JSPS JSPS Postdoctoral Fellowship
for Research in Japan
日本学術振興会
特別研究員(PD)

Sacred Shrine Forests of Japan

日本の神社鎮守の森

鎮守の森の長期生態史プロジェクト

Sacred Grove Long-term Ecology Project

Uncovering the ancient history of Japan's sacred shrine forests using soil palaeoecology, tephrochronology, and agent-based modelling — and what this means for their future under climate change and rural depopulation.

土壌古生態学・テフロクロノロジー・エージェントベースモデリングを用いて、日本の鎮守の森の完新世植生史を解明し、気候変動と農村過疎化がもたらす影響を探ります。

#SacredGroves #ShrineForestsJapan #Palaeoecology #ForestHistory #JSPSFellowship #Kyushu #SoilPhytoliths #AgentBasedModelling
208,000ha Total area of shrine forests across Japan1 日本全国の鎮守の森の総面積
58% of Japan's veteran trees are found within sacred sites2 日本の老齢木の約58%が社寺林に集中
~8,000 yrs of Holocene vegetation history to reconstruct 復元対象の完新世植生史の年代幅

About the Project

プロジェクト概要

概要 · Overview

About · プロジェクト概要

Japan's chinju no mori (鎮守の森) — the sacred forests surrounding Shinto shrines and Buddhist temples — are among the country's most ecologically and culturally significant ecosystems. Covering approximately 208,000 hectares1 and supporting around 58% of Japan's veteran trees2, these groves harbour rare plants, insects, birds, and bryophytes, and in cities they provide habitat corridors that can exceed adjacent parks in bird diversity2,3.

日本の鎮守の森——神社や寺院を取り囲む聖なる森——は、生態的・文化的にきわめて重要な景観です。全国に約20万8,000ヘクタールが分布し、日本の老齢木の約58%が聖地に集中しています。希少な植物・昆虫・鳥類・蘚苔類が生息し、都市部では近隣の公園をしのぐほどの鳥類多様性を支える緑の回廊としても機能しています。

Yet despite their importance, the long-term ecological histories of these forests remain poorly understood. No study has yet directly assessed vegetation change in sacred groves before and after the establishment of Shinto and Buddhism, nor whether today's biodiversity reflects legacies of ancient management or more recent climatic and land-use changes. This uncertainty stems partly from the limitations of pollen analysis — the dominant palaeoecological tool in Japan — which requires lake or bog sediments and resolves vegetation at a catchment scale far too broad to capture individual forest patches.

しかしその重要性にもかかわらず、鎮守の森の長期的な生態史はほとんど解明されていません。神道・仏教の成立前後における植生変化を直接評価した研究は存在せず、現在の生物多様性が古代の管理の遺産なのか、近年の気候・土地利用変化の結果なのかも不明です。この不確実性の一因は、日本の主流な古生態学的手法である花粉分析が湖や湿地の堆積物を必要とし、個々の森林パッチを解析するには空間解像度が粗すぎることにあります。

This project addresses that gap. Funded by a JSPS Postdoctoral Fellowship and hosted by Prof Jun Inoue's Palaeoenvironmental Laboratory at Osaka Metropolitan University, Dr James Hill is applying soil phytolith analysis, charcoal, carbon isotopes, and tephrochronology to reconstruct Holocene vegetation histories from sacred and non-sacred forest sites in southern Japan. Alongside the palaeoecological fieldwork, Dr Joe Hirst (University of Exeter) is developing agent-based models of late Sengoku- and Tokugawa-period settlement dynamics to simulate how past forest management reshaped these landscapes — and what this means for their future.

本プロジェクトはその空白を埋めることを目的とします。JSPS特別研究員(PD)として、大阪公立大学・井上純研究室に所属するジェームズ・ヒル博士が、土壌植物珪酸体分析・炭化物・炭素同位体・テフロクロノロジーを用いて、南九州の神社林・非聖域林における完新世の植生史を復元します。野外調査と並行して、エクセター大学のジョー・ハースト博士が徳川期の集落ダイナミクスのエージェントベースモデルを開発し、過去の森林管理が景観をどのように変容させたかをシミュレートします。

Research Questions

研究課題

研究の問い · Research Questions

Research Questions · 研究の問い

  1. Do sacred shrine forests have distinctly different Holocene vegetation histories compared to adjacent non-sacred forests, as a result of cultural protection and management?

    文化的な保護と管理の結果として、鎮守の森は隣接する非聖域林と比べて異なる完新世の植生史を持つか?

  2. Do present-day biodiversity patterns in sacred groves show measurable legacy effects of past management or climate events?

