今回発見された新種の木材「中木」とは一体何なのでしょうか？堅木やコルクと比べて何が優れているのでしょうか?

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日常生活では、針葉樹と広葉樹はそれぞれ用途があります。最近、科学者たちはその中間に位置する新しい種類の木材、「中間材」を発見しました。広葉樹と針葉樹の利点を兼ね備えているだけでなく、樹木の炭素貯蔵能力も大幅に向上します。

まず、直感に反する知識を一つお話ししましょう。通常、丈夫な木材は中国北東部の雪深い森林地帯から採れると考えられています。実際、本当に高品質の硬材、特にさまざまな種類のマホガニーは、主に熱帯雨林から採取されます。

広葉樹と針葉樹の違いは、広葉樹が硬くて針葉樹が柔らかいということではなく、生育環境や木材の構造など、多くの要因に基づいています。これらは木を分類する一般的な 2 つの方法です。

軟材は通常針葉樹から得られ、硬材は通常広葉樹から得られます。一般的に言えば、針葉樹は広葉樹よりも密度が低く柔らかいのが普通ですが、例外も数多くあります。たとえば、ダグラスファーの密度は一部の広葉樹と同じですが、広葉樹であるバルサは発泡プラスチックと同じくらい軽くて柔らかいです。

広葉樹と針葉樹にはそれぞれ長所と短所があります。たとえば、コルクは通常、滑らかな質感を持っています。建築構造フレームに使用される木材のほとんどはコルクから来ており、比較的豊富で安価で、加工が容易で、収縮率と膨張率が小さく、割れにくいですが、硬度と耐摩耗性に欠点があります。ハードウッドはまさにその逆です。材質がより緻密で、質感がより豊かで、見た目が美しく、耐摩耗性も高いです。特に家具、床、高級木製品の製造に適しています。しかし、広葉樹は変形したり割れたりしやすい傾向があります。北部でマホガニーの家具を使ったことがある友人なら、このことをよく理解しているはずです。

広葉樹と針葉樹の基本的な違いは、木材の微細構造にあります。

コルクの構造は比較的単純で、主に大きな縦方向の細胞（仮道管）と少数の放射状の細胞（道管）で構成されています。垂直に分布した仮道管がコルクの基本構造を決定し、道管細胞を覆う繊維も比較的太い。

広葉樹の構造はより複雑で、木質放射線が木材の大部分を占め、それが木材の質感に大きな影響を与えます。さらに、広葉樹の縦方向の細胞分布はより複雑で、水と無機塩を輸送するための直径の大きい血管があり、周囲のより細い木質繊維により、樹木はより強い構造強度と耐久性を備えています。

研究者たちは、広葉樹（オークやカバノキなど）には通常、直径約15ナノメートルの巨大な原繊維があることを発見した。一方、マツやトウヒなどの針葉樹には、直径が最大 25 ナノメートル以上の巨大な原繊維があります。この違いによって木材の材質の違いが決まります。

さらに、広葉樹と針葉樹の間にはもう一つ大きな違いがあります。それは、針葉樹の方が二酸化炭素の吸収と固定に効率が良い傾向があるということです。この能力は、地球規模の気候変動に対応し、解決するための重要な選択肢であると考えられています。

では、両方の利点を組み合わせ、欠点を回避できる種類の木はあるのでしょうか?

チューリップ属の現存する2種、ユリノキ（Liriodendron tulipifera）とユリノキ（Liriodendron chinense）は、針葉樹と広葉樹の中間に位置する約20ナノメートルのマクロフィブリルを持っています。これにより、チューリップの木は、従来の広葉樹と針葉樹の2つの特徴を持ち、木材の硬度がかなり高く、針葉樹の強力な二酸化炭素吸収能力と炭素固定能力を備えています。

3000万年から5000万年前、チューリップの木がモクレン科の祖先から分岐したとき、地球は二酸化炭素減少現象を経験し、大気中の二酸化炭素濃度が約1000 ppmから約320 ppmに急激に減少しました。このような状況下では、炭素固定能力が強いチューリップの木は、この変化にかなり有利です。

今日、伝統的な針葉樹と広葉樹の特性を兼ね備えたチューリップの木は、私たちに優れた木材の選択肢を提供するだけでなく、カーボンニュートラルのための非常に重要な植林の選択肢も提供します。

多くの友人は木材の品質を心配しています。広葉樹とコルクに加えて、木材の品質に関連する他の要素は何ですか?

木材の品質は木の種類と密接に関係しています。一般的に言えば、魔法瓶の栓を作るなどの特別な用途を除いて、コルク樫の柔らかいコルク層が選択され、柔軟で繊維が豊富な桑の樹皮が製紙に選択されますが、ほとんどの場合、家具、ワードローブ、その他の家庭用品を作るために通常、高硬度、高強度、高心材の木材が選択されます。

心材とは、その名の通り、木の中心部にある木材部分を指します。これらは髄と辺材の間に位置する古い木部です。これらの細胞はかつて、大きな木の枝や葉に水を運ぶ導管でした。大きな木が成長する過程で、木の中心にある導管は徐々に伝導機能を失っていきます。徐々に伝導機能を失った心材細胞は、油分、ゴム質、タンニンなどの物質で満たされるため色が濃くなり、一部の木材では辺材と心材の境界が明確になります。辺材は活性が維持されており、二次代謝産物が満たされていないため、柔らかく見えます。

木材が特別な特性を持つのは、まさに二次代謝産物の存在によるものです。ただし、このパフォーマンスを達成するには時間がかかることがよくあります。

黄花里の価値は時間の積み重ねにあります。 50年経って黄花梨は茶碗ほどの厚さに成長しましたが、その心材は麺棒ほどの厚さにも満たないと思われます。心材が貴重な理由は、木の成長過程で二次代謝産物が蓄積し、かつて水を運ぶために使われていたパイプを埋め尽くすからです。この種類の木材はかなりの硬度、色、香りを持ち、高級木材となります。例えば、Dalbergia odorifera を例に挙げてみましょう。水と肥料が適切な条件下では、通常、毎年高さ約 2 cm、直径約 3 cm 成長します。心材が形成されるまでには6～7年の成長が必要です。野生状態では、心材の蓄積はさらに遅くなり、10 年経たないと生成されないこともあります。この観点から、マホガニーの木は生命力が強いものの、近い将来に大量の木材資源を生産することは困難である。この意味では、ローズウッドは実際には希少で「再生不可能な」資源です。

今日、チューリップツリーのような中木種を開発することは、将来の木材の選択と植林に新たな選択肢をもたらすでしょう。

この記事は科学普及中国創造育成プログラムの支援を受けた作品です。

著者: Shi Jun、Ph.D.中国科学院植物学博士

査読者: マーサ・チャイナ林業協会科学技術部長、上級エンジニア

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司