派遣専門家

    フィールドワーク

学術関係受賞 【 表示 / 非表示

  • 日本学術振興会 平成24年度科学研究費補助金審査委員表彰,2012年10月31日,日本国,日本学術振興会,森茂太

科研費(文科省・学振)獲得実績 【 表示 / 非表示

  • 基盤研究(B),2016年04月 ~ 2020年03月,ナシ属果実成熟期に起こるデンプンの蓄積から代謝へのダイナミックな相転換の意義

  • 挑戦的萌芽研究,2015年04月 ~ 2018年03月,根を含む樹木の光合成・呼吸の正確な多個体実測によるシステミック生理学分野の開拓

    マクロに見た森林生態系には不均一環境が常に存在し、ここに個体成長、枯死のダイナミクスが生じる。こうしたダイナミクスの基盤となる根を含む樹木全体の個体生理機能(光合成・呼吸)の大半は1枚の葉などのミクロな情報からの推定であり、ミクロとマクロの間の理解には高い壁がある。理由は、ミクロとマクロの中間にある(変異性や可塑性の高い)樹木個体の効率的で正確な実測によるシステミックな(全身的な)生理学データや研究がないためである。

    そこで我々は、従来困難とされる樹木個体光合成測定法を開発して実測し、さらに根を含む個体全体の器官別呼吸もS.Mori et al.( 2010)の方法で多数実測し、個体機能量(光合成・呼吸)を評価、検討することで樹木システミック生理学分野を開拓することを目的とした。

  • 基盤研究(B),2011年03月 ~ 継続中,樹木個体呼吸スケーリングから見た個体群構造とCO2収支の時間推移

    「樹木個体」は「環境適応、繁殖、進化の単位」であり、さらにその個体生理学的性質は森林全体のCO2収支などを評価する重要単位でもある。一般に、「樹木個体」は孤立せず個体間競争のある森林を形成し、「密度効果」によって、小個体は枯死し、大個体は成長拡大する。本提案では、林齢とともに密度減少する森林で個体(根を含む)呼吸を直接測定し「個体呼吸-個体サイズの関係の時間推移」を明らかにする。さらに、この時間推移を基に森林生態系全体の個体群構造(密度、個体サイズ頻度分布など)やCO2収支の時間推移まで明らかにすることを目的とした。ひいては、「樹木個体生理学」から、「生理学」と「個体群生物学」両者の分野統合、新研究分野を模索することも目的である。