    現在の鎮守の森の生物多様性パターンには、過去の管理や気候イベントの遺産効果が計測可能な形で残っているか?

  3. How may ongoing shrine abandonment driven by rural depopulation, combined with future climate change, impact the biodiversity and ecological function of sacred groves?

    農村過疎化による神社の廃絶と将来の気候変動は、鎮守の森の生物多様性と生態機能にどのような影響を与えるか?

Methods

研究手法

研究手法 · Palaeoecology & Modelling

Methods · 古生態学とモデリング

The project combines field-based soil palaeoecology with computational modelling. Unlike pollen analysis, soil-based proxies can be sampled directly within a shrine grove, providing geographically precise records at the scale of individual forest patches. Kyushu's volcanic geology adds a valuable chronological advantage: tephra layers from dated eruptions act as stratigraphic anchors alongside radiocarbon dating. The empirical vegetation record is then used to parameterise agent-based models of Tokugawa-period settlement behaviour and forest use.

本プロジェクトは、土壌古生態学の野外調査と計算論的モデリングを組み合わせます。花粉分析と異なり、土壌ベースの代替指標は鎮守の森の内部から直接採取でき、個々の森林パッチスケールで精密な記録を提供します。九州の火山性地質も年代論的な利点をもたらし、テフラ層が放射性炭素年代測定とともに層序基準として機能します。得られた植生記録は、徳川期の集落行動と森林利用のエージェントベースモデルのパラメータ化に活用されます。

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Soil Phytolith Analysis

Microscopic silica bodies produced by plants and preserved in situ in soil. Phytoliths distinguish Japanese habitat types — grassland, broadleaf forest, bamboo — and identify culturally important species such as rice, providing proxies for both environmental and anthropogenic change at high spatial resolution.

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Soil Macro-charcoal

Charcoal fragments in soil profiles record local fire history directly. Cross-referenced with phytolith data, fire episodes can be linked to forest clearance, agricultural burning, shrine maintenance, or climatically driven wildfire across the Holocene.

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Carbon Isotopes (δ¹³C)

The ratio of carbon isotopes in soil organic matter reflects the balance between moisture-requiring C3 plants and drought-adapted C4 plants. Shifts in this ratio reveal past changes in moisture availability, often linked to forest clearance or agricultural land-use change.

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Tephrochronology

Kyushu's volcanic soils contain ash layers from dated eruptions — including the Aso-4 tephra (~87,000 BP) — providing precise chronological anchors for soil profiles and dramatically reducing dating costs relative to radiocarbon alone.

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Plant Inventories & Surface Samples

20 × 20 m vegetation plots adjacent to each soil profile record present-day species composition. Surface samples from sacred groves, native forest, grassland, and rice fields are analysed by PCA to calibrate how land cover types appear in the fossil phytolith record.

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Agent-Based Modelling

Agents in the model represent Tokugawa-period settlements, whose collective decisions about timber harvesting, agricultural expansion, and land management accumulate over time to produce measurable change in forest cover and structure. The model is parameterised using the phytolith and charcoal record, tested against empirical vegetation histories rather than assumptions alone.

Field Sites

調査地点

調査地点 · Kyushu & Kansai

Field Sites · 九州・関西

Fieldwork is conducted at sacred grove (chinju no mori) sites across southern Kyushu and the Kansai region, selected in collaboration with Prof Inoue and Dr Hayashi at Osaka Metropolitan University. Sites are assessed for forest condition (canopy age and structure), historical continuity, and volcanic geology — with Kyushu's extensive Aso tephra deposits providing a particularly valuable tephrochronological framework for dating ecological change.

野外調査は南九州および関西地方の鎮守の森において実施中です。調査地点は大阪公立大学の井上教授・林博士と共同で選定しています。森林状態(樹冠の年齢・構造)・歴史的連続性・火山性地質を基準に評価しており、九州に広く分布する阿蘇テフラ堆積物が生態変化の編年に特に有効なテフロクロノロジーの枠組みを提供しています。

Kagoshima · 鹿児島県

Hirakiki Shrine

枚聞神社

Ibusuki City, Kagoshima Prefecture

鹿児島県指宿市

Ichinomiya of Satsuma Province, dedicated to Ōhirume-no-Muchi. The shrine's sacred grove harbours veteran camphor trees (kusunoki, Cinnamomum camphora) in a coastal setting on the southern tip of the Satsuma Peninsula, overlooking Lake Ikeda and Kaimondake volcano. The grove and its deep leaf-litter soils represent a prime candidate for soil palaeoecological sampling.

