酸性降下物の生態系への影響
一都市域におけるスギ衰退の潜在的要因一

衰退の著しい埼玉県のスギについて 、
エピクチクラワックスの量と元素組成を分析し 、埼玉県以外の関東平野部や山間部のスキの結果と比較した 。ワックス量は当年葉の成長が完了する 7‑8 月以降には自然・人為環境因子の影響を受けて加齢とともに徐々に）｀咸少するが、埼玉県では、その速度が他の地域に比べて明らかに速かった 。埼玉県のスギでは、ワックスの C / 0 比の低下も起こっており、葉面は疎水性が低下して濡れ易くなっていると考えられた 。この様なワックスの液量と変質は、クチクラ蒸敗と葉面からの栄養元素の溶脱を促進させる原因にもなっていた 。また、埼玉県のスギでは、葉面に多量のエアロゾルが付蓋していて、その一部は気孔内部にも侵入していたので、侵入した汚染物質が気孔の閉鎖を阻害し、蒸散や栄養塩の溶脱をさらに促進されていると推測された 。
葉面に付篇したエアロゾルは太陽光の透過も阻害するため、光量不足を引き起こしている可能性もあった 。スキは水ストレスに敏感であるので、水分が不足すると葉面のワッ
クス量を増やしてクチクラ蒸散を制御する 。従って、埼玉県などで見られるスギの衰退
は、ワックスの量的・質的変化や気孔の閉鎖阻害などの植物側の障害に、都市化の影響などが加わって起こる水ストレスが主要因となり、これに栄養塩の欠乏、光量不足、大気汚染物質の直接影響などのストレスが補足的に影響した結果と考えられる 。
物質の直接影響（高橋ら， 1987 ；梨本，

1. はじめに近年日本の各地で植生の衰退が報告

1988; 梨本・河野， 1989) 、 酸 性 降 下 物

され、大気汚染や酸性降下物との関係に起因すると思われる土壌の酸性化が 示 唆 さ れ て い る 。 全国 の マ ツ 、 丹 沢（梨本ら， 1993) 、 お よ び 都 市 化 に よ る

山 系 大 山 や 福 岡 県宝 満 山 の モ ミ 、 赤 城

水分条件の悪化（松本ら， 1992) な ど が山と日光周辺のダケカンバやオオシラ

挙げられてきた。しかし、これらの因

ビソ、及び都市域、特に関東周辺のス果関係には間接的な情報で裏付けられギなどに見られる枯損はその代表的なたものが多く、水分ストレスの証拠とものである 。 こ の 内 ス ギ で は 、 枯 損 はして最近報告された葉試料の炭素同位

都市域の社寺林などに集中していて、体組成の変化（坂田， 1995) が 唯 一 直 接樹木の先端部から始まり次第に下部に的な情報と 言 え る 。 今 後 ス ギ 衰 退 の 要及ぶ。 このスギ衰退の要因として、こ因を特定するためには、衰退地域のス

れまでにオキシダントなどの大気汚染

ギに起こってる潜在的な生理的・化学*1 国立環境研究所土壌環境研究室、〒 305

茨城県つくば市小野川 16‑2
千葉大学自然科学研究科、〒 271 千葉県松戸市松戸 648* 3 京都大学原子炉実験所、〒 590‑04 大阪府泉南郡熊取町野田
拿

2Transactions of T h e Research Institute of
Oceanochemistry Vol. 9, No.I, April. 1 9 9 6(23)

的変化を様々な角度から調査 ・研究すで (Takamatsu et al., 1992) 、同様の可能る必要がある 。

性がうかがえる 。

この研究では、 衰退地域のスギの葉

実験

面クチクラワックスを分析して、その2.

