生物環境科学科

人類の生存を支える農作物は土壌なくして育ちません。しかし“肥沃な土”の基となる土壌有機物は森林伐採等の環境変化によりわずか数年で約半分が失われてしまい、元に戻すためにはその何十倍もの時間が必要です。土壌圏物質循環学では、命を育む土壌がどのように形成され、その中で有機物や無機物がどのようなメカニズムで循環するのかを探ることを通じて、環境変動や人間の活動が土壌に与える影響を評価し、土壌環境の改善に貢献する研究を行っていますまた土壌の研究は地球温暖化とも深く関わっています。地球上の土壌に留まる炭素は森林等陸上植物の2倍、大気の3倍であり、土壌は陸域最大の炭素貯蔵庫です。土壌有機物が消耗すると、生物生産性の維持が困難になるだけでなく、大気中の炭素濃度を増大させ、地球温暖化を加速させることになります。だから土壌が炭素をプールするメカニズムを研究することの重要性は、ますます高まっていくと思います。　土壌の熟成は100年単位、1000年単位で進行します。長時間かけて育まれた土の持つ力を研究することは、まさに私たちの将来に関わる重要なテーマであることを強調したいですね。

森林、とくに私たちが利用している人工林が、「どのような ”植物ー土壌ー土壌生物の相互作用系” を形成していて、どのような系にシフトしていこうとするのか？」を明らかにする研究、そして「永続的に森林を利用するために、人類が気をつけるべきこと＆工夫できること」を抽出するための研究を展開しています。

降水として地上にもたらされた水は，地面を潤し生命を育て，一部は地表や地中にとどまり，一部は人間社会の生産活動にも利用されたのち，海洋へ注がれるとともに大気に戻ります。このような地球上とくに地表付近の水の流れや分布を把握し，そのメカニズムを探求する学問を「水文学・すいもんがく」といいます。水文学 in生物環境科学では，森林をはじめとする植生地における水循環の研究を通して生物と環境の相互作用を解明し，その将来の在り方を見出すことを目指します。植物の生育は水環境に依存すると同時に，地中水を吸いあげて利用したり，根系・土壌の発達を通して地中に水をとどまらせたりする植物の存在が森林の水の動きを左右します。そして森林水循環は河川や地下水の流出を通して，下流地域の水資源にも影響を及ぼし．均衡のとれた状態で循環しているうちは，生態系も水資源も安定しますが，水循環の変動はときに土砂災害などの自然災害としてあらわれ，それに対する人間社会の取り組み（防災・減災）が本研究室の柱のひとつです。あなたの関心事や解決したい課題を水循環との関わりから考えてみませんか？

人類は、森の恵みなしには生存できません。例えば森によって水質が浄化されたり水量が調節されていることはご存知でしょう。また森は生き物の宝庫です。多種多様な動植物や菌類によるネットワークによって生態系の働きが生まれ、 その恩恵によって私たちの社会は支えられています。
森は一見すると静的なようですが、寿命や台風などの撹乱にともなう木の世代交代の時には、実は劇的な変化が起きています。世代交代が順調なら森はずっと存在できますが、うまくいかなければ森の働きが低下したり、場合によっては森が消失したりしてしまいます。
私たちの研究室では、森が森であり続けることができるしくみの解明に取り組んでいます。木が咲かせた花のうち、種子になって芽生えて成長し、また花を咲かせる木になる確率はほんのわずかです。花粉を運ぶ昆虫、実を食べる動物、芽生えの育つ環境にくわえて、気候変動や人類による森林利用は大きなインパクトがあります。これらの要因が絡み合いながら森の世代交代にどう影響しているかを、フィールドワークを中心とした長期観察によって解明することで、生命のゆりかごのような存在である森の将来を守っていきたいと考えています。

生物をリアルな“生き物”として見つめ、緑域環境におけるダイナミックな関係を理解し、人と自然の共存を目指しています。とくに昆虫を中心とする動物、微生物に焦点をあて、それらの存在・共生様式や相互関係、加害性を解明しています。野外調査をベースに、進化的な背景を意識して、様々な実験・分析を行っています。

地球温暖化に関わる二酸化炭素。その地球規模の循環の中で、森林は吸収源や貯蔵庫として大きな役割を果たしています。この森林の状態を正確に把握し、資源として活用するために、私たちは航空機やヘリコプター、ドローンを使った先端的な計測技術を開発してきました。例えば航空機に積んだLiDAR（レーザを使ったリモートセンサ）を使って、一本一本の樹木の高さ・位置を正確に測定する技術や、樹種や幹の太さを推定できるシステムを企業や行政と協力して独自に開発してきました。さらに私たちが開発する解析システムは、森林の将来の姿を予測することにより、森林をどのように育成していくかを判断するための指標づくりにも貢献しています。
森林は生きています。木の大きさはもちろんのこと、成長のスピードも生育環境や地形によっても異なります。したがって、LiDAR によって測定された森林の情報は膨大なデータになりますが、それらをデータベースに取り込み、スピーディに解析するシステムやソフトウェアを開発するためには、プログラミングや機械学習の知識を駆使することが求められます。今、森林に関わる学問分野にも急速に DX（デジタルトランスフォーメーション）が進展しています。最新のIT技術を使って、地球温暖化抑制に貢献する森林資源の管理を支える計測・解析技術の開発には、大きなやりがいを感じています。