薩摩国一宮。大日孁貴命を祀る。指宿市の薩摩半島南端に位置し、池田湖と開聞岳を望む海岸沿いの鎮守の森には、楠(クスノキ、Cinnamomum camphora)の老木が保護されている。その厚い落葉層を含む土壌とともに、鎮守の森は土壌古生態学的サンプリングの有力な候補地である。

🌿 Camphor grove · volcanic landscape · Aso tephra record

🌿 楠林・火山性地形・阿蘇テフラ記録

Kagoshima · 鹿児島県

Nitta Shrine

新田神社

Satsumasendai City, Kagoshima Prefecture

鹿児島県薩摩川内市

Ancient shrine dedicated to Ninigi-no-Mikoto, set within a dense sacred grove of veteran camphor trees (kusunoki, Cinnamomum camphora) of exceptional size. The grove represents a prime candidate for soil palaeoecological sampling.

瓊瓊杵尊を祀る古社。特別に大きな楠(クスノキ、Cinnamomum camphora)の老木が密生する鎮守の森を有し、その鎮守の森は土壌古生態学的サンプリングの有力な候補地である。

🌿 Camphor grove · soil core sampling · Aso tephra record

🌿 楠林・土壌コアサンプリング・阿蘇テフラ記録

Hyogo · 兵庫県

Nishinomiya Shrine

西宮神社

Nishinomiya City, Hyogo Prefecture

兵庫県西宮市

Head shrine of the Ebisu cult (ebisu-jinja sōhonsha), founded in antiquity and situated between Osaka and Kobe. The shrine precinct is encircled by an extensive camphor grove (kusunoki, Cinnamomum camphora), providing a Kansai-region comparison site for the project.

えびす宮総本社。大阪と神戸の間、古代より続く社に広大な楠(クスノキ、Cinnamomum camphora)の鎮守の森が境内を取り囲む。本プロジェクトにおける関西地方の比較調査地として位置づけられる。

🌿 Camphor grove · Kansai comparison site · urban shrine ecology

🌿 楠林・関西比較地点・都市神社生態

Modelling

モデリング

徳川期の集落モデルと歴史的森林変化 · Tokugawa settlements & historical forest change

Tokugawa settlements & historical forest change · 徳川期の集落モデルと歴史的森林変化

The modelling strand, led by Dr Joe Hirst (University of Exeter), involves developing an agent-based model of late Sengoku- and Tokugawa-period Japan. Agent-based models focus on agents — their interactions with one another, and with the surrounding environment4,5. The agents in this model are designed to represent individual settlements, each with timber-related resource demands: for construction, charcoal, agricultural land, and shrine maintenance. The model simulates how these resource demands interact with local forest conditions over time, as well as how these dynamics collectively shaped the forests that survived into the modern period. This includes the sacred groves at the heart of the palaeoecological fieldwork.

エクセター大学のジョー・ハースト博士が主導するモデリング研究では、エージェントを徳川期の集落としたエージェントベースモデルを使用します。個々の集落の木材・炭・農地・神社維持に関する資源需要が、時間の経過とともに地域の森林条件とどのように相互作用し、現代まで残存した森林——古生態学的調査の中心である鎮守の森を含む——をどのように形成したかをシミュレートします。

Historical Deforestation Context

歴史的森林破壊の背景

Japanese forests experienced three major periods of severe deforestation, documented in Totman's The Green Archipelago6. Historical records of timber consumption provide a quantitative basis for the modelling, contextualising the scale of pressure on forests during each period and helping to explain what sacred groves may have represented as refugia during widespread clearance.

Totman(1989)『緑の列島』に記録されるとおり、日本の森林は三度の大規模な破壊期を経ました。各時代の木材消費記録がモデリングの定量的基盤を提供し、各期の森林への圧力の規模を文脈化するとともに、広域的な伐採期に鎮守の森が果たしたレフュージアとしての役割を解明する手がかりとなります。

600–850 CE · Nara–Heian

Mass Buddhist and Shinto construction in the Kinai Basin. Tōdaiji alone may have consumed timber from 900+ ha of prime hinoki forest; total monastery construction equivalent to ~90,000 ha of clearance.

畿内での仏教寺院・神社の大規模建設。東大寺だけで900ha超の優良檜林相当を消費した可能性があり、全寺院建設では計約9万haの伐採相当と推定される。

1570–1670 CE · Sengoku–Tokugawa

Mass castle construction. Nagoya, Chiyoda, and Sunpu castles alone consumed ~280,000 m³ of processed lumber — equivalent to roughly 2,750 ha of prime forest.