流亡や変質の程度を調べ、その変化が2.1. スギ葉試料

クチクラ 層 を通しての水分や栄養塩の

スギ (Cryptomeria japonica) の葉は、損失にどの様な影響を及ぽしているか

樹 齢 30 年以上で、外気に曝されているを検討した 。 クチクラワ ックス 層 は水樹木（群落では外縁の木）の 高 さ約 5 m

分と栄養塩の損失ばかりでなく、紫外の枝から採取した 。採取は、当年葉の線や有害 物質の侵入、及び病原菌や病展開がほぽ完了した 1983 年と 1984 年

害虫の侵入などを防ぐ重 要な働きをしの 8 月以降に、埼玉県（衰退地域）の 6ているが、常に環境に曝されているた地点 (II 試料）、茨城県と福島県平野部

め、その影響を受け易い 。事実、風雨の 8 地点 (I I 試料）、及び茨城県山間部などの 自然現象による物理的作用や大の 8 地点 (8 試料）で行った 。試料は気汚染物質による化学的作用がワ ック

ワックスの磨滅や融解を防ぐために保スを流亡・変質させ、結果として蒸散

湿、冷却 (5 ℃) して持ち帰り、できるを促進させることなどが知られているだけ早 く分析した 。

(Turunen & Huttunen, 1990; Percy et al.,2.2. エピクチクラワックスの抽出と付1994) 。

着エアロゾルの分離 (Cape, 1986)

また、予備的な観察で、スギの葉面には多量 のエアロゾルが付着 していて、採取した試料から、当年葉と 1 年葉

その一部は気孔内部にも侵入しているを約 5 c m の細枝を付けたまま分別しことが分かった 。付着粒子 は気孔の閉た。 これらは蒸留水で洗浄（軽く超音

鎖障害を引き起こし、引いては水分や波処理）し、 50 ℃以下で表面に付着し栄養塩の損失を促進させる可能性があた水分を乾燥させた。乾燥試料の 5 g をる。そのため、この現象についても合取り、 20ml のクロロホルムを加えて 15

わせて検討した 。水分や栄養塩は、ク

秒間軽く振とうしてワックスを抽出しチクラ層だけではなく、気孔を通してた。試料と器壁は 5 m l のクロロホルムも盛んに失われるが、植物は気孔の開で洗浄し、洗液は抽出液に合わせた 。

閉を調節して物質の損失を防いでいる 。 抽出液はまず石英ウールで、次に濾紙
しかし、一部の針葉樹では、気孔周辺で濾過して遊離・懸濁したエアロゾルに付着した粒子状物質によって気孔をを除去した 。抽出液中のワックスはク通しての物質の出入りが阻害 されていロロホルムを揮散させて回収し、重量るとの報告もある (Grill & Golob, 1983 ;を測定してワックス量を求めた後、元Crossley & Fowler, 1986) 。日本の都市域

素分析に供した 。一方、石英ウール上のスギにも、葉面に多 量 のエアロゾルに捕集されたエアロゾルは、乾燥後が付着していることが知られているのウールごと元素分析に供した 。操作は
(24)

海 洋 化 学 研 究 第 9 誉第 1 号 平 成 8 年 4 月

全て 6 連で行ったが、重量測定は 2 連分

ら蒸散速度を算出した。

を合わせた試料について行った。
2.6 ．葉面からの元素溶脱速度の測定

葉齢別に採取したスギ葉の 1 g に適

2.3. ワックスの C と0 の分析上で得たワックスをクロロホルムに量の水を加えて 10 分間軽く振とうし、

溶解、濾過（孔径 0.45 μm ）した後、再葉面に沈着した易溶性の元素を除去しび乾固して精製ワックスを調製した。

た。葉はもう一度水洗いして表面の水

これを元素分析計 (Carlo Elba, Model

分を乾かし、切り口にシリコングリー

1106) にかけ測定した。なお、酸素のスを塗布した。葉は 3 0 m l の希硫酸 (pH

標準には、ワックスと紺成の類似した=3) に浸せきし、恒温 (20 士 3 ℃) で

1‑Docosanol (C22凡 0) を用いた。

2 時間ゆっくりと撹拌して元素を抽出した。抽出液は濾過 (0.45 μ m ) し、
2.4. エアロゾルの元素分析

ICP‑AES で分析した。

石英ウールに捕集したエアロゾルの元素組成は中性子放射化と ICP‑AES で

2.7 ．葉面および気孔周辺の電子顕微鏡分析した。中性子放射化分析は非破壊観察

で機器的に行い (Koyama & Matsushita,

葉齢別に採取した葉を水で軽く洗浄

1980; 高松・小山， 1990) 、ICP‑AES 分

し風乾した。これを液体窒素に浸して析は、高圧分解ボンベを用いて混酸急速冷凍し、直ちに凍結乾燥した。各(HC104/HN03=O ．
5 ml/1 ml) で溶液化し試料から針葉の一本をとり A u とP d をた試料を用いて行った (Nishikawa et

