北海道大学
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北方生物圏フィールド科学センター

News Letter

研究エッセイNo. 23

このコーナーではフィールド科学センターの教員が行っている研究のエッセイを掲載します。北海道大学のフィールドで行われている研究を知ってください。

【北海道の新しい林業にむけて】
木材の利用には市場の「流行」があり、私が専門とする造林・育林の分野の研究はそれを後追いするのが常なのですが、樹木が育つ長期間のうちに、需要がまったく変化してしまうこともまた常であり、林業研究の宿命ともいえます。
北海道の森林は林床にササ類が多く、伐採後の樹木の再生が大きな課題です。その対応策のひとつとして、重機を用いてササを根系ごと剥ぎ取る「掻き起こし」と呼ばれる作業があります。掻き起こしを行うと、多くの場合、周囲から散布された種子によってシラカンバまたはダケカンバが優占する二次林が成立することは広く知られていました（写真 1）。しかし、シラカンバやダケカンバの材はパルプやチップなどの低質用途が中心で、それらを積極的に育成することはほとんどありませんでした。
ところが、この数年、シラカンバやダケカンバが、急に脚光を浴びています。これまで欠点とされた強度の低さは使い方次第で克服できること、家具や床材として明るい材が好まれ、また誰もが知る「高原の木」としてイメージに優れること（写真 2）、一方で、小径材でも利用できる技術（単板積層材）の開発も後押しになりました。ダケカンバを野球のバットに供するプロジェクトも始まり、研究林から試験用材を提供したところ（写真 3）、約 2 年で、プロ野球の公式戦で使用されるまでに発展しました。ギターなど、楽器材としての利用も広がっています。

写真 1

掻き起こし後に成立した
シラカンバ二次林写真 2 シラカンバのスツール：
樹皮を使ったデザインが目を引きます

タイミングがよかった、と思うのは、私たち研究林で、掻き起こしによるカンバ類の育成の画期となる技術開発が、ちょうど実を結んでいたことです。これは、約 20 年前、技術職員の発案で、掻き起こした表層土壌を、一定期間の後、施工地に敷き戻すという試みでした。「表土戻し」と私たちが呼ぶこの作業の効果は明らかで、通常の掻き起こしとの比較（20 年生時）で、森林の蓄積は 3-4 倍に達していました（写真 4）。この成長速度と、再生コストの低さは、一定の需要があることを前提とするならば、林業の主力である針葉樹人工林と比べて遜色のない森林経営が可能になることを意味します。そこで、私たちは、過去数十年にわたる実践の経験や調査地の存在と、技術スタッフが直営で木を伐採し丸太にする作業を行っていることを生かして、造林・育林のさらなる技術開発や作業の効率化、材質に関する研究を進めています（写真 5）。
最初に書いたように、カンバ類の利用は「流行」としてやってきました。現在の大きな課題は、この流れに乗りながら、取り組みを一過性にとどめないことです。シラカンバ、ダケカンバを主役とした森林管理は、成長の速さや再生の容易さ、コストの低さの面から、北海道林業の大きな柱のひとつになりえます。研究林では、現在、旭川周辺の家具工房や建築、デザイナー、自伐林家、研究者が構成する「白樺プロジェクト」と連携をはじめました。プロジ
ェクトのキーワードは「持続可能性」と「恵みの多様さ」。前者は、上述した、シラカンバの特性・育成技術と関係します。一方、後者は、樹皮、樹液、葉、根など「一本丸ごと利用可能」であることを指しています（写真 6）。これからも、研究林のフィールドと技術、そして研究を基礎に、森林と生活を結ぶ新しい産業・文化を育てたいと考えています。
（森林圏ステーション 北管理部 吉田 俊也）

