Q. chapmanii

昼ゼミ20111125
Seeing the forest for the trees: longterm exposure to elevated CO2
increases some herbivore density
著者Stiling P., Moon D., Rossi A., Hungate B.A., Drake B.
掲載Global Change Biology15;1895-1902(2009)
木を見て森を見ること：
高CO2の長期暴露が
いくつかの植食者密度を上昇させる
これまでの研究
大気CO2濃度の増加
植物の窒素濃度が低下、二次代謝物質が増加
（植食者にとっての栄養が低下し、防御能力が上昇）
植食者の生残、成長の低下
この論文の注目点
大気CO2濃度の増加
植物の成長の増加（植食者にとっての餌の量の増加）
→単位体積当たりの林冠の植食者密度の増加
（単位面積当たりのリターの植食者「密度」の増加）
葉が増える分だけ植食者の数が増えるのでは？
密度の意味合いが体積と面積当たりで異なる
この論文の注目点
• 長期のCO2暴露実験
• 野外での実験
以上の条件で
葉の生産量と植食者密度は
どのように変化するか
材料と方法
実験地
• フロリダ州メリット島国立自然保護区
の特別研究区（NASAのケネディ宇宙センター内）
• 矮性ナラ、パルメットヤシの生態系
優占種：3種のナラ類 Quercus myrtifolia 77%
Quercus geminata 17%
Quercus chapmanii 6%
その他：27種（窒素固定を行うマメ科植物
Galactia elliottii が優占）
潜葉性昆虫（leafーminer）と
葉巻形成昆虫（leafーtier）が多い
実験地
• 1996年1月： 2エーカー（81a）のナラ林に火入れ
• 春の間にOTC（8角形、一辺1.4m、高さ2.5m）
１６基設置
 高CO2区（大気＋350ppm-1のCO2）8基
 対照区（1996年に350ppm以下、2007年に380ppm以
下）8基
測定項目
• 葉200枚当たりの潜葉性昆虫、葉巻昆虫密度
ランダムに葉を選択し、潜葉痕、葉巻を数える
Q. myrtifoliaとQ. geminataは1996～2006年測定
Q. chapmaniiは2001年から測定
葉巻昆虫の密度は全ての樹種で2001年から測定
• 窒素含有率
ランダムにサンプリング
測定は1996～2006年
（2005，2006年のQ. geminataとQ. chapmaniiのデータなし）
測定項目
• リター中の潜葉性昆虫、葉巻形成昆虫密度
測定期間
潜葉性昆虫：1998～2006年
葉巻昆虫：2001～2006年
リタートラップ：
１基につき0.0381のトレー3つ計0.762m2
1998年1月～2003年8月：月1回回収、
2003年9月～2006年5月：3か月に1回回収
Q. geminataとQ. chapmaniiのリターの潜葉性昆虫の
データは統合
（2001年以前のサンプルを化学分析に使用済み）
統計
• 繰り返しのある分散分析
CO2処理：要因
年：時間間隔
リターのデータは対数変換
結果
葉200枚当たりの潜葉性昆虫密度
葉200枚当たりの葉巻形成昆虫の密度
CO2と時間の交互作用は潜葉、葉巻どちらでもみられなかった
葉の窒素含有率
0.1143m2のリター当たりの潜葉性昆虫密度
• リター量
Q. myrtifoliaとQ. chapmaniiは増加
Q. geminataは減少
高CO2で成長低下？
Q. myrtifoliaとQ. chapmaniiとの競争に負けた？
0.1143m2のリター当たりの潜葉性昆虫密度
0.1143m2のリター当たりの葉巻昆虫密度
考察
葉200枚当たりの植食者密度の減少について
• 先行研究と一致した結果
• 原因として考えられること
葉の窒素の希釈
二次代謝物質の増加
天敵による捕食率の上昇
植食者密度が低下しない場合
植物種の例
窒素固定植物：窒素の希釈が起こらない（Karowe 2007）
C4植物（Sudderth et al. 2005）
環境条件の例：
養分の利用可能性が高いと密度低下は起こらない
リン利用可能性（Goverde et al. 2004）
窒素利用可能性（Schädler et al. 2007）
窒素を含む防御物質を合成する植物では窒素が多くても密度低い
リター0.1143m2当たりの植食者密度について
• Q. myrtifoliaとQ. chapmanii
 2000年まで高CO2下で減少、2001年以降
（林冠閉鎖後は）増加
• Q. geminata
 高CO2区と対照区に有意差なし
地上部バイオマスの反応
（Seiler et al. 2009より）と一致
Q. myrtifoliaとQ. chapmaniiの
地上部バイオマスは高CO2により増加
Q. geminataでは有意な反応がみられず
まとめ
高CO2下で葉200枚当たりの植食者密度は減少
しかし・・・
生産量（虫にとっての餌の量）の増加により
0.1143m2当たりのリターの植食者密度は増加
生産量の増加は他の実験系でも報告されており、
それらでも増加の可能性あり
まとめ
• リター当たりの植食者密度の変化は植物種に依存
単位バイオマス当たりの
植食者密度
バイオマス量
窒素固定植物など変化なし
増加
単位面積当たりの
リターの植食者密度
大きく増加
Q. myrtifolia 、
Q. chapmaniiなど
低下
増加
やや増加
Q. geminata など
低下
変化なし
変化なしまたは低下
• 高CO2環境下では
植食者とその天敵の群集は変化するだろう

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