葉の角度分布

植物の樹冠の葉の角度分布 (LAD) は、植生における葉の角度の向きを数学的に記述したものです。具体的には、各葉が概念的に小さな平板で表されている場合、その向きはその平板に垂直な表面の天頂角と方位角で記述できます。葉が複雑な構造で平らでない場合は、実際の葉を小さな平板のセットで近似する必要がある場合があります。その場合、葉の法線と関連する角度が複数存在することがあります。LAD は、これらの角度の統計的分布を記述します。

異なる植物の林冠は異なる LAD を示します。たとえば、イネ科の植物やヤナギの葉は主に垂直に垂れ下がっています (このような植物は直立性 LAD を持つと言われています)。一方、オークの葉は多かれ少なかれ水平に保たれる傾向があります (これらの種は平面性 LAD を持つと言われています)。一部の樹木種では、林冠の上部近くの葉は直立性 LAD に従い、林冠の下部の葉はより平面性です。これは、成長と発達に対する重要な制約である光への露出を最大化するためのその植物種の戦略と解釈できます。しかし、他の種 (特にヒマワリ) は、日中を通して葉の向きを変えて太陽への露出を最適化することができます。これは、向日性として知られています。

植物の樹冠の LAD は、植生層における太陽光の反射率、透過率、吸収率に大きな影響を与え、したがって、その成長と発達にも影響します。また、萎れにより通常、より直立性 LAD が増加するため、LAD は植物の状態を監視するための定量的指標としても機能します。放射伝達モデルでは、たとえば樹冠の アルベドや生産性を予測するために、この分布を考慮する必要があります。

葉の角度分布の統計的特性を正確に測定することは、特に小さな葉の場合、簡単なことではありません。傾斜計を使用することもできますが、かさばったり不便だったりする場合があります。ほとんどの葉は非常に軽く、わずかな風や乱気流でも動く傾向があります。それでも、これらの環境条件が適切であるか、制御できる場合は、葉の向きに関するデータを取得することができます。

これは、たとえば、小さな三角形を形成する 3 つの個別の点の 3 次元空間での位置を記録できる多関節式機械装置である空間座標装置を使用して行うことができます。三角形の方向は、これらの座標から計算されます。

さらに別のアプローチは、レーザー スキャナーを使用することです。この機器は、範囲内の物体とレーザー ビームの交差の角度と距離の座標を記録できます。このような測定から、樹冠の葉の LAD を導き出すことができます。

LAD の広範なデータ セットは、特に First ISLSCP Field Experiment (FIFE) や SAFARI 2000 フィールド キャンペーンなどの集中的なフィールド キャンペーン中に記録されています。これらのデータにアクセスするには、以下の外部リンクを参照してください。

一般的に、LADは、楕円体、回転楕円体、ベータ関数などの1つまたは2つのパラメータ関数でモデル化されます。その形状やパラメータは、半球写真やライダー測距データなどの現場データから推定できます。^[1]現場測定とさまざまなLAD関数を比較すると、2つのパラメータ関数（特にベータ関数）は1つのパラメータ関数よりも優れたパフォーマンスを発揮する可能性があることが示されています。

• 珍しい葉の角度分布を持つ植物、 Orixa japonica

• J. Ross (1981) 『植物群落の放射体制と構造』、391 頁、W. Junk、マサチューセッツ州ボストン。
• David M. Gates (1980) Biophysical Ecology、Springer-Verlag、ニューヨーク、611ページ、ISBN 0-387-90414-X（特に379〜381ページ）。 
• Wang WM、Li Z.-L.、Su H.-B.、2007、「葉の角度分布関数の比較：消光係数と日光に照らされた葉への影響」、農業および森林気象、2007年、第143巻、第1-2号、pp.106–122。

• 葉の角度データ（FIFE）
• サファリ 2000 樹冠構造測定、カラハリ トランセクト、2001 年雨季