大規模城郭建設。名古屋・千代田・駿府の各城だけで約28万m³の加工材を消費——優良森林約2,750haに相当。

20th Century · Industrial clearance

Post-war reconstruction caused widespread satoyama loss. Cedar and cypress monoculture afforestation replaced diverse broadleaf forest across much of Japan's lowland hills.

戦後復興による里山林の広範な消失。スギ・ヒノキ単一樹種植林が丘陵地帯の多様な広葉樹林の多くに取って代わった。

The Tokugawa Settlement Model

徳川期集落モデル

The second major period of deforestation described by Totman6, the Sengoku-Tokugawa period, is the primary focus of the agent-based model. During this era of political stability and population growth, forests across Japan came under intense pressure from settlements whose demands for timber, fuel, and agricultural land were largely met from surrounding woodland. At the same time, Tokugawa governance formalised the protection of shrine groves in many domains, creating a patchwork of protected and exploited forest that the model aims to replicate and explain.

徳川時代(1603〜1868年)がエージェントベースモデルの主要な焦点です。政治的安定と人口増加のこの時代、周辺林から木材・燃料・農地を調達する集落の需要によって、日本各地の森林は強い圧力にさらされました。同時に、徳川幕府は多くの藩で神社林の保護を制度化し、保護された森と利用された森の混在する景観を生み出しました。モデルはこの動態の再現と解明を目指します。

Parameterised using ecological, environmental, ethnographic, and palaeoecological data, and drawing on Dr Hirst's direct experience of ABM applied to pre-Columbian Amazonian landscapes7,8, the model will provide insights into the pressures experienced by these sacred forest groves in the face of intense human demand for resources.

モデルは野外サイトの植物珪酸体・炭化物記録でパラメータ化され、コロンビア以前のアマゾン景観でABMを適用したハースト博士の経験を活かします。最終的には、農村過疎化に伴う神社の廃絶加速が今後数十年の森林軌跡をどのように変えるかを予測するためにも活用します。

Research Team

研究チーム

研究チーム · Team

Team · 研究チーム

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Dr James Hill

JSPS Postdoctoral Fellow · Principal Investigator
JSPS特別研究員・主任研究者
Osaka Metropolitan University · JSPS Postdoctoral Fellow
大阪公立大学・JSPS特別研究員

Environmental scientist and palaeoecologist specialising in soil-based proxies (phytoliths, charcoal, δ¹³C). He holds a PhD from the University of Reading, with field experience in Amazonian Bolivia and Brazil reconstructing 8,000 years of vegetation and fire history. Prior postdoctoral work at the University of Exeter focused on bioclimatic modelling of UK peatland vulnerability, and at the University of East London on the ecological and social integrity of England's Biodiversity Net Gain policy. He is now based at Osaka Metropolitan University as a JSPS Postdoctoral Fellow, leading fieldwork and laboratory analysis on the long-term histories of Kyushu's sacred shrine forests.

土壌ベース代替指標(植物珪酸体・炭化物・δ¹³C)を専門とする環境科学者・古生態学者。レディング大学にてPh.D.取得。ボリビア・ブラジルのアマゾンで8,000年にわたる植生・火歴を復元する野外調査を実施。エクセター大学での先行ポスドク研究では英国泥炭地の気候変動脆弱性を評価。イーストロンドン大学では英国の生物多様性ネットゲイン政策を研究。現在は大阪公立大学にJSPS特別研究員として在籍し、九州の鎮守の森の長期的変遷史に関する野外調査・実験室分析を主導しています。

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Dr Joe Hirst

Modelling Collaborator · Agent-Based Modelling Lead
モデリング共同研究者・ABM主担当
University of Exeter · Department of Archaeology
エクセター大学・考古学部

Postdoctoral researcher specialising in agent-based modelling and palaeoecology, with expertise in simulating past human–environment interactions across complex landscapes. His published ABM research on the pre-Columbian Casarabe Culture of Amazonian Bolivia7,8 demonstrated how the collective decisions of individual settlements produce large-scale, measurable change in landscape structure — an approach now adapted to model Tokugawa-period settlement dynamics and their effects on Japan's shrine forest landscapes.

