ニューイングランドの森の30年間の研究が明らかにした、変化する葉の色

首を後ろに反らせ、マサチューセッツ州の真ん中にあるブラックガムの木の上の枝を見つめるジョン・オキーフとグレタ・ヴァンスコイ。 9月中旬の風に木の葉がそよぐ中、周囲ではドングリが林床に弾丸のように落ちています。この興奮は、森の中を散歩するときによくある一種の抽象的な思考を引き起こします。しかし、オキーフとヴァンスコイの心は、大勢でコンクリートの中にしっかりと根付いたまま、空に向かって天蓋を見つめている。

「もう50歳を超えています」とオキーフ氏は言う。

“それ は 50歳を超えています」とヴァンスコイ氏は言う。 「70歳かどうかは分かりません。」

「私は65歳だと思っていました。」

「65歳が完璧だよ。」

つまり、この木の葉の着色の推定値は 65% であり、秋が始まってわずか 2 日目ではまだほとんどが緑である地域が、赤からオレンジに色づいているという衝撃です。

ヴァンスコイはオレンジ色のクリップボードに貼られたシートに番号を書き留めます。その隣に、このグリッド上の他の数十の木と同じように、彼女はオキーフと一緒にアカガシの調査を進める前に、その木の落葉の観察にも注意を払います。落葉率は 7% に落ち着きました。この森の主な種、さらにカエデ、カバノキ、ゴム、トネリコなど。

オキーフ氏は 30 年以上にわたり、この 2.5 マイルの環状沿いにある同じ木を研究してきました。彼の研究「ハーバード・フォレストにおける木本種の季節学」では、1990 年の春以来、葉の芽吹き、発育、着色、落葉を追跡しており、春と秋に毎週データを収集するために彼自身の目測だけに頼っています。

「事実上、測定することはできません」と彼は言います。 「それはすべて推測です。」

ドローン調査や森林の成長をタイムラプスカメラで読み取る時代において、靴革の研究は、季節の生物学的現象が時間の経過とともにどのように変化するかを長期的に観察する貴重かつ重要な調査として生き残ってきました。このプロジェクトは、生物季節学として知られる科学の学際的分野、または繰り返し起こる自然現象の研究が気候変動の影響を明らかにできることを他の科学者が認識するのに役立ち、全国の研究者のネットワークにインスピレーションを与えました。

「ジョンが行ったようなことは、私や他のアメリカ人のような人々の注目を集めました」と、中西部でオキーフの研究を模倣することを目的とした米国季節季節学ネットワークの創設者であるマーク・D・シュワルツは言う。

ウィスコンシン大学ミルウォーキー校の現象気候学者は、徒歩による研究では衛星や他の形式のリモートセンシングほど多くの地面や多くの種をカバーできないことを認めています。そしてオキーフ氏は、一部の科学者は依然として彼の主観的な研究を「自然史」として無視する可能性があると述べている。しかし、長年の記録管理を通じて、最も重要な変数であるツリーとデータ コレクターをほぼ完全に静的に保ってきたことを評価する人もいます。

「ジョンは信じられないほどよく調整された楽器です」と、ハーバード大学時代にオキーフと研究した北アリゾナ大学の生態学者アンドリュー・リチャードソンは言う。 「この記録をこのようなものにしたのは、まさに彼のスキルと勤勉さです。」

しかし今では、VanScoy がその調整を行います。今年初め、オキーフ氏はデータ収集の任務をハーバード・フォレストの細心の注意を払う研究者兼教育者に引き継いだ。ヴァンスコイは、本質的に自然実験の対照となった人物の代わりをしていることを理解している。春と秋の間、彼女はオキーフと同じように森を見ようとして、観察をしているオキーフの目を歓迎してきました。

「彼はバーだ」とヴァンスコイは、9月の午後の生物季節学研究ウォークの早い段階で言った。

オキーフ氏は、時間の経過とともに観察の一貫性が高まり、航空写真データを補完することが多い物理的測定である「グラウンドトゥルース」の教訓が明らかになり始めることについて、安心感を与えると述べた。

「私は森林生態学の博士号を持っていますが、個々の植物を詳しく観察し、何年も同じ道を歩くだけで、さらに多くのことを学びました」と彼は言います。 「そこがあなたが本当に学ぶところです。」

彼らのルートは、ハーバード大学によって 1907 年に設立された研究保護区であるハーバード フォレストの牧草地の隣から始まります。ケンブリッジから西に車でわずか 1 時間強の森林の町ピーターシャムにある 4,000 エーカーの敷地では、一度に 100 もの研究プロジェクトが開催されており、科学者たちは炭素交換から生物多様性、アリに至るまであらゆるものを調査し、室内の Wi-Fi を利用しています。森林やその他のインフラの利点。森林は世界で最も研究されている森林の一つです。

1988 年、ハーバード大学森林が長期生態学研究地になったのと同じ年、オキーフはマサチューセッツ大学アマースト校の森林生態学博士課程を修了したばかりでピーターシャムに到着しました。大学院では、顧問が落葉樹の季節学的研究を立ち上げるのを手伝い、「外に出る」ために自分自身の季節学的研究を開発する必要があると感じました。定期的に訪問できる場所を選んで、1990 年の春にハーバードの森で 33 種の樹木と低木の監視を開始しました。作業を完了するために長時間の昼食時間 (その後は一部) を費やしました。