蒸着した後、走査型電子顕微鏡 (JEOL,

al., 1986) 。

JSM‑840 ; E D S : K E V E X 7077QJ) を用

いて 10‑20 k V の加速電圧で観察した。
2.5. クチクラ蒸散速度の測定（ Mengel
2.8. 気孔閉鎖阻害の検証

et al., 1989)

葉齢別に採取したスギ葉を水で軽く

1 年葉を取り、水で軽く洗浄した。切洗浄して風乾し、切り口にシリコング

り口を 0.001 M アブスシン酸水溶液にリースを塗布した。試料は秤量した後浸すとともに、葉面にも溶液を時々かシリカゲルデシケーターに入れ、デシけ流して 30 分間放置し、気孔を閉じさケーターば恒温 (20 士 3 ℃) 、暗所に置せた（近藤・菅原， 1978) 。試料はメチいた。試料は 6‑10 時間毎に秤量し、減レンブルー溶液に 3 0 分間浸せきした量から水分損失速度を求めた。秤量は後、表面に付着した染料を充分洗い流

葉重が一定になるまで約 2 週間続けた。

した。針葉の断面（切片）を作成して実験開始初期には、しばしば気孔蒸散

光学顕微鏡で観察し、染料が気孔の孔による大きな水分損失が見られたので、辺細胞を通過して呼吸腔内部に侵入し減量速度が一定となった期間（通常、ているかどうかを調べた。

10 時間から 60 時間後の範囲）の結果か
Transactions of The Research Institute of
Oceanochemistry Vol. 9, No.l, April. 1 9 9 6

(25)

2.9.

付藩エアロゾルによる光透過阻

3.

結果と考察

害の測定
5 g の 1 年葉を取り、ワックスを抽出したのと同様の方法で（ 2.2. 項参照）、

3.1. エピクチクラワックスの一般的特性

エアロゾルのクロロホルム懸濁液を調Table 1 はスギ葉のワックス特性をま製した 。懸濁物は遠心分離で集め、エとめたものである。ワックスの量や化タノールで充分洗浄した後、少量 の水

学組成は、 生育地点の標高、枝の裔さ、に懸濁させて乳鉢に取り出した 。 これ

火山性ガスの暴露など多くの自然環境に 10 m l の 1 % T w e e n 2 0 溶液を加えて因子（ストレス）の影響で変化する

充分粉砕・混和した後、全量 を 190 m l(Sase et al., submitted) 。すなわち、ワッに希釈した。この懸濁液の約 3 m l を、

クスの量は通常ストレスを受けると増液を超音波で分散させながら取り出し、加し、 C / 0 比は減少する（ただし、標高

分光光度計で波長 700‑200nm の光透過の上昇に対しては例外的に増加するが、率を測定した。また同様に取り出した

これは多分紫外線の影響である）。これ

11.3 m l の懸濁液をミリポアフィルター

らの変化の内、高い枝でワックス量が( H A W P 、0.45 μ m 、47 m m i.d. ） に均増加する現象は、多くの針葉樹で見らーに濾過、乾燥させた後、イマージョ

れるが、特にスギで顕著である。スギンオイルで濾紙を透明化して、太陽光は湿潤な環境を好む樹木で、水ストレの透過率を照度計 (Integrating photom‑

スを非常に受け易いことから（松本ら，eter, Model LI‑188B, LI‑COR, Inc. ）で測

1992) 、このワックスの増加は水ストレ定した。なお、上で懸濁液を 190ml にスに起因する変化であると推測される。

調製したのは、スギの葉面積が 5 g 当た

Fig. 1 は、スギにおける枝の高さの上昇

りで平均で 190cm2 であることによる。

に伴うワックス量の増加率と生育地点

Table 1 Changes in amount and elemental composoition of
epicuticular wax in Japanese ceder (Cryptomeria
japonica) due to natural environmental factors.
Factors

AmountC / 0 ratio
Remarks
Increase
Decrease
Duringgrowing phase
Incresing leaf age
Slightdecrease
Slightincrease
After
growingphase・• ‑‑‑‑・• ‑‑‑‑‑‑‑・• ‑‑‑‑• ・• ・• ‑．
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Incresingelevation
Increase
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Increasing
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Exposure to volcanic gas Increase
Decrease
H2S, S 0 2(26)

海 洋 化 学 研 究 第 9 巻第 1 号 平 成 8 年 4 月

0.25

:

i

:"uu,,

度から判断しても健全であるので（坂:;． ：ljj!.L.~.':.s.r.~.~-.I·········.]

