将来、地球温暖化によって森林の環境は大きく変化すると考えられます。 環境の変化によっていくつかの樹木の種は衰退し森林が荒廃するかもしれません。 よって、森林の姿がどのように変化するのかあらかじめ予測しておくことが大切です。 そのためには森林を構成する主な種の生理的な性質についてよく知っておく必要があります。
ある種の特徴を知るためには他の種と比較することが有効です。 そこで、これまでの研究結果をもとに比較が試みられてきました。 しかし、樹齢や生育地、測定方法などの条件が研究ごとに異なっており、 これらを単純に比較するだけでは種による違いを明確にすることはできませんでした。 そこで、同じ場所で育てた同じ齢の樹木について比較することになりました。
山梨県森林総研の田中さんが多種類の落葉広葉樹を苗畑で育てていました。 その中からミズメ、クリ、ミズキ、コブシ、ホオノキ、ミズナラ、コナラ、ケヤキを利用しました。 いずれも日本の冷温帯落葉広葉樹林でよく見られる樹木です。 高さ約６ｍに育った６年生の樹木をとりまくように足場を組み、樹冠上部の葉を測定できるようにしました。 真夏の数日間に一日を通して光合成速度や蒸散速度などの葉の生理的活性を同時に測定しました
その結果、葉の生理的活性は一日の間に大きく変化し、 とくに蒸散速度の最大値は種によって大きく違っていました（図1-1）。 そこで、どのようなしくみで最大の蒸散速度に違いが生まれるのか解析しました。 蒸散速度（E）は土壌から葉までの水分通導度（Ksoil-leaf）と、 土壌と葉との水ポテンシャルの差（Ψsoil - Ψleaf）とによって決まります（Ishida et al. 1992）。
E = Ksoil-leaf × (Ψsoil - Ψleaf)
解析の結果、水分通導度は種間で有意な差がありませんでした。 一方で、水ポテンシャル差は種によって有意に異なり、 最大の蒸散速度が大きい種ほど大きい傾向がありました。 さらに、山梨県環境研の中野さんの実験室をお借りし、葉のPV曲線（脱水曲線）を測定しました。 この曲線から葉の水ポテンシャルがどのくらい低下したときに、細胞の膨圧が失われるのか（しおれ点；Ψtlp）評価することができます。 その結果、日中の水ポテンシャルの差が大きい種ほど、しおれ点が低いことがわかりました（図1-2）。
したがって、日中に最大の蒸散速度の大きい種は、葉と土壌の間の水ポテンシャルの差が大きく、 それは、葉の水ポテンシャルが低下しても膨圧を維持できるからだということがわかりました。 この研究の結果は、葉の水分特性が樹木全体の水分の輸送に大きく影響することを示しています。 そこで、葉の水分特性についてさらに調べることにしました。
葉の水分に関する性質については、とりわけ葉の細胞の膨圧を保つしくみが重要です。 膨圧を失うと、代謝などの細胞の生理的活性に障害が現れるからです。 乾燥した環境では膨圧が失われやすいので、葉の吸水能力が向上することによって膨圧維持能力が高めれます。 葉の吸水能力は、細胞内に溶質が蓄積し、細胞内液の浸透ポテンシャルが低下することで向上します。 この細胞の働きを浸透調節といい、植物が受ける水ストレスとの関係が詳しく調べられてきました。
一方で、細胞の膨圧維持を考えるときには、膨圧の落ち方も大事です。 すなわち、細胞が失った水分量に対して、どのくらい膨圧が低下するかということを考える必要があります。 しかし、これまでこの性質（体積弾性率）については十分に検討されてきませんでした。 そこで、大阪大学の寺島先生の下で体積弾性率について詳しく調べることにしました。
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