陀安一郎、申基澈編（2021）同位体環境学がえがく世界：2021 年版

長距離を移動する昆虫の同位体を調べて分かること
大塚彰（農研機構）

昆虫には季節の変化に合わせて長い距離を移動冬地まで戻ります。Hobson ら（1999）は大勢のするものがいます。ここで言う長距離とはどのくボランティアの協力を得て、夏季に北米大陸のらいの距離を言っているのでしょうか。数 km ？

33 地点でこの虫の卵を自然に生えている寄主植

数十 km ？

いやいや、もっと長い距離です。西物トウワタ（Asclepias curassavica）に付けその日本を例にして長距離移動性の昆虫を見てみま上で幼虫を育てて羽化させました。その翅の水素しょう。の安定同位体比 δ 2Hm を調べました。自生するト

春の桜が散り青葉の季節になる 5 月頃から梅雨ウワタは天水のみで育ちます。これはとても大が時期まで、日本の南の温かい湿った大気が徐々にかりな研究ですね。測定の結果、メキシコ湾岸か勢いを増して来ると、中緯度帯で低気圧が発生し、らカナダ南部にかけて、緯度が増えるにしたがっ東シナ海を西から東に移動するようになります。て δ 2Hm の値が徐々に小さくなりました。北米大そういった低気圧はその南側に南西からの強い風

陸の降水中の重水素の安定同位体比は緯度が増えを伴っています。この暖かい南西風は熱エネルギるにしたがって小さくなることが知られていますを北へと運ぶのですが、中国南部など南方でこのから（緯度効果）、両者の関係は直線回帰式で表時期に発生する移動性の昆虫もこの気流を利用し現できて東シナ海を越えて九州など西日本に飛来するようδ 2Hm ＝ 0.62 × δ 2Hp-79（‰）になります。その距離は数百 km から 1,000 kmを越えることがあります。ここで対象とする移動距離はこのようなスケールです。具体的な昆虫種

ここで δ 2Hp は降水中の重水素の安定同位体比でとしてはハスモンヨトウ、アワヨトウ、ツマジロす（添え字 p は precipitation の意味）。

クサヨトウなどのヤガ類や、トビイロウンカ、セ降水⇒餌であるトウワタ⇒オオカバマダラの翅ジロウンカなどのイネウンカ類がその代表です。の順に重水素が移っていってこのような関係が生

こうした長距離移動性昆虫の同位体を調べるとどまれていることが分かります。

んなことが分かるでしょうか。

この研究ではさらに 99.9％の重水を使って異なる重水濃度の水を用意してトウワタとそれに寄生1．水素の安定同位体比したオオカバマダラを育て、トウワタの δ 2Ha と翅の δ 2Hm との関係を調べ、直線回帰式

それを知るために北米大陸での移動性昆虫の代表 で あ る オ オ カ バ マ ダ ラ（monarch butterfly，

δ 2Hm ＝ 0.99 × δ 2Ha+1.4（‰）

Danaus plexippus）の研究を見てみましょう。このチョウは冬季にメキシコなど北米大陸の熱帯地域で越冬し、春以降世代を繰り返しながら北上し、を得ています。傾きがほぼ 1 で切片が小さな値で夏季にカナダ南部以南、ロッキー山脈より東部のすから、オオカバマダラの翅の安定同位体比はト北米大陸で生育し、秋になるとまた熱帯地域の越ウワタの安定同位体比にほぼ等しく、重水素は餌147

陀安一郎、申基澈編（2021）同位体環境学がえがく世界：2021 年版から翅へ割合をあまり変えず移行していることが低い値を示す個体が 80 パーセント弱のように主分かります。最初の式と合わせて考えると降水の体となり、北部地域からの戻りの移動を示唆しま

重水素がトウワタに同化される時にその割合がした。

減っていることが示唆されます。

同様に、タジキスタンなど中央アジアで捕獲さこのような大陸における降水と翅の水素の安定れたウスバキトンボ（Pantala flavescens）の例で同位体比の関係は他の種でも報告されています。

