森の世紀が始まりました　(第33回)
──　夢、　トマトの木の森（2）　──

日本樹木種子研究所所長・東北大学名誉教授　　江刺洋司

　植物も動物も基本的には同じ仕組み、つまり水から電子を上手く取り出して生きている点で、命の源が水であり、多細胞の生物になるとほぼ周期を24時間とする体内時計の制御系に順応して電子を生体エネルギーと還元力に分配していることでも同じであると話して来ました。動物と植物との間に見掛け上見られる大きな違いは電子を取り出すミトコンドリア内での生体ダイナモの動かし方に起因するものでした(第31回､図21)。運動することで生体ダイナモを稼動させ得た動物に対して、植物は昼夜を問わず有機物の生産をし続けることでのみダイナモを回転させることが出来たのです。有機物の生産とは、結局は植物体の細胞分裂とそれに続く細胞生長と言うことなので、これまでの話の中に出て来た炭素(C)、窒素(N)、硫黄(S)、燐(Pi)、水素(H)、酸素(O)、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)などの元素だけで主要な有機物が出来る訳はありません。確かに、これらの元素は有機物の主要な構成素材であったり、それを作る過程に必要なものでしたが、実は植物が健全に育つにはどうしても16から18種ほどの元素が必要です。それらの中にはごく微量が存在するだけで充分なミネラルと言われるものもありますが、ある程度は豊富に存在することが必要なものもあります。では、自然の森の中ではそれらの供給は、各々の樹木を育むのにどのように係わっているのでしょうか。

森林面積の減少に起因する地球の危機
　既に水もNもCも自然界では循環していること、そして植物はそれらの循環に大きな役割を果たしていることを学んで来ました。しかし、森林が伐採され続けたために水やCの循環の場は減少する一方なのに対して、過去に植物が地下に化石燃料となって蓄えたC資源、石油、石炭、天然ガス(主成分メタンガスCH4)は赤外線を吸収するCO2となって放出され、森林の吸収固定力だけでは間に合わずに地球の温暖化を進めています。特に、最近はCH4というCO2の20倍以上の赤外線吸収能を持つガスの利用と排出が急速に広がり、自然界にはCO2のようにそれを吸収固定する生き物が殆ど存在しないために、化石天然ガスへの依存を高めている近い将来には、人類は現在以上の恐ろしい場面に直面するかも知れません。残念ながら、水田も有機肥料の生産過程も、極地における森林伐採も永久凍土を沼沢地に変貌させてCH4の発生を増やすばかりです。日本の農民がいくら世界に向けて水田稲作が環境保全型農業などと叫んで、国際的な穀類輸出入機構の取り組みからコメだけを除外させようとしても国際的に通用する話ではありません。むしろ、水田のようなCH4を排出する地域が増えることはCO2蓄積と相まって地球の温暖化から環境破壊を助長して、永久凍土を融かして湖沼を増やす害悪作用をするかも知れません。私達の日本樹木種子研究所は、単に国内に本物の森林を増やして防災能力を兼ね備えた樹林化工法を普及させようというだけでなく、そのような地球規模での環境破壊の復元をも視野に入れて、この地球号を子孫に遺すための仕事をしています。とにかく寒冷地では、樹木を伐採したら永久凍土が融解する前に、森林復元に取り組むことが現代に生きる私達の務めなのです。

図23：落葉樹林内における主要無機元素の循環（Duvigneaud & Denaeyer-de Smet, 1970)

森林の中での無機栄養元素の循環
　ところで、森林内部では急速にガス態になれる水（H･O）とC以外の無機の元素はどのように循環しているのでしょうか。図23はカシワ、ナラ、シデ、ブナのような落葉高木樹林内での平均的な主要無機元素の循環を示したものです。多くの元素は落ち葉となって大地に戻り、腐朽して再び元素に戻り再利用されますが、根系を通じて分泌される有機物との協同で土壌微生物を増殖させ、それらの働きで新たに大地の岩石内から利用可能な元素をイオンや錯塩の形に変えて、翌年の樹木の成長のための不足分を補い森の営みを支えています。そのような微生物の働きが無ければ、吸収された元素の一部は樹木の成長（有機物の生産）に携わっていて秋になっても大地に戻らないので、森林の大地は痩せ細るだけです。中でもCaは沢山吸収されますが戻りも僅かで大部分が樹木の中に残ってしまいますが、Caは樹木の材（リグニンが主成分の細胞二次壁）の形成に大量に必要だったのです（第16回,図7）。その次に大量に吸収される元素にはNとカリ(K)がありますが、これらもある量が樹木の中に留まってしまいます。皆さんは、植物を育てるには３大肥料（N.K,Pi）があり、農業という産業ではそれらを主成分とした化成肥料を与えねばならぬことを学びました。しかし、図23ではPiは極く僅か大地から吸収されるだけで、樹木の体内に留まる量も僅かです。
　 この事実は、Piという元素が樹木の生育で有機物を合成する場合には、材の中には留まらず主として樹木が翌春に生長を再開するために芽(生長点)や幹の周囲の形成層(図7)の細胞中にだけ蓄えられることによるのです。生体ダイナモの主役がPiであったことからすれれば当然ですね。逆に言えば、大地に植物が成長するのに極めて重要なPiが僅かしか含まれないために、３大肥料の中にPiも含まれているのです。Piが主役を演じて樹木の先端では新しい枝葉を作り、下部の形成層で細胞分裂を促がして材を形成し樹木を太らせるのです。
　 以上の無機元素以外では葉緑素の核でありまた種々の酵素反応の働きに必要なマグネシウム(Mg)と酵素タンパク質構成要素としてその機能を受け持つ硫黄(S)も森林生態系では比較的大きな循環をしていることが分りますが、しかし、葉緑体内や酸素呼吸で電子の運び手の働きをしていた鉄(Fe)の循環が認められるほど大きくないことは意外です。ただ、ここで共通していることは、全ての元素が多かれ少なかれ樹木の中に留め置かれるために大地に返還される量は少なくなることです。従って、もし人間が森林を用材生産の場として活用しようというのであれば、田畑で行う農業と同様に林業という産業でも大地の元素の減少分を補う施肥が望ましい作業となります。人間が樹木を用材として森林外に持ち出してしまうことは、それだけ森林内部の大地を貧栄養化させることになりますので、林業も農業と同様に大地の収奪産業です。この観点からは収奪分の栄養素の補填は生産性の高い森林を持続するのに必要で、都心にトマトの森を作る夢を描く場合にも、トマトが樹木として成長するに必要な元素を供給し続けることが必須条件となるのは当然です。
　 自然林では、樹木自体がある大きさ（年齢）に達すると、朽ちて倒木することになり、種々の昆虫が先ずそれを餌として利用し、次いで菌類が増殖し、最後に細菌が働いて、再び完全に自然の土に戻ります。それでも、幾分かの無機元素は降雨の度に水に溶け込んで川から海へと運ばれて行く定めにあります。その結果が、海こそ､特に河口付近は、無機元素の宝庫となり植物プランクトンの増殖からそれを餌とする動物プランクトンを育み海の生態系成立の基盤となる食物連鎖を生み出して沿岸漁業を育て、他方、海洋は各種の機器の生産に欠かせない希少金属の供給源ともなっているのです。

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