口， 1983) 、スギは C/0 比の比較的小さ:．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．i．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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な成分を盛んに合成し、ワックス量を増やすことで水ストレスやガス暴露に対抗し、健全な生育を保っている考えられる。この様に、エピクチクラワッ゜゜

クスはスギにとって非常に重要な保護＼I()( ）

150

200

250

物質であるので、自然環境ストレスに300

5Rain factor
Fig. I Relationship between average increments

さらに人為的なストレスが加わり、ワックスの流亡や変質が促進されれば、（△ X) of epicuticular w a x with increasing

スギが致命的な影響を受けることは容branch height in Japanese ceder (Cryptomeria

易に推測できる。

japonica) and rain factors of the growing sites.

の雨量係数との関係を示したものであ3.2. 関東地域のスギにおけるワックス

る。両者の間に見られる良い相関はやの減少と変質

はりワックスの増加に対する水ストレ

スギのワックス星とその当年葉と 1スの関与を裏付けている。また、スギ

年葉での差（ワックスの年間減少量にのワックスは、火山性酸性ガス (H2S や相当する）を、スギの衰退が著しい埼

so2) の暴霞によっても著しく増加す玉県を含む関東平野と衰退が全く見らる。例えば、青森県恐山の硫気口近くれない関東の山間部で比較し、 Table 2

で、ガス (2.3‑8.5 μ g‑S/cm2/d) に曝さに示した。ワックス量は当年莱では埼れて生育しているスギの葉は同一地域

玉県を含む平野部で多く、 1 年葉ではの対照に比べて 30 ％ほど多くのワック

逆に対照の山間部で多い。平野部の当スを含有している。しかしいずれの場

年葉では、大気汚染物質などのストレ

合も、生育は外見上だけでなく生育速スに対抗するためにより多くのワック

Table 2 Reduction of amount of epicuticular w a x in Japanese ceder(Cryptomeriajaponica) in the Kanto District.
Site
Plain area
Mountainous area

Leaf agen゜oAmount△X
mg/g‑fresh leaves

Reduction rate
％

I

14
14

5.91 士0.84
4.52 士0.52

1.38 士0.63

22.8 士 8.7

l885.62 士0.83
4.86 士0.66

0.76 土 0.47

13.1 土 7.6

N u m b e r of repeated analysis: 3. n: number of samples. △X: difference between
current and I‑year leaves

Transactions of The Research Institute of (27)
Oceanochemistry Vol. 9, No.l, April. 1 9 9 6

Table 3 C / 0 ratio of epicuticular w a x in Japanese ceder(Cryptomeria japonica) collected from plain
areas in the Kanto District.
Site
Saitama Pref.
(Declining area)
Areas other than
Saitama Pref.

Leaf agenC / 0 raio

C/0/weight*

）
（

4
11

13.3 土 1.8
13.4 士1.1

2.2 士0.5
2.9 士0.7

14.1 士1.0
14.0 土 1.0

2.5 土 0.5
3.3 士0.7

1

，
，
゜
1

N u m b e r of repeated analysis: 3. n: number of samples. *: C / 0
ratio standardized by w a x weight.
スが生成されるが、その流亡も著しい

カンの鎖長が短くなったり (Kerfournと考えられる 。平野部では山間部に比& Garrec, 1991) 、エステル成分が加水

べて、年間に葉重 1 g 当たり約 0.62mg

分解を受けたりすることが知られてい（減少率では 9.7%) のワックスが余計るので (Percy et al., 1994) 、酸性や酸化に流亡している勘定になる 。 ワックス性の汚染物質が関与した可能性が示唆

は風雨などの 自然現象によって加齢とされる。

共に徐々に減少するが (Wilson, 1984;