写真 4

写真 3 バット用に伐採したダケカンバ：
プロ野球日本ハムの公式戦で使用されました

通常の施工地（右）と表土戻し（左）：7 年生の様子

写真 5 表土戻し：
さまざまな条件で追試を重ねています

写真 6 シラカンバの樹皮：採取効率なども研究テーマにしています動植物エッセイ

フィールド科学センターの教員は様々な動植物を扱っています。このコーナーでは教員が研究材料として扱っている動植物について、とっておきのエッセイを掲載します。

【博物館の標本は“生物”か？】
北方生物圏フィールド科学センターの教員の中で、おそらく私だけが“生物”を研究対象としていないので、“動植物”エッセイの担当が回ってくるとは思ってもみませんでしたが、できる限り生物に近寄らせる形で私の研究対象を紹介したいと思います。
私の研究材対象は、博物館に所蔵されている標本・資料の“情報”です。センターの博物館（写真 1）は、１８７７（明治１０）年に設立され、１８８４年に札幌農学校の博物館になってから１３０年以上の間大学博物館として活動してきました。大学博物館の所蔵標本は展示物としてみて学ぶためのものではなく、大学の研究活動の証拠として保存するとともに、新しい研究に利活用できるように管理さ
写真 1 1882 年建設の博物館本館れています（写真 2）（写真 3）。標本は生きてはいません
写真 2 収蔵庫で管理されが、長期間保存・管理されることで過去の分布や遺伝情報、形態の変化を把握し、現在の生物をている鳥類標本より深く理解するための材料になり得ます。
例えば、博物館に所蔵されているシマフクロウ（ＨＵＮＨＭ４８０５４）（写真 4）はおそらく北大キャンパス内で捕獲された現存する唯一の標本です。この標本が存在することで、過去に札幌の中心部にシマフクロウが生息していたことが確認されるだけでなく、最新の研究に利用されることで、現在の個体群との遺伝的な違いも見いだせることでしょう。過去にさかのぼって動物を捕獲することはできませんで、このような利用は博物館で保管され続けてきたからこそ可能になるものです。それゆえ、２２世紀の研究者が２１世紀初頭の生物の情報を利用できるように、研究林の現在の業務 写真 3 剥製標本とセットでの一環で捕獲されたネズミを博物館で標本（写真 5）にして、いつかは古くなる標本として利用でき 管理されている液浸標本る準備を継続しているのです。
ただし、標本が研究材料として生き続けるためには条件があります。上述したシマフクロウは北大キャンパス内で捕獲されたことは確実ですが、残念ながら詳しい採集年次の情報が博物館の標本になるまでに欠落し、1940 年代の採集としかわからなくなっています。こうなると、個体として死ぬだけでなく、研究資源としても価値が低下し、死蔵されることになってしまいます。”
情報”こそが死んだ動物を 100年、200 年と生かし続けるうえで重要なものなのです。
しかし、博物館の長い歴史の
写真 4 北大キャンパス内で捕獲されたシマフクロウ
中で、管理者不在や情報の引継ぎの混乱のため、シマフクロウ標本と同様に採集情報が欠落したり、誤って記録されているものが多数確認されていて、標本を生かし続けるのに必要な”情報の欠落”が課題になっています。この課題に対して、私は過去の標本台帳(写真６)や研究者のフィールドノートをアーカイブとして管理して、それらを活用しながら欠落したり誤って記録された採集情報を信頼できる形で復元し、生物学研究に貢献する動物標本として恒久的に生かし続ける（動く物とする）ことを研究テーマにしています。
最後に、標本を生かし続けるためにはもう一つ条件があります。それは、“標本を必要とする人”の存在です。利用されなければ、保管している意味が失われ、放棄されることになってしまいます。博物館には哺乳類、鳥類などの動物学標本だけでなく、考古学資料や民族学資料など多岐にわたる分野の資料が７万点近く保管されています。これらを１人で活用することなど不可能なので、標本や資料とその情報をマネジメントする業務を優先して、できる限り多くの研究者が利用しやすいようにしています。標本を積極的に利用していただき、生かし続けるこ
写真 5 収集・製作し続とに協力していただきたいと願っています。
けている動物標本（研究（耕地圏ステーション 植物園 加藤 克）
写真 6 1900 年ごろに作成された標本管理簿
林で捕獲されたもの）