私たちは、気候変動の影響を受けている東南アジア、南アジアの熱帯林の保全と利用のあり方が、そこで暮らす人々の生活や地域社会とどんな関係にあるのかを、現地調査を中心に明らかにしています。
たとえば、多くの熱帯林は大切な観光資源でもあるので、エコツーリズムなどのために、生態系の保護や野生動物の保護が求められることがありますが、保護によって、森林系資源を利用し生計を立てている地元の村人は、森林資源へのアクセスが制限されてしまうことがあります。政府による自然保護政策と人々の森林資源に依存した生活との調和は簡単なことではありません。村人への詳細な調査や国際機関、環境NGOなどへの聞き取りを重ねて、まずはその実態を把握することから研究が始まります。
実際の調査では現地に入ることすら大変です。インドネシアの首都から現地に近い空港に飛び、そこからクルマで半日かけて地方の町へ。そこから、何回か小船にのり、さらにオートバイで陸路移動し、着くまでに2〜3日かかることもあります。現地の村人は真剣に調査にあたる学生を温かく受け入れてくれます。ただ英語は通じないので、学生は積極的にインドネシア語など、現地の言葉を学び、そこで暮らす人々に聞き取りをして、現地調査をします。
大学では、さまざまなテーマをさまざまな視点から学ぶことができます。高校時代の知識や経験にとらわれることなく、大きく視野を広げてほしいと思います。

木質バイオマス、そのほとんどは細胞死で残された細胞壁です。細胞壁がどんな構造・特性で、どう作られるのか、化学的に調査しています。また生体内のメカニズムを理解し、活用するためには「どこに何があって何をしているのか」がカギとなります。様々な化学物質を対象としたイメージング技術の開発にも取り組んでいます。

私たちにとって身近な木材、樹木は、化石資源に替わる有用な生物資源です。この木材を社会の中でさらに有効に利用するためには、美しい色や香り、腐りにくさといった良い性質を最大限に引き出すとともに、利用価値を下げるような悪い性質を抑えこむ必要があります。木材が持つこのような固有の性質とは、実はそのわずか5％ほどの成分に起因することが知られています。樹木には多くの種類があっても、そのほとんどの成分（主成分）には差が少なく、わずかな成分（副成分）の違いが木材の個性を決めてしまうのです。
私たちは、この副成分がなぜ、そしていかに生成されるかを化学の力で明らかにしています。たとえばスギの心材には赤いものと市場価値が低い黒いものがありますが、研究室において黒い色に関わる化合物の生合成のしくみの一部を定めることができたのは大きな成果です。心材の色に関わる化学物質がわかれば、化学の力でスギの価値を高めることができるわけです。　大切な木質資源の究極の有効利用とは樹木・木材の特性を最大限に発揮させることによって達成されるものです。今後とも、木材の抽出成分に関する基礎的な研究を発展させ、その利用をはかるとともに、社会貢献にもつながる研究をさらに推進していきます。

小さな苗木が、やがて高さ100mを超える大木にまで成長するメカニズムは、太古の時代に海から陸に上がって始まった、植物の長い進化の所産です。その秘密は、細胞壁という小さくて複雑な組織に込められています。
私たちの研究室では、樹木の本性に物理の力で迫り、樹木の成長・細胞壁の特性・木材の機能を深に理解し、有効に利用するための基礎研究を推進していきます。

人類は有史以来、木を利用して文明・文化を築いてきましたが、木について、いまだに解明できていないことが多いことを知っていますか。たとえば木の性能は測れても将来の寿命はわかりません。私たちは、長い年月を経て育った木に秘められた力をいかに引き出し、活かすかを研究しています。
自然本来のリズムにふさわしい木質資源の利用を実現するために、木に隠された性能や機能を解明していますたとえば歴史ある社寺や古民家の中の古い木材。長く使い続けるためには、長い年月の間に受けた熱や力、水分移動などによる材質の変化を研究し力学的な性能を評価することが大切です。また木はCO2を吸収し炭素として貯蔵します。木材をずっと使っていくことは、炭素をずっと貯蔵し続けることになります。でも、今使われている木材を破壊せずに調査することは困難です。そこで私たちは木材の膨大な強度データを収集し、独自のシミュレーション法により強度特性を求めることに成功。伝統的な木造建築の調査や修復に大きく貢献しています。
私たちがめざすのは、社会の中を動く木質資源の循環を今よりゆっくりとしたものにすること。生態系、水の流れ、土壌などを含む環境のリズムの中で、木材を生み出す森林を本来のリズムに戻すために、また、人間社会の木材利用が自然の環境リズムとハーモニーを奏でられるように研究を推進していきたいと思います。

私たちは「農学と工学の融合」をキーワードに、生物資源を有効に利用するための技術開発に取り組んでいます。研究対象は木材や野菜・果物などの自然の恵みですが、その機能や特性を分析する手法は限りなく工学的です。具体的には、可視光線と赤外線の中間にある近赤外線を使った近赤外分光法や、マイクロ波より波長が短い電磁波を使ったテラヘルツ分光法によって、機能や特性を見える化し、正確に解析する技術の確立をめざしています。また、センサと画像処理技術を応用した、植物にとって心地よい環境を植物と対話しながら実現する「植物工場」の研究も進行中です。