0. Introduction /はじめに

My research interests are biogeochemistry of forest ecosystems. The current projects are (1) soil carbon efflux, (2) impact of animal community, (3) role of woody roots and (4) composition and dynamics of dissolved organic molecules.

森林の物質循環における生物的過程に着目し、森林の諸機能の発現メカニズムを明らかにしようとしています。特に地下部で起きる現象に興味があります。

研究テーマは、(1) 土壌からの炭素放出、(2) 動物群集と物質循環、(3) 樹木根を介した物質の動態、 (4) 溶存有機物の組成と挙動、の4テーマに大別されます。

1．Soil Carbon Efflux /土壌からの炭素放出

森林の林床からは、根や微生物など土壌中の生物活動に起因して大量の二酸化炭素が放出されています。森林では生態系呼吸量の最大9割を土壌呼吸が占め、その量は人間活動由来のCO₂放出量の10-20倍も高い値となります。土壌呼吸のわずかな増減が大気中のCO2濃度に深刻な影響をもたらすことから、将来の気候変動が土壌呼吸の変化を通して大気と陸域の炭素バランスを崩すことが懸念されています。

このテーマでの問いかけは以下の4つです。

Questions:

　(1)　How soil CO2 efflux can be measured? /どうやったら測れるか？

　(2)　How soil CO2 efflux is produced? / どうやって発生するのか？

　(3)　Why soil CO2 efflux changes? / なぜ変動するのか？

　(4)　Can we control soil CO2 efflux? / どうやって制御するか？

2．Impact of Animal Community / 動物群集と物質循環

森林には様々な動物が生息し、その生物多様性は他の生態系を凌駕しています。一般に森林生態系における動物群集のバイオマスは小さく、物質循環への影響は小さいと考えられてきました。しかし土壌動物群集は間接的に土壌での有機物分解に関与しており、アリやミツバチなどの社会性昆虫は集団行動によって無視できない物質動態をもたらす場合があります。生態系の生物集団と物質循環との関係は、いまだ不明な点も多く、研究手法が限られることから、最もチャレンジングなトピックと言えます。

このテーマで明らかにしたいことは以下の3つです。

Targets:

　(1)　Types of their impacts / 影響の種類

　(2)　Size of their impacts / 影響の大きさ

　(3)　Mechanisms / メカニズム

3. Role of Woody Roots / 樹木根を介した物質の動態

近年は、森林の生態系サービスにおける樹木根の役割に注視しています。樹木の根系は、ターンオーバーや呼吸など様々な形で物質循環に寄与しますが、観察や採取が困難なために、根系を介する物質の流れはよくわかっていません。そもそも森林という大きな空間の中で、根が目に見えない土壌中でどのように生育しているのか、殆どわかっていません。しかし根系は、森林の主役である樹木の成長を支え、生態系を成立させるための要として重要です。

このテーマでの問いかけは以下の3つです。

Questions:

　(1)　How roots grow and die? / どのように成長し、枯死していくのか？

　(2)　What they are doing underground? / 地下で何をしているのか？

　(3)　Why they are important? / なぜ重要なのか？

4．Composition and Dynamics of Dissolved Organic Molecules / 溶存有機物の組成と挙動

森林の持つ主要な生態系サービスに水質調整機能があります。そして水質を決定付ける重要な因子の一つとして溶存有機物(DOM)があります。DOMの起源は植物の一次生産で作られた炭素化合物であり、数百から数千の有機分子から構成される物質群集です。しかしながら分析手法が限られるために、森林のDOMの組成や動態はいまだ殆どわかっていません。

このテーマでの問いかけは以下の3つです。

Questions:

　(1)　What kind of molecular species are included? / 何が含まれるのか？

　(2)　How the molecules change? / どんな変化をするのか？

　(3)　What is the role of each molecule? / それぞれの分子の働きは？