いずれにしても、関東の平野部、特Baker & Hunt, 1986 ; Cape et al., 1989 ;に埼玉県のスギでは、ワックスの流亡

Percy et al., 1993) 、大気汚染物質はそのが促進されると共に、その疎水性を低速度を促進させる (Cape, 1986 ; Mengel

下させる変質 ( C / 0 比 の 低 下 ） が 起

et al., 1989 ; Barnes & Brown, 1990 ; Percy

こっていることが明らかとなった。こ& Baker, 1990) 。関東平野部におけるれらの変化はいずれも環境ストレスに

ワックス減少量 （率）の増大は大気汚対するスギの感受性を高めていると考

染物質の影響による可能性が高い 。

えられる。

また、ワックスの質的な変化を見るため、その C / 0 比を衰退の著しい埼玉

3.3. ワックスの流亡と変質による蒸散

県と衰退の程度の軽い関東平野部のスと栄菱塩溶脱の促進

ギで比較して Table 3 に示した 。その結葉の水分や栄養塩はクチクラ層、と果、 C/0 比は当年葉と 1 年葉のいずれにりわけ疎水性のエピクチクラワックス

おいても埼予県で顕著に低く、その傾によって守られているので、ワックス

向は C / 0 比をワックス 量で割って規格の流亡や変質はそれらの損失を促進さ化した値で比較しても同様であった。

せると考えられる。 Fig. 2 はワックス量

大気汚染物質がワックスの化学組成にと葉からの水分損失（クチクラ蒸散）

与える影響については不明な点が多い

速度との関係を示したものである。

が、酸性雨の暴露でワックス中のアルワックス量と水分損失速度は概ね反比(28)

海 洋 化 学 研 究 第 9 巻第 1 号 平 成 8 年 4 月

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Fig.2 Relationship between cuticular transpi‑
ration rate of Japanese ceder (Cryptomeria
japonica) an the amount of epicuticular wax.
( 0 ,口）current and I‑year leaves from plain
areas in the Kanto District (except Saitama
Pref.), respectively fro m mountainous area m
the Kanto Disrict,respectively, regression line
B; （●，）current and I‑year leaves from
Saitama Pref.
, respectively.

Fig.3 Relationship between total amount ofbasic cations extracted with acid from leaves ofJapanese ceder (Cryptomeria japonica) and theamount of epicuticular wax. ( 0 ) plain areasin the Kanto District (except Saitama Pref.) re‑gression line A, current and I‑year leaves ;（△）mountainous area in the Kanto District, re‑gression line B , current and I‑year leaves ;（●）Saitama Pref.
, I‑year leaves.

例していて、ワックス 量 が減少すると、ス量が減少すれば溶脱は 著 しく盛んに

水分損失が著 しく盛んになることが分なる 。埼玉県 を除く関東の平野部と山かる 。 また、埼玉県 を除く関東の 平野

間部のスギの比較でも、溶脱速度は明部と山間部のスギを比べると（回掃直らかに 平野部で大きい 。 また埼玉県で線 A とB の比較）、ワックス 量 が同じでは、気孔閉鎖阻害 に起因すると推測さも水分損失速度は明らかに 平野部のスれる極端に大きい栄養塩の溶脱も観察ギで大きい 。 これには、 上 で述べた様されている 。

■

なワックスの変質 (C/0 比の減少によ

これらの結果から、関東の平野部、る疎水性の低下） が関与 していると思とりわけ埼玉県のスギでは、ワックス

われる。さらに、埼玉県 の 1年葉で は水の流亡と変質が水分損失（クチクラ蒸分損失速度が極端に大きいが、これに散）と栄養塩溶脱を促進し、スギに重はワックスの変質に加えて、後述する

大なストレスを与えている可能性が示

気孔の閉鎖阻害が関与した可能性が高

唆される。

い。
Fig. 3 は、ワックス 量 と葉から溶出した栄養塩（塩基性賜イオン） 量 との関3.4. 葉面付蒲エアロゾルによる気孔閉
鎖阻害係を示したものである 。栄養塩の溶脱

エピクチクラワックスは疎水性の有速度も水分損失速度の場合と 同様 に機物であるので、炭素を 主成分とする

ワックス 量 と反比例していて、ワック

人為起源のエアロゾルを容易に付着す

Transactions of The Research Institute of (29)
Oceanochemistry Vol. 9, No. l, April. 1 9 9 6

る。 そのため、 葉面 にはしばしば多量
600/,(J(J

5()()

5(X)

のエアロゾルが蓄積する 。 この現象は§
g 4(X)；＇『い均

3IKI こ‑ユ;