フィールドエッセイ

フィールド科学センターの教員は様々なフィールドで活動しています。このコーナー
では教員が活動しているフィールドについてとっておきのエッセイを掲載します。

【雨龍研究林でのドローンを使った林冠構造の研究】
北海道を代表する天然林の特徴のひとつには常緑針葉樹と落葉広葉樹林が混在している針広混交林が挙げられます。また、それらの樹木と並んで下層植生としてササが生育しているのが一般的です。多くの針広混交林では樹木の分布はかなり不均一であり、それが北海道らしい天然林の独特の景観を形成しています。
森林生態系には光合成による有機物生産と炭素固定、生態系の養分循環と水質形成など多様な生態系機能が備わっています。それらの機能を森林全体として理解するためには、森林の多様な空間構造を考慮に入れる必要があります。樹木の種類や配置、葉の分布や養分濃度などは対象とする森林ごとに異なっており、その形成要因も様々です。
当センター森林圏ステーションの雨龍研究林が位置する
北海道北部には、トドマツやアカエゾマツなどの常緑針葉樹林に、ミズナラ、シラカンバ、イタヤカエデ他の落葉広葉樹
写真 1 森林上空からドローンで撮影した林冠のようす林が針広混交林を形成しています。下層植生にはクマイザサやチシマザサが生育しています。この研究では、針広混交林の林冠（葉や枝が生い茂っている部分）の空間構造と、林冠葉に含まれる窒素濃度の空間分布を明らかにすることを目的として、環境科学院生物圏科学専攻の修士論文研究として実施されました（井上華央ら（２０１９）森林立地 61:1–13）。林冠の葉に含まれる窒素濃度は、樹木の光合成速度や生態系内での窒素循環の流れを理解する上で重要な指標であり、森林内の樹種構成やその空間分布によって、葉の窒素の分布も大きく変動することが知られています。しかしながら、森林内での地上観測を中心とした研究ではデータが得られる範囲が限られていて、広いスケールでの解析は容易ではありません。
そこで本研究ではドローン（無人航空機；UAV とも呼ぶ）を使って森林上空から写真を撮影し（写真１）、その画像を三次元化することで林冠構造を定量化することを試みました。
森林内には樹木の密度が低く、ササが密生しているエリアも存在していることから、三次元化した林冠高データを用いて、樹木とササの生育エリアを区分しました。また、常緑樹と落葉樹については着葉期と落葉期のデータを比較することで区分しています。さらに、ドローンで撮影した写真の色情報（赤・青・緑の構成）を用いて、葉に含まれる窒素濃度の違いを推定しました。その際には地上で直接採取・分析した葉の窒素濃度と写真の色情報との関係を別途解析し、その情報とドローンによる色データを組み合わせて推定しています。
林冠構造の推定値の精度を検証するためには、雨龍研究林がこれまで精密に測定してきた流域全体の樹木に関する調査データ（毎木調査：樹木位置、樹種、枝張り、樹高など）
写真 2 ドローンからの写真と毎木調査データの重ね合わせが威力を発揮しました（写真 2）。また、雨龍研究林の技術職員によるドローン操作やデータ解析に関する懇切なサポートも研究が円滑に進むための大切な要素でした。当センターの研究林フィールド、調査データ、技術スタッフの強みを生かした研究であり、今後も多様な空間構造をもつ森林生態系の物質循環分布、その機能評価に向けてさらなる発展を進めていきたいと考えています。
（森林圏ステーション 南管理部 柴田 英昭）
編集後記
多様性やダイバーシティーという言葉を最近あちこちで耳にするようになりました。生物学をしている立場からすると種多様度とか生物多様性のことをすぐに思い浮べてしまいます。しかし、世間では言語や文化、価値観、組織内の国籍・性・年齢、電波通信に関することなど、それこそ多様に用いられるようになっています。
編集委員になって、これまでのニュースレターの記事を改めて眺めてみたのですが、北方生物圏フィールド科学センターも、様々な意味でとても多様性の高い組織だと気づかされます。森里海のフィールド、そこに働く多くの職種のスタッフ、研究や教育の内容は幅の広いものです。このニュースレターを通じて、その多様性が広く伝われば良いなと思います。
（揚妻直樹）
2020年5月

発行：北海道大学北方生物圏フィールド科学センター

編集：学術情報委員会