  • 挑戦的萌芽研究,2010年04月 ~ 2012年03月,重力対抗体制から見た植物個体のコスト類型化

    1.研究開始当初の背景
    植物個体呼吸は全ての生物に共通の生命維持や成長の「コスト」であり、生命科学の重要研究課題である。
    生物個体呼吸と個体サイズの研究はアロメトリー式Y=AX^B(Y:呼吸速度、X:個体重量、A、B:係数)で議論され、Enquist(Science1997)のB=3/4が主流である。批判も多くP.B.Reich(Nature 2006)はB=1を主張し、議論はつづいている。我々はすでに271個体の根を含む樹木個体呼吸を実測し、上記2式を漸近線として統合する「混合ベキ関数法則」を提案してきた(Mori et al.2010)。
    この式の「2傾き混合系」は重力を含めた物理化学的な制御(Physicochemical constrain)によると考えた。しかし、樹木以外のツル植物、タケなどは生活型のことなる植物では樹木と異なる「個体呼吸―サイズ」の関係が存在する可能性がある。しかし、これまでこれらの個体レベル呼吸測定はなく、重力対抗体制を視点に多様な生活型の植物全体の機能を議論した研究は無い。発展が期待されるGravitational biologyの視点で全植物の個体呼吸類型化を行い、多様な重量対抗体制の植物個体からなる森林生態系の二酸化炭素収支研究を従来にない視点を加えて進める必要性がある。
    2.研究の目的
    本研究は、重力対抗体制の異なるツル、タケ、草本、樹木(マングローブを含む)等の個体呼吸を実生~大型植物で連続的に実測する。これらは重力対抗体制が異なる。個体呼吸の実測で重力対抗特性が植物コストを制御する重要要因であることを示す。重力対抗体制で異なる個体呼吸の制御要因を解明して、陸上植物全体の機能類型化を植物個体レベルで行うことが目的である。
    3.研究の方法
    初年度はツル植物、タケ、小型植物(草本、コケ)に向いた新たな植物個体呼吸測定方法の開発・測定を行うとともに、樹木を含めた個体呼吸測定を開始する。
    次年度はできるだけ多数種類、多数個体、広い個体サイズレンジで根を含む個体呼吸測定を行う。個体呼吸を測定した植物個体は伐採して、根を掘り取り、枝、幹、葉の量を測定する。葉の呼吸は別途行う。これらを元にデータ統計分析・モデル化を行う。琉球大学は亜熱帯森林生態系の種を担当する。森林総研は冷温帯、暖帯の測定と全体の取りまとめを担当する。
    4研究成果
    多様な生活型の植物の個体呼吸を測定した結果、タケやヤシなど生活型がことなると両対数軸上での傾きは生活型・植物体の構造に依存して変化した。しかし、これらの個体呼吸はこれまでMori et al.(2010)が報告した個体呼吸の分布範囲にほぼあり、この範囲を大きく外に出ることはなかった。
    また、裸子―被子樹木間で個体呼吸を比較した。その結果、裸子―被子植物個体呼吸に大きな差は殆ど無かった(Mulder, Boit, Mori et al. 2012)。これは当初予想しなかった結果であった。野生樹木の個体間変異は大きい上に、個体の可塑性も森林内の環境に応じて大きく変化する。特にギャップ下や林縁の傘型小個体の重量当たりの呼吸は大型個体の重量当たりの呼吸速度よりも高く、個体全体で生理学的な環境適応を行っていた。すなわち、器官ごとの重量を殆ど変化させずに、各器官への呼吸分配を変化させて適応した結果であった。大型樹木は葉へ、小型樹木では幹への呼吸分配が高くなる傾向があった。こうした群落内では個体呼吸の大きな機能的可塑性があり、さらに個体変異もあり、これらが多数の群落で集合して実生から巨木までの呼吸を見た場合には裸子と被子植物個体呼吸間に差がなくなったと考えた。
    実生から巨木までの個体呼吸を比較した場合には一種のロバスト性が存在したことになる。これは裸子、被子に関係なく個体呼吸が制御されている可能性を示す結果であった。すなわち、実生~巨木まで幅広く成長する植物の個体呼吸は大きさにかかわる物理化学的な制御をもっとも強く受けており系統など、他に予想される制御要因が相対的に小さかった可能性がある。
     この結果は、従来の生態系機能の制御要因に再検討が必要であることを世界初の個体呼吸の実測から示している。

  • 基盤研究(B),2006年04月 ~ 2009年03月,フルレンジ・スケーリングにおける根を含む樹木個体呼吸の一般化

    本研究課題では、従来測定不可能と考えられていた発芽直後の実生から直径1mの巨木まで連続的な個体サイズで「根を含む全樹木個体の呼吸」を実測する方法を開発した。材料には、赤道~北極圏の森林植物帯の64種個体数271個体の実生から胸高さ直径1mの巨木まで個体重量幅約10億倍の個体の呼吸を実測した。その結果、小さな個体では個体呼吸はほぼ重量に比例で両対数軸上の傾き1、大きな個体では重量あたりの呼吸は小さく、傾きはほぼ3/4であった。従来長期間用いられてきた単純ベキ関数式と比較した結果、これら1と3/4の異なる傾きの2本の単純ベキ乗式を漸近線に持つ、上に凸型の混合べき関数がより良いモデルであることを統計的に示すことができた。本研究では、West,Brown,Enquist(以降WBEモデルとする)(Science,1997)がフラクタル関数によるネットモデルで提案する傾き3/4の単純ベキ乗式、とReich(Nature,2006)が提案する傾き1の単純ベキ関数、これら2つの主要な研究成果を結合させる実測値を得た。両者がNature誌上で議論してきたことに対して、本研究では「実測値」から生物学的に合理的な新モデルを提案することができた。この式は個体発生学的に実生から巨木まで個体呼吸の制御要因が変化することを示す。すなわち、小さな個体では傾きがほぼ1であり、個体呼吸は重量比例で、生物化学的な反応が主に個体呼吸を制御した。大きな樹木では傾きはWBEモデルの3/4であり、樹木内のネットワークが主に個体呼吸を制御する。これら両制御機構が引き合い、同時に共存することを示すモデルである。以上、世界初の幅の広い多種類の根を含む樹木個体呼吸の実測から、生物学的合理性の高い新しい「個体呼吸法則」を提案した。成果はアメリカ科学アカデミー紀要(PNAS(2010))に印刷中である。