スギは最も多 量 のエアロゾルを付着・蓄積する樹木の一つである (Takamatsu

コし1()(JIDII

e．
2{ KI し必 2()().0U)

広 葉樹 よ り も 針 葉 樹 に お い て 顕 著 で
、

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l

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（

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I

A

樹種だけではなく、環境の汚染度（エl( ~I;•:'.·—:'.·—:~;”:·; ・:;・:；et al., 1992) 。エアロゾルの付着 は無論

ァロゾルの 浮遊鼠） に大きく依存する(IC現象であるため、都市域、たとえば埼玉県などでは付着量が著しく多い 。

Fig.4 Concentration of some elements depos‑
ited as aerosol components on leaves of Japa‑
nese ceder Cryptomeriajaponica) in the Kanto
District. A, B and C :representative results ob‑
tained in Saitama (A), plain area except Saitama(B) and mountainous area (C), respectively.

b

量 を、その特徴的な元素である S b 、A s
及 び F e を指標として、埼韮県 、関東平
野部、及び関東山間部の代表的試料で比較したものである 。埼玉県 のスギに

°9‑

‑ ‑‑‑‑・‑‑・ ・戌冷屹宣‑ ‑ ‑ ‑一―Fig. 4 は、スギ葉に付着 したエアロゾルu・‑ ・‑ ‑ ‑ ・‑，，傘
溢ご'・ .

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Fig.5 S E M micrograph and E D X spectrum of aerosols deposited in a stoma of Japanese ceder(Cryptomeriajaponica) from Saitama Pref.

(30)

海 洋 化 学 研 究 第 9 巻第 1 号 平 成 8 年 4 月

Fig. 6 Penetration of dye through guard cells of a stoma of Japaneseceder (Cryptomeriajaponica) from Saitama Pref.
A: mountainous area in the Kanto District.
B: Saitama Pref.
Transactions of T h e Research Institute of
Oceanochemistry Vol. 9, No.I ,April. 1 9 9 6(3 1)

は、山間部の IO 倍以上に達する多量のして、気孔の閉鎖阻害を検証した結果

エアロゾルが蓄積していることが分かである 。スギの衰退が著しい埼玉県のる。 この様に多量に 付済 したエアロゾ

試料 (I 年葉）では、染料が気孔の孔辺

ルは、ワックス流亡の原因となるばか細胞を通過して呼吸腔内部にまで侵入りでなく (Grill & Golob, 1983 ; Cape et

しているのが分かる。埼玉県の試料でal., 1989) 、気孔に侵入してその閉鎖阻は、調べた 気孔の 20‑30 ％でこの様な現害 を引き起こす 可能性もある (Grill &象が観察された。一方、山間部の試料

Golob, 1983 ; Crossley & Fowler, 1986) 。

では、この様な現象は全く認められなFig. 5 は、スギ衰退の著しい埼玉県 でかった 。

採取した試料 (1 年葉）の気孔周辺を走この様に、 衰退の著しい埼玉県のス

査型電子顕微鏡で観察したものである。

ギには、葉面に多量のエアロゾルが付

気孔に粒子状物質が詰まっているのが着 していて、一部は気孔に侵入し、そ認められる 。 また X 線スペクトルの結の閉鎖を阻害 していること分かった 。

呆から、粒子状物質は Fe と C u に富ん

埼玉県の試料 (1 年葉）で見られた異常

だ人為起源の汚染物質 （エアロゾル）に大きい水分と栄養塩の損失 (3.3 項参と考えられる 。埼玉県の スギでは、い照）は、付着物質の影響で気孔の閉鎖

ずれの試料でも殆どの気孔にこの様なが不完全であったことに起因すると推粒子状物質が詰まっており、その形状測される 。

と元素組成から、エアロゾル以外にも、
土壌粒子、溶融したワックス、藻類や3.5. 葉面付着エアロゾルによる光透過菌類などが含まれると推定された。

阻害

Fig. 6 は、アブスシン酸処理で気孔を葉面に付着したエアロゾルは、気孔閉じさせたスギ葉を染料溶液に浸し、障害を通して水分や栄養塩損失の原因

染料の侵入の有無を光学顕微鏡で観察となるばかりでなく、多量になれば、Table 4 Reduction of light intensity due to aerosols depositedon leaves of Japanese ceder (Cryptomeriajaponica).