新聞記者たちは早い段階から、ニューイングランドの有名な紅葉の季節に、いつ葉の色が「ピーク」になるかをオキーフが予想するよう連絡を取った。しかし、その日付が毎年変わる理由について尋ねる人はほとんどいませんでした。

「実際に注目されなかったもの、または興味を持たなかったもの [to them]それは気候変動の全体的な影響だった」とオキーフは、彼とヴァンスコイがカエデやシラカバの林の間をとぼとぼと歩きながら思い出した。

1990 年代後半にメディアと学術的関心が高まるにつれて状況は変わりました。たとえば、モンタナ大学の研究者による 1997 年の研究では、気候変動の中での米国本土の生育期の長さをモデル化するために彼の視覚的観察が使用されました。

世紀の変わり目以降、他の人が彼の著作をダウンロードして引用したように、オキーフはハーバードの森の木に含まれるアントシアニン、つまり赤い色素の存在に関する研究の共著者となった。下層種が日光にアクセスするために葉を早く発達させる傾向について。そして温暖化による森林の正味炭素吸収量の増加。

オキーフとハーバード大学の他の研究者も、気候変動と紅葉予測の交差点に焦点を当てました。 2014年、彼らはアントシアニンを生成する8種の彼の観察を利用して、アパラチアン州立大学のある科学者が「少なくとも秋に赤く染まる木々について、紅葉のタイミングと持続時間に対する天候の影響に関する初の科学的分析」とみなしたものを完成させた。秋。」この研究は、 プロスワンらは、気候変動に関する政府間パネルが予測する条件下では、紅葉の量（葉の明るさではなく、赤く染まる時間の長さと葉の数によって計算される）が、ほとんどの種で2099年まで増加することを発見した。それでも、研究者らは種間に大きな差異があることを特定した。ブラックチェリー、レッドカエデ、ホワイトトネリコは早期に色づきのピークを迎える傾向があるのに対し、オークやサトウカエデは発芽が遅くなる傾向にある。

リチャードソンはその研究の共著者であり、生物季節学研究のより現代的な方法を開拓しながらも、オキーフと頻繁に共同研究を行っていました。 2008 年、PhenoCam ネットワークの主任研究者は、ハーバード フォレストの環境測定ステーションの塔にデジタル タイムラプス カメラを設置しました。このカメラは、現在、世界中の 700 以上の場所で植物のライフ サイクルを捉える技術を導入する最初のサイトの 1 つです。世界。各カメラは日の出から日没まで 30 分ごとにライブ画像を北アリゾナ大学のサーバーに送信し、研究者は画像から得た緑度データを更新し、その写真をオンラインに投稿します。本質的に、研究者は秋の色の変化や春の芽吹きを遠くから監視できるようになります。

「生物季節学は、ビクトリア朝時代の科学のようなものです。それは本当に生物の自然史に焦点を当てており、ヘンリー・デイヴィッド・ソローのような人たちが外に出て森の葉を観察し、季節学的メモを大量に作成しているところを想像することができます」とリチャードソンは言います。ビクトリア朝の科学を21世紀へ。」

だからといって、彼がオキーフの現場での仕事をまったく軽視しているわけではない。 「PhenoCamの画像から推定したシーズンの開始日と終了日を見て、それをジョンの日付と比較すると、この2つの相関関係は信じられないほど強いです」とリチャードソン氏は言う。

トレイルでは、オキーフとヴァンスコイは何気なく気難しいところを見せます。たとえば、ルールの 1 つは、研究者が落葉の割合を推定する際に、芽のない枝はカウントされないということです。芽のある人だけが、木から木へと熟慮するパーセンテージを判断材料にします。

しかし、彼らは純粋に科学的な用語で話しているわけではありません。道中、彼らは、豊富なコンコード グレープ、小川のせせらぎ、ぬるぬるしたキャップ キノコの香り、おいしいドングリの季節の歯ごたえを満喫します。

「データは非常に興味深いものです。しかし、おそらくこれで最も興味深い点の 1 つは、余白に書き込まれたすべての内容です。」と VanScoy 氏は言います。

彼女は、外来の害虫や病原菌が今後数年間で森林にどのような変化をもたらすかに興味を持っています。ハーバード・フォレストのフィッシャー・ミュージアム周辺の最後の木々を調査しながら、彼女はヘムロック・ケナガ・アデルギッドとエメラルド・トネリコの侵入者がすでにその景観を変えていると指摘した。 「見た目は変わってくるでしょう」とヴァンスコイ氏は言う。 「見た目が変わるまで、それほど時間はかからないと思います。」

一方、オキーフ氏はずっと前に、温暖化する惑星の他の場所で発見されているように、ハーバードの森でも時間の経過とともに春が早まり、やがて秋になるという仮説を立てた。しかし、ピーターシャムでは秋が遅くなったものの、春はあまり進んでいません。 「私にとって、それは実際にはより興味深く、有益です。なぜなら、次の質問、つまり「なぜ?」を尋ねなければならないからです。そして、もう少し深く掘り下げる必要があります。」

あるいは、いわば、もう少し長く歩きます。今度は他の人の番です。