毎年春になると、昆虫が孵化すると森は急速に緑に変わります。毛虫やその他の葉を食べる昆虫は、若葉が成長したばかりのときに集中して発生します。この時期の葉は柔らかく、ジューシーで栄養が豊富で、理想的な「春の食事」を提供します。しかし、『Nature Ecology and Evolution』に掲載された新しい研究は、オークの木が一連の「時間戦略」を進化させてきたことを示している。つまり、前年に毛虫にひどくかじられた後、翌春の葉の発芽を積極的に遅らせ、「晩春の数日間」を利用して毛虫の生存率と食害を大幅に減らすのだ。
研究によると、ある年にオークの木に毛虫が大量に発生すると、翌年には「通常のスケジュール」に従って発芽せず、葉の発芽が平均約3日遅れることが示されています。卵から孵化したばかりで、すぐに若い葉を見つけることを期待している毛虫にとって、この数日の遅れは「テーブルが空っぽ」であることを意味します。葉はまだ芽に包まれているため餌を食べることができず、短期間で大量の幼虫が餌不足で死亡します。データによると、わずか数日の遅延で毛虫の食害による葉の被害を約 55% 軽減するのに十分であり、非常に効率的な物理的・時間的防御戦略となります。
研究チームはドイツのヴュルツブルク大学など複数の科学研究機関から来ている。彼らは、葉に含まれる苦いタンニンなどの化学防御物質を継続的に増加させる代わりに、「低コスト」の方法として発芽時間を調整する方が費用対効果が高いと考えています。この論文の筆頭著者であるヴュルツブルク大学生物学センターのソーメン・マリック博士は、防御化学物質を合成するために大量の資源を消費するのに比べ、数日間「発芽を遅らせる」ことで毛虫の個体数を大幅に弱めることができ、それがエネルギーを節約し樹木にとって効率的であると指摘した。研究者らはまた、この発見が森林の春の季節学に対する人々の伝統的な理解を根本的に変えたこと、すなわち樹木の発芽は温度などの気候要因に受動的に反応するだけでなく、生物学的ストレスに応じて積極的かつ柔軟に調整することも強調した。
このメカニズムを明らかにするために、科学者たちは生態学的フィールド調査と高度なリモートセンシング技術を組み合わせています。これまでは、葉を食べる昆虫に対する樹木の反応を理解するには、個々の樹木の長期にわたる詳細な追跡が必要になることがよくありました。今回、研究チームは欧州のレーダー衛星「センチネル１」を使用し、ドイツ・バイエルン州北部の森林地帯約２４００平方キロメートルの体系的な監視を実施した。レーダーは雲を透過し、林冠の構造や水分含有量の微妙な変化を捉えることができるため、春に森林が「緑に戻る」タイミングの違いを詳細に描写することができます。
研究チームは、2017年から2021年までの計13万件以上の衛星観測記録を分析した。各観測ピクセルは10メートル×10メートルで、樹冠のスケールにほぼ相当し、60の森林区画の合計約2万7500ピクセルをカバーする。 2019年に、マイマイガ（一般に「アメリカシロガ」として知られ、他のグループの中でも重要な葉を食べる害虫）の大規模な発生が調査地域で発生し、研究にとって重要な「自然実験」となった。ヴュルツブルク大学の保全生物学および森林生態学の教授で論文の共同執筆者であるイェルク・ミュラー氏は、レーダー記録には、その年にどの木が「裸」でかじられたのか、また翌年の春にはどのようにして「意図的に緑が遅くなった」のかが明確に示されていると述べた。
この研究はまた、長年生態学者を困惑させてきた現象に対する答えも提供する。それは、気温が十分に高い場合でも、森林全体が緑に変わるのが大幅に遅くなる年があるということである。これまでの研究では通常、この現象は気候変動と霜のリスクに起因すると考えられていましたが、新しい研究結果は、昆虫の圧力によって樹木が積極的に葉の展開を遅らせる可能性もあり、その結果、春の季節学が異なる年の間でより複雑な変化パターンを示す可能性があることを示しています。研究者らは、現在の森林モデルの多くは気温や降水量などの非生物的要因を主に考慮しており、植物と昆虫の間の動的なゲームを無視していると指摘した。したがって、実際の状況における森林の反応を過小評価したり、誤った判断をしたりする可能性があります。
気候温暖化の影響で、オークの木などの樹種は「時間の綱引き」に直面している。一方で、地球温暖化により、一般的に成長期を利用するために樹木の発芽が早まります。一方で、大量の葉を食べる昆虫の脅威により、木は幼虫に激しく食べられた後、幼虫の集中的な潜伏期間を避けるために発芽を遅らせます。論文の共同責任著者でフランスのレンヌ大学教授のアンドレアス・プリンツィング氏は、この「初期と後期のトレードオフ」は、気候変動と生態学的相互作用という二重の圧力の下での森林の高い適応性と回復力を反映していると指摘した。
オークの木のこの防御戦略は「条件付き」かつ「可逆的」であることは注目に値します。前年に実際に激しい被害を経験した後でのみ、木は次の季節の発芽を遅らせることを選択します。これは、昆虫の群集がこの戦略を長期的に「回避」するのは難しいことを意味します。樹木は毎年固定的に延期するのではなく、実際のリスクに応じて動的に調整するため、進化の過程で一定の先行者利益を維持するからです。研究チームは今後、樹体がどのように前年の被害の程度を「記憶」し、越冬後の芽の発芽時期を調節するのかなど、対照実験を通じて、このメカニズムの背後にあるシグナル伝達経路をさらに分析すると述べた。
報告書によると、この研究はヴュルツブルク大学が主導し、ドイツのゲッティンゲン大学、ブラウンシュヴァイクのトゥーネン研究所、ポーランドのポズナンのアダム・ミツキェヴィチ大学、ミュンヘン工科大学、フランスのロレーヌ大学、プラハのチェコ生命科学大学、ドイツのジュリアス・クーン研究所、バイエルンの森国立公園、フランス国立センターの協力により完了した。科学研究とレンヌ大学。関連論文のタイトルは「Satellite data show Trees late budburst across Landscapes to Escape Herbivores」（衛星データは、樹木が草食動物から逃れるために景観全体での芽吹きを遅らせることを示している）で、2026年5月に学術誌『Nature Ecology and Evolution』に掲載された。