Site

Saitama (No. 1)
Saitama (No.2)
Tsukuba
YakushimaTransmittance at specific absorption
Transmittance ofm a x i m u m of chlorophyll, % *ab - solar light, % * *663 n m 432 n m 653 n m 467 n m

—

-—
6
9
7
2
7
9
9
3

60
65
74
88

69
72
79
93

6
2
6
7
7
5
8
9

78
80
85
96

*: Aerosol suspended in aqueous solution was measured by a spectrophotometer.
**: Aerosol collected on a Millipore filter ( H A W P , 0.45 μ m ) was measured byan illuminometer after clarifying the filter paper.

Transactions of The Research Institute of
Oceanochemistry Vol. 9, No.I, April. 1 9 9 6(33)

光透過を阻害して日照不足を招く恐れるためにはクロロフィル含量 を高めるもある 。Table 4 は、エピクチクラワッ

必要があり、それに伴って M g 要求量

クスを溶解して付着していたエアロゾも増大す る。事実 、エアロゾルが多鼠

ルを一度分離・ 回収し、再び溶液中まに付着した埼玉県 の 1 年葉 ではクロロ

たは透明濾紙上 に実際の付着密度 を再フィル含量が増える傾向にあり

現して、その光透過阻害の程度 を測定

士 0.27 mg/g‑ 新鮮葉、 n = 4 ; 埼玉県以した結果である 。透過率 は波長や測 定

外の関東平野部： 1.06 土 0.19mg/g‑ 新鮮法によって多少変動するが、埼韮県で

葉は、葉面のエアロゾルに遮断されて植高い (1980 士 8 4 0 p p m 、n = 5 ； 埼玉

物体に 届 く光量が 70 ％程度に低下 して県以外の関東平野部： 11()() 士 2 2 0 p p m 、いると推測される 。スギの成長は 日照

n = 9 ) 。ワックスの流亡・変質や気孔閉に余り影響されないと 言 われているが鎖阻害に起因する M g の溶脱促進現象（坂口， 1983) 、気象変化による日照不と複合すれば、 M g 欠乏の発現が早めら足と 重 なれば影響が出る 可能性も 否定れる可能性もある 。

(1.12

n = 10) 、葉 の M g 含鼠 も明らかに．

できない 。 また、光量 の低下 を補償す

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Year

1970

1980

1990

Fig.7 Changes in warmth index (A) and rain factor (B) in urban (Tokyo and Saitama) and rural(lwaki) areas during past 70 years. （●）Tokyo ;( 0 ) Saitama ;（田）lwaki.
(34)

海 洋 化 学 研 究 第 9 巻第 1 号 平 成 8 年 4 月

4.

と推測される 。

まとめ
以上の結果から、都市域のスギ枯れ謝辞

に対して次の様なシナリオを想定することができる。すなわち都市域では、

本研究を 実施するに当たり、千葉大

自動車や工場の排ガスとして放出され学園芸学部の吉田富男教授と国 立環境

た酸性・酸化性物質や多様な疎水性有研究所地球環境研究グループの佐竹研機化合物が直接あるいは雨に溶けて葉一博士には有益なご意見を頂いた 。 まに作用し、エピクチクラワ ック スの流た、 I C P ‑ A E S の測定では国立環境研究

亡と変質を促進する 。そのため、ワッ

所地域環境研究グループの西川雅高博

クスの減少と疎水性の低下が起こり、士と熊田玲子氏に、 C / 0 分析では篠原

水分と栄養塩の損失が促進される 。 こ

憂子氏に、そして電子顕微鏡観察ではの現象は経時的に進行するため、多年

中村みなみ氏にそれぞれ協力して頂い葉で特に著しい 。 また、同じ発生源 にた。 ここに深く感謝致します 。 なお本

由来する粒子状汚染物質（エアロゾル

研究は、環境庁の地球環境研究総合研など）は気孔に侵入してその閉鎖障害究推進費によって実施した 。

を引き起こし、水分や 栄養塩の損失 をさらに加速する 。 これらの影響で、都

引用文献

市域のスギば慢性的な水分や栄養塩のBaker, E.A. & Hunt, G.M. :Erosion of waxes
from leaf surfaces by simulated rain. N e w

欠乏に見舞われる 。都市化による近年

Phytol., 102, 161‑173 (1986).

