気温が上がるとシロアリは木材をより速く分解する

シロアリは、家や建物の基礎をむさぼり食う害虫とよく考えられています。しかし、熱帯林では、この木彫りの名手は実は重要な分解者です。シロアリは腐った木を分解し、栄養分と炭素を土壌と大気中に放出します。そして今、6大陸にまたがる大規模な国際的取り組みから得られた新たな発見は、気温が高くなるほど、シロアリが腐った木を削り取る速度が速くなることを示しています。

シロアリによる木材の分解と消費の速度は、気温が10℃上昇するごとに6.8倍以上増加すると、木曜日にサイエンス誌に掲載された新しい研究で明らかになった。比較すると、微生物による木材の腐敗は同じ気温上昇で2倍にしかならない。「たとえばボストンからマイアミに移動して気温が10℃上昇すると、シロアリは分解速度を7倍に上げて反応するようなものです」と、新しい論文の筆頭著者でマイアミ大学の生物学教授エイミー・ザンヌ氏は言う。「つまり、木材がより速く循環し、より速く炭素を放出するということです」

倒木、切り株、枝、落ち葉、その他の植物の残骸は、閉じ込められた炭素の主な発生源であり、合計で約 730 億トンを貯蔵しています。この「枯れ木」は、貯蔵された炭素原子が放出され、環境に再利用される炭素循環に貢献しています。このプロセスは新しい植物の成長を促進し、二酸化炭素とメタンを大気中に放出することで地球の気温と気候に影響を与えます。木材の腐敗を引き起こす要因は、山火事、太陽放射、微生物、菌類など、数多くあります。「もし世界に腐敗させるものがいなかったら、世界は死んだ植物や動物で満たされていたでしょう」と、分解と炭素循環を専門とするザンネは説明します。

しかし、シロアリなどの昆虫も木材の腐食に重要な役割を果たしているとザンネ氏は言う。シロアリは温度に敏感な生物で、赤道に向かうにつれて数と種類が増える。温帯地域で家を食い荒らす害虫とは異なり、熱帯地方ではシロアリの数と種類がより多い。一部の種は落ち葉、草、または糞を専門に食べる。アジアとアフリカに生息する別のシロアリのグループは、白色腐朽菌の「庭園」を耕作しているとザンネ氏は説明する。この菌は木材のリグニン（世界で最も分解しにくい物質の1つ）をミネラル化する能力があり、シロアリの金属で覆われた大顎と相まって、腐った木材を簡単に全滅させることができる。

木材を食べるこれらの昆虫をより深く理解するため、ザンネ氏は世界中の133か所の調査地で108人の共著者とチームを組んだ。調査地には、北半球と南半球の温帯と熱帯地域が同数含まれている。研究者らは、すべての調査地で地元で見つかり、入手できる1種類の木材、ラジアータ松（別名モントレー松）を選んだ。参加グループはそれぞれ、木材のブロックを乾燥させ、重さを量り、微生物だけが通り抜けられるきついメッシュで包んだ。半分のブロックの底にはシロアリが生息できるよう穴が開けられていた。研究者らは最大48か月間ブロックを監視し、菌類やシロアリが作った入り組んだトンネルや峡谷を探した（小さな毒蛇やクロゴケグモなど、数匹の外来生物も松のブロックに忍び込んでいたとザンネ氏は言う）。

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研究チームは、これらをすべて取り除き、木材を乾燥させて再度重量を量り、時間の経過とともにどれだけ分解されたかを比較した。これまでの研究で、微生物は温暖な環境下では木材の腐敗速度が速いことが示されており、木材ブロックから収集された新しいデータにもそれが反映されていた。しかし、ザンネ氏と同僚たちは、シロアリが温度に対して微生物よりはるかに敏感であることに驚いた。シロアリは微生物より4倍も敏感だったのだ。

「これはまさに天文学的な数字です」とザンネ氏は言う。「彼らは温度上昇に非常に敏感です。つまり、温度が少し上昇するだけで、木材から炭素を循環させる速度が飛躍的に上昇するのです。」

これらの新しい発見は、以前の研究と一致しています。2021年にネイチャー誌に掲載された研究 気温の上昇とともに昆虫による枯れ木の腐敗速度が上昇することがわかった。特に熱帯地方では寒冷な地域に比べてその傾向が顕著だった。しかしザンネ氏と研究著者らは、シロアリも降水量に敏感だが、その変化は予想外だったと指摘した。シロアリの腐敗は熱帯環境で最も顕著だったが、熱帯サバンナや亜熱帯砂漠のような乾燥した場所でもシロアリが分解に顕著な影響を及ぼしていることが研究チームによってわかった。

この研究は、気候変動下での炭素循環に関する重要な傾向を浮き彫りにしていると、研究には関わっていないコネチカット大学微生物学名誉教授ケネス・ノル氏は言う。「この研究は、枯れ木の分解速度に関する知識のかなり大きな穴を埋めることを目的としているため、興味深いと思いました」と、ノル氏はPopSciへの電子メールで述べた。「この貯蔵された炭素が大気中に放出される速度は、地球が温暖化するにつれて間違いなく増加します。したがって、より優れた気候モデルを作成するには、これをより適切に測定する必要があります。」

気候変動により環境が熱帯気候に近づくと予想されるため、シロアリにとってより適した生息地が生まれ、個体数が増加する可能性がある。ザンネ氏と研究著者らは、これによりシロアリが炭素循環における木材分解者としての役割を強める可能性があると示唆している。しかし、ノル氏は、地球全体の気温上昇率は一般的に約2倍にしか上昇しないと予想されており、シロアリの分解が地球全体で7倍近くまで上昇することはないため、「影響は比較的小さい可能性がある」と指摘している。さらに、気温上昇が大きくなる温帯および亜寒帯地域のシロアリ集団が気候変動にどう反応するかはまだ分からないと付け加えている。

彼はまた、強力な温室効果ガスであるメタンの発生源としてシロアリを調査する価値があると指摘した。ザンネも同意見だ。「シロアリは小さな牛のようなもので、消化器系を通じてメタンを放出しています」と彼女は言う。「また、シロアリはメタンとして上昇する量と土壌に閉じ込められる量を変える可能性を秘めていると考えています。つまり、木材から炭素が排出される方法を変える可能性があるのです。」

科学者たちは、気候変動が将来どのようにさまざまな生物を駆逐するのかを解明しようと取り組んでいるが、それが炭素循環にどのような影響を与えるかを理解することも同様に重要だとザンネ氏は言う。

「微生物やシロアリなど、私たちの目に見えない小さな生き物の役割について考えることは重要です」と彼女は言う。「それらは、私たちが共存する地球を維持し、影響を与える上で、非常に重要なのです。」