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研究発表 【 表示 / 非表示

  • Gordon Researh Conferences, "The Metabolic Basis of Ecology and Evolution in a Changing World",国際会議,2012年07月,University of New England Biddeford, ME ,Linkage between above- and underground parts of whole-plant metabolism from seedlings to giant trees ,ポスター(一般)

  • 第30 回林木の成長機構研究会,国内会議,2013年03月,岩手大学,樹木個体呼吸の展望~地上部と地下部の呼吸~,口頭(一般)

  • Gordon Research Conferences, "The Metabolic Basis of Ecology and Evolution",国際会議,2010年07月 ~ 2012年07月,University of New England Biddeford, ME ,Mixed-power scaling of whole-plant metabllism from seedlings to giant trees,ポスター(一般)

共同研究希望テーマ 【 表示 / 非表示

  • 植物個体の地上部/地下部、同化部/非同化部の呼吸バランスから検討する効率的栽培の検討,未設定,技術相談,共同研究

 
 

学会・委員会等活動 【 表示 / 非表示

  • 日本熱帯生態学会,日本熱帯生態学会吉良賞選考委員,2012年06月 ~ 継続中

  • 日本生態学会,ポスター賞審査委員,2008年03月 ~ 2009年03月

学外での活動(高大・地域連携等) 【 表示 / 非表示

  • 青森県林業研究グループ 平内ヒバ研究会顧問,2003年09月 ~ 継続中

    平内町におけるヒバ植栽の講習会や勉強会の開催などを行ってきた。

  • 京都大生態学研究センター公募研究集会共催 「植物機能スケーリングのシフトの生学的な意義とは?」,2011年02月

    京都大学生態学研究センターの公募集会に応募して採択され、生物の個体機能スケーリングングのシフトについて議論を行った。

  • 森林総合研究所多摩森林科学園 森林教室 講師 (一般向け森林講座),2010年10月

    植物個体呼吸の法則とそれをめぐる論争などを一般向けに解説した。

  • 茨城県県民大学講座 講師 (一般向け森林講座)「樹木の成長の秘密―芽生えから巨木へー」,2009年08月

    樹木の生長のメカニズムを個体生理を中心にわかりやすく解説した。

  • 青森県林業研究グループ 滝ノ沢研究グループ顧問,2003年09月 ~ 継続中

    平内町におけるヒバ植栽の講習会や勉強会の開催などを行ってきた。

相談に応じられる分野 【 表示 / 非表示

  • 植物個体の健全性、バランス評価: 植物個体呼吸の「地上部/地下部」や「同化部/非同化部分」などの配分バランスは環境適応状態の指標となります。                       (下記の授業科目名、内容は赴任前のものです。今後、内容等変更する予定です。)

 

提供可能な資源 【 表示 / 非表示

  • これまでに私たちの開発してきた、あらゆる形態やサイズの植物個体(数ミリグラムから数十トンの巨木)呼吸の正確な測定方法を公開します。植物の根の効率的な掘り方、個体全体をどのような装置で測定可能かなど、実験方法コツをすべてお知らせいたします。また、測定装置は自作が必要ですが、その装置の素材も公開します。この測定で得られた地上部と地下部、同化部と非同化部の個体内バランスなどは効率的な植物栽培、苗木栽培方法を検討する際に不可欠な情報となります。