の高温・乾燥化 (Fig. 7 ) はこの状況に追い打ちをかける（気象庁， 1 9 2 7 ‑Barnes, J.D. & Brown, K.A.: The influence ofozone and acid mist on the amount and1995) 。全国 284 ヶ所のスギ林の調査か

wettability of the surface waxes in Norway

ら、スギは主に雨量係数が 100‑230 の範囲に分布していて、雨量係数が 140[Picea abies L. Karst.]. N e w
Phytol., 114, 531‑535 (1990) .

未満の所では明らかに生育が悪いと言Cape, J.N. : Effects of air pollution on the chem‑

われている（坂口， 1983) 。樹木の先端

istry of surface waxes of Scots pine. Water
Air Soil Pollut., 31, 393‑399 (1986).

spruce部では、風、日照などの自然環境条件が厳しく、かつ汚染物質の暴露量も通Cape, J.N., Paterson, LS. & Wolfenden, J. :Regional variation in surface properties of

常多い。また、先端部は本来的に水分N o r w a y spruce and Scots pine needles in

ストレスを受け易い部位でもある 。そrelation to forest decline. Environ. Pollut.,のため、枯損は樹木の先端部から始ま

58, 325‑342 (1989).

り次第に下部に及ぶことになる 。スギ

Crossley, A .& Fowler, D. : T h e weathering of

衰退の主要因は水欠乏であると考えら

Scots pine epicuticular w a x in polluted andclean air.N e w Phytol., 103, 207‑218 (1986)れるが、栄養塩の損失や光量低下 に関

Grill, D. & Golob, P. : SEM‑investigations of

連したストレス、ガス状大気汚染物質と葉面付着エアロゾルに含まれる有害物質の毒性などが複雑に影響しているTransactions of The Research Institute of
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【英文要旨】

Effect of Acid Deposition on Ecosystem‑ Potential Factors Responsible for the Decline of Japanese Ceder (Cryptomeriajaponica) in Urban Areas ‑T. Takamatsu*', H. Sase*2, J. Takada*3 and R. Matsushita*3*1Soil Science Section, National Institute for Environmental Studies,
16‑2 Onogawa, Tsukuba, lbaraki 305, Japan*2Department of Production Science and Technology, Graduate Schoolof Science and Technology, Chiba University, 648 Matsudo, Chiba 271, Japan*3Research Reactor Institute, Kyoto University, Sennan‑gun,
Osaka 590‑04, Japan
Amounts and elemental compositions of epicuticular w a x were analyzed in Japanese ceders(Cryptomeriajaponica) collected from Saitama Prefecture, where the trees are in significant de‑cline, and compared to those in the samples from the plains and mountainous areas of other prefec‑tures in the Kanto District around Tokyo. Although the wax amounts of current leaves in all samples
showed a gradual decrease by erosion after the leaf expansion from M a y to August, the rates ofdecrease were clearly faster in Saitama Prefecture than the other areas. A decrease in C / 0 ratios of
the wax, which m a y lower the hydophobicity and consequently raise the wettability of the leaf
surface, was also observed in the ceders from Saitama Prefecture. Such increased erosion anddeterioration of the w a x accelerates the transpiration and the leaching of nutrients from the leaf
surface. In addition, a large quantity of aerosol was found to be deposited on the leaf surface in
Saitama Prefecture, a part of which had invaded the stomata. This phenomenon m a y have further
accelerated water and nutrients loss through incomplete closing of the stomata. Since aerosols on
the leaf surface also hinder the transmission of solar light, a light‑deficiency m a y have exerted
another negative effect on the Saitama ceders. Japanese ceders are very sensitive to water stress,and control cuticular transpiration by increasing the w a x under water‑deficient conditions. There‑
fore, accelerated water loss due to w a x deterioration and interference with stomatal functioningm a y have dealt the ceders a fatal blow under the higher temperature and lower rainfall conditions
recently experienced in the Kanto Plain, especially in urban areas such as Saitama Prefecture.
Deficiency of nutrients and light, and exposure to air pollutants m a y impart an additional stress tothe ceders.

Transactions of The Research Institute of
Oceanochemistry Vol. 9, No.l, April. 1 9 9 6(37)