なぜある木は早く成長し、ある木は遅く成長するのでしょうか?

シ・ジュン

みなさんこんにちは。私は博士号を持つShi Junです。中国科学院で植物学の博士号を取得。今日お話ししたいテーマは、「なぜある木は早く成長し、ある木はゆっくり成長するのか」ということです。植物によって選択肢は異なります。木によっては、1 年に 5 メートルから 6 メートル成長するものもあれば、1 年に 5 センチメートルから 6 センチメートル成長するものもあります。なぜこんなに大きな違いがあるのでしょうか?

まず、木がなぜ高くなるのかについてお話ししましょう。実は、それは日光を奪い合うためです。例えば、高温多湿の熱帯雨林では、水や気温が不足することはありませんが、太陽光は多くの植物が争う貴重な資源となっています。熱帯雨林の中を歩いていくと、光が突然ずっと暗くなることに気づくでしょう。一般的に、午後 4 時以降は熱帯雨林の日没のような状態になります。

シーサンパンナ熱帯雨林では、樹冠の放射線量は1平方メートルあたり158.92ワットに達するのに対し、地上の放射線量は1平方メートルあたりわずか12ワットです。太陽光は地面に到達する前に植物の層によって遮られます。より多くの日光を得るために、植物は早く背が高くなるように全力を尽くさなければならないため、ここで生息する多くの植物は私たちの想像よりもはるかに背が高いのです。たとえば、チーク材は 40 メートルまで成長し、パラショレア・シネンシスは 60 メートルまで成長します。ここは光の奪い合いの世界なので、森の中の大きな木は基本的にまっすぐ上に向かって成長します。

もちろん、十分な光があれば、植物はまったく違って見えます。たとえば、アフリカの草原では、木の高さは通常 10 メートル程度しかありません。これらの木のうち、空に届くものはほとんどありません。形は大きな傘に似ています。実際、ここでは木々の間の競争がそれほど激しくなく、木々同士の距離も非常に離れているため、葉を開くことで多くの太陽光を吸収できます。そのため、十分な光を得るために木をあまり高く成長させる必要はありません。では、背が高いと実は大きなメリットがあり、早く背を伸ばすことが最善の選択肢なのでしょうか?実のところ、それは完全に真実ではありません。私たちにとって予想外だったのは、熱帯雨林には非常に早く成長する木と非常にゆっくり成長する木の両方が見られることです。これは実際には、異なる植物の異なる競争戦略です。植物の中には、誰もがよく知っている Dalbergia paniculata のように、力を蓄えてから大きく成長することを選択するものもあります。この名前に馴染みがなくても問題ありません。名前は変更できます。名前は Huanghuali です。水と肥料が良好な条件下では、黄花梨は毎年約2センチメートル成長し、徐々に大きくなります。つまり、地面に最も近い幹の直径は3センチメートル増加します。芯材が形成されるまでには通常 6 ～ 7 年の成長が必要です。コアマテリアルとは何ですか?名前の通り、木の中心部にある木材ですが、実は熟成されたものです。道管は心材と辺材の間に位置します。これらの細胞はかつて木に水を運ぶための通路として機能していました。木が成長する過程で、木の中心にある溝は徐々にその機能を失っていきました。これらの機能不全の心材には、徐々に油、ゴム、タンニン、その他の有色物質が充填され、その部分の新しい木材の色がどんどん暗くなり、周囲の辺材と明確に区​​別できるようになります。一方、樹木の周囲のまだ活動性を保ち、水分を供給できる部分を辺材と呼びます。二次代謝産物が含まれていないため、色が薄く見え、木材が柔らかくなります。皆さん、木材が十分に硬いかどうかは、実は二次生態代謝と二次代謝産物の量に直接関係していることに注意してください。

もちろん、早く成長することを選択する植物もあります。例えば、熱帯雨林にはバルサ材と呼ばれる植物があります。 1年に5〜6メートル成長します。その成長率は想像を超えています。しかし、その材質は非常に緩く、木材は非常に軽いです。どれくらい軽いですか？大人は2メートルの木の幹を抱きしめて走り抜けることができます。どれだけ軽いか想像できますか？しかし、非常に軽い木材にも用途があります。合成材料が登場する前は、主にこの種の木材が模型飛行機の製造に使用されていましたが、この種の木材は戦争の方向性にさえ影響を与える可能性があります。意外なことに、第二次世界大戦中、イギリスはバルサ材を主材料としたモスキート爆撃機と呼ばれる航空機を生産しました。翼が軽いので、飛行機は非常に速く飛ぶことができます。同じエンジンで駆動される軽木飛行機は非常に速く飛行できるため、有利になります。第二に、木製の飛行機は金属製の飛行機よりも修理が特に簡単です。大工さんに頼んで隙間を木材で埋めてもらえば、すぐに直ります。損傷した飛行機はすぐに戦場に戻ることができます。したがって、この観点から見ると、バルサ材はドイツのファシズムに対する勝利に大きく貢献したと言えます。ですから、この意味では、すべての木には独自の価値があるのです。

また、皆さんに思い出していただきたいのは、重い木であろうと軽い木であろうと、木は成長し続ける植物だとみんな思っているので、木材は無限に生産でき、再生可能な資源であるかのような錯覚を抱いているということです。論理的には何も問題はありませんが、制限を加えるのは間違っています。たとえば、人類の歴史的発展の限られた条件下では、木材は再生可能な資源ではありません。例えば、紫檀の木が家具になるまでには約 300 年かかり、黄花梨の木が家具になるまでには約 500 年かかり、パラショレア チネンシスが成木になるまでには 800 年以上かかります。ですから、故宮を修復していたとき、黄金の南木を見つけるのは本当に困難でした。ですから、私たちはこの大きな木を保存し​​ます。それは家具の材料を保存するだけでなく、生きた歴史書としても機能します。

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

著者: Shi Jun

制作：中国科学技術協会科学普及部

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