エージェントベースモデリングと古生態学を専門とするポスドク研究者で、複雑な景観における過去の人間・環境相互作用のシミュレーションに精通。ボリビア・アマゾンのカサラベ文化を対象とした発表済みのABM研究では、個々の集落の意思決定の積み重ねが景観構造に大規模かつ計測可能な変化をもたらすことを実証。この手法を徳川期の集落ダイナミクスと鎮守の森景観への影響のモデル化に応用します。

🗻

Prof Jun Inoue

Host Researcher · JSPS Supervisor
受入研究者・JSPS指導教員
Osaka Metropolitan University · Palaeoenvironmental Laboratory
大阪公立大学・古環境研究室

Leading researcher in soil-based palaeoecology and tephra chronology in Japan. Prof Inoue's laboratory leads internationally in the application of soil tephra isochrons to reconstruct Holocene vegetation histories across Japanese volcanic landscapes. The OMU team supports field site access, tephra identification, and endemic phytolith taxonomy.

日本における土壌古生態学・テフロクロノロジーの第一人者。井上研究室は土壌テフラ等時線を用いた完新世植生史復元において国際的に先駆的な研究室です。調査地点へのアクセス、テフラ同定、固有植物珪酸体の分類について本研究を支援します。

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Dr Nao Hayashi

Collaborator · Tephra Chronology & Site Selection
共同研究者・テフロクロノロジーと調査地選定
Osaka Metropolitan University
大阪公立大学

Expert in tephra chronology and soil phytolith analysis in Japanese volcanic landscapes. She collaborates on the systematic assessment and selection of Kyushu field sites, bringing particular expertise in Aso tephra stratigraphy and the interpretation of phytolith assemblages from Japanese soils.

日本の火山性景観におけるテフロクロノロジーおよび土壌植物珪酸体分析の専門家。九州の候補調査地点の系統的評価・選定において共同研究を進めており、阿蘇テフラの層序と日本産土壌の植物珪酸体解釈に精通しています。

Publications

論文・成果

学術論文 · Outputs

Outputs · 学術論文

Three peer-reviewed papers are planned: one on Holocene vegetation reconstructions and legacy effects in sacred versus non-sacred groves, one on the surface sample phytolith calibration study, and one presenting the agent-based model of Tokugawa-period settlement dynamics and shrine forest change. Results will be presented at JAQUA and INQUA conferences, with Japanese-language outreach materials developed for shrine communities.

査読論文3本を予定:①鎮守の森と非聖域林における完新世植生史と遺産効果の比較、②現代表面土壌の植物珪酸体キャリブレーション研究、③徳川期集落ダイナミクスと鎮守の森変遷のエージェントベースモデル。JAQUA・INQUA学会でも成果を発表し、神社コミュニティ向けの日本語アウトリーチ資料も作成します。

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Publications from this project — to be confirmed

本プロジェクトの論文は準備中です

Papers and conference presentations will be listed here as they are published.

論文・学会発表は順次こちらに掲載します。

Related prior work by the team:

チームメンバーの関連先行研究

References

  1. Omura, H. Trees, Forests and Religion in Japan. Mountain Research and Development 24, 179–182 (2004).
  2. Ishii, H. et al. Integrating ecological and cultural values toward conservation and utilization of shrine/temple forests as urban green space in Japanese cities. Landscape and Ecological Engineering 6, 307–315 (2010).
  3. Melaku, A., et al. Small But Significant Contributions of Urban Sacred Forests to Biodiversity Conservation and Sustainability Agendas. International Journal of Forestry Research 2026, 3523893 (2026).
  4. Railsback, S. & Grimm, V. Agent-Based and Individual-Based Modeling: A Practical Introduction. (Princeton University Press, Oxford, 2019).
  5. Romanowska, I., Wren, C. & Crabtree, S. Agent-Based Modelling For Archaeology: Simulating the Complexity of Societies. (Santa Fe Institute Press, Santa Fe, 2021).
  6. Totman, C. The Green Archipelago: Forestry in Pre-Industrial Japan. (University of California Press, Berkeley, 1989).
  7. Hirst, J., et al. Modelling Maize Agriculture by the Pre-Columbian Casarabe Culture of Amazonian Bolivia: An Agent-Based Approach. Journal of Artificial Societies and Social Simulation 28, 5 (2025).
  8. Hirst, J., et al. Constraining the population size estimates of the pre-Columbian Casarabe Culture of Amazonian Bolivia. PLoS One 20, e0325104 (2025).

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Dr James Hill · JSPS Postdoctoral Fellow
Palaeoenvironmental Laboratory, Faculty of Science, Osaka Metropolitan University
3-3-138 Sugimoto, Sumiyoshi-ku, Osaka 558-8585, Japan

ジェームズ・ヒル博士 · JSPS特別研究員
大阪公立大学 理学部 古環境研究室
〒558-8585 大阪府大阪市住吉区杉本3-3-138