温暖化による昆虫類の北上と寒冷な地域への適応に関する研究

近年,地球温暖化やヒートアイランド現象が,生物の活動や地理的分布に影響を与えるといわれている。しかしながら,生物の急激な移動による競争や,寒冷な地域への進化・適応についての研究はこれまでほとんど行われていない。そこで,本申請では,寒冷地における昆虫類の温度適応を調査するために,以下の3つについて調査を行った。(1)寒冷な地域の個体とより温暖な地域の個体における形質の違い茨城と大阪の2地点で採集したツマグロヒョウモンの体表の光反射率を測定したところ,寒冷地(茨城)で採集された個体の体色は温暖地(大阪)の個体と比べてより反射率が低かった(=暗色)。また,同じ地域で採集した個体でも胸部は雄の方が暗色で,腹部は雌の方が暗色だった。(2)測定した形質と体温調節の関係体色が体温におよぼす影響を明らかにするために,実験室内で昆虫を加熱して温度を測定したところ,温度は体表が暗色な個体ほど上昇した。昆虫を加熱した状態で異なる風速の風に当てたとき,暗色な個体ほど温度の低下は大きかった。(3)数値流体シミュレーションによる検証上記の結果をもとに,体表の光反射率を模した昆虫と実験条件をモデル化し,体温の変化をシミュレートしたところ,実験の値とよく似た傾向が得られた。以上の結果から,北上したツマグロヒョウモンの個体群は体表の光反射率が低く,日射を受けたときに容易に体温を上昇させることができることが考えられる。こうした体温上昇は日中の飛翔活動だけでなく,繁殖にも大きく影響すると思われる。一方,気温が高く加熱しそうなときには,風を受けたり飛翔することで比較的容易に体温を下げることができる。同様な特徴が寒冷な環境に生息するアシナガバチにも見られることから,本研究で示した異なる地域におけるツマグロヒョウモンの体色の違いは,より短い活動期間内に繁殖を完了するための適応的な形質である可能性がある。

近年,地球温暖化やヒートアイランド現象が,生物の活動や地理的分布に影響を与えるといわれている。しかしながら,生物の急激な移動による競争や,寒冷な地域への進化・適応についての研究はこれまでほとんど行われていない。そこで,本申請では,寒冷地における昆虫類の温度適応を調査するために,以下の3つについて調査を行った。(1)寒冷な地域の個体とより温暖な地域の個体における形質の違い茨城と大阪の2地点で採集したツマグロヒョウモンの体表の光反射率を測定したところ,寒冷地(茨城)で採集された個体の体色は温暖地(大阪)の個体と比べてより反射率が低かった(=暗色)。また,同じ地域で採集した個体でも胸部は雄の方が暗色で,腹部は雌の方が暗色だった。(2)測定した形質と体温調節の関係体色が体温におよぼす影響を明らかにするために,実験室内で昆虫を加熱して温度を測定したところ,温度は体表が暗色な個体ほど上昇した。昆虫を加熱した状態で異なる風速の風に当てたとき,暗色な個体ほど温度の低下は大きかった。(3)数値流体シミュレーションによる検証上記の結果をもとに,体表の光反射率を模した昆虫と実験条件をモデル化し,体温の変化をシミュレートしたところ,実験の値とよく似た傾向が得られた。以上の結果から,北上したツマグロヒョウモンの個体群は体表の光反射率が低く,日射を受けたときに容易に体温を上昇させることができることが考えられる。こうした体温上昇は日中の飛翔活動だけでなく,繁殖にも大きく影響すると思われる。一方,気温が高く加熱しそうなときには,風を受けたり飛翔することで比較的容易に体温を下げることができる。同様な特徴が寒冷な環境に生息するアシナガバチにも見られることから,本研究で示した異なる地域におけるツマグロヒョウモンの体色の違いは,より短い活動期間内に繁殖を完了するための適応的な形質である可能性がある。