は 5 月に捕獲された成虫の翅の δ 2Hdragonfly は -78.7

Holder ら（2018）の重水と寄主植物の大麦を使っから -49.6‰となり、その後 6 月から 10 月にかけた室内飼育実験によるとヤガ類のアメリカキヨトては中央アジアの個体群が主体となり、その同位ウ（Mythimna unipuncta）の翅の同位体比と降体比は -170.9 から -91.7‰とより低い値となりま

水との関係式はした。この研究では本種が冬季にエチオピアで発生していることや、エチオピアで捕獲した別種の

22δ Hmoth ＝ 0.40 × δ Hp-84.4（‰）

トンボの翅の δ 2Hdragonfly が -61 から -35‰の値となり、シーズン初期のウスバキトンボの値に近い切片の値は上のチョウと近いですが、傾きはさらことなどから、東アフリカが 5 月の飛来虫の飛来に小さくなっています。一方北米大陸のトンボ類源ではないかと推定されています。

3 種（Aeshna interrupta，Aeshna umbrosa，

さらに、中国大陸では主に熱帯、亜熱帯地域分

Pachydiplex longipennis）について、それらの翅布するミカンコミバエ（Bactrocera dorsalis）との同位体比と降水の関係式は言う熱帯果実などに卵を産む重要害虫が発生しています。気候変動によってこれらの分布域が大陸

22

δ Hdragonfly ＝ 0.91 × δ Hp-42.5（‰）のより北部へと拡大しないかと懸念されています。そこで北京市の市場、その郊外の有機ブドウのように得られています。トンボの幼虫ヤゴは水園と中国各地（南から海南省海口市（20.0°N）、中で過ごし、微小な甲殻類や水生昆虫をエサとす

広東省広州市（23.1°N）、福建省福州市（26.1°N）、るため、幼虫が草食のチョウ目とは異なり、切片、湖北省武漢市（30.6°N）、江蘇省宜興市（31.3°N））

傾きともにより大きな値となっていることが興味に設置したトラップで誘殺されたミカンコミバエ深いです。の体全体を乾燥後粉砕し、同位体を計測しました。
2こうした関係式と降水の δ Hp 地図を使えば捕その結果、中国各地のミカンコミバエの δ 2H は獲した昆虫がどの緯度帯から移動して来たのかを平均で南から -80.3 から -93.5‰で、緯度が上が推定することができます。それを見るために今度るにしたがって小さな値となりました。一方北京

は場所をユーラシア大陸に移してさらに 3 種の同市で捕獲されたミカンコミバエの δ 2H の平均値位体研究について見てみましょう。

は -88.1‰と -87.1‰であり、福州市の値に近いも最初の例は中国の渤海にある島で光トラップをのでした。そのため、北京市のミカンコミバエは用いて捕獲されたチョウ目のタマナヤガ（Agrotis

そこで羽化したものではなく、中国南部から飛来ipsilon）です。小さな島でのモニタリングですのしたものと示唆されました。

で海の上空を移動していた個体が捕獲されている

以上のように、大陸での春の北向きの長距離移2と考えられ、5，6 月の早いシーズンでは δ Hmoth

動や秋の南への戻り移動について虫の水素安定同が -41 から -32‰と高い値を示す個体が 20 パー

位体比を調べることで個体ごとに出生地のおおよセントと多く、これは南からの飛来を示唆していその緯度帯を推定できることが分かってきました。

ますが、秋の 9‒10 月になると -62 から -51‰と148

陀安一郎、申基澈編（2021）同位体環境学がえがく世界：2021 年版

2．ストロンチウムの安定同位体比ルを作れば 75％の精度で出生地を判別できるこ

次に昆虫とストロンチウムの安定同位体比87とを示しました。

86

Sr/ Sr について見てみましょう。ストロンチウ
3．我々の取り組み

ムの場合は 87Sr/86Sr の値は岩石の種類とそれらの形成年代によって異なってきますから（第 3 章冒頭に紹介しましたように日本には色々な種類重元素同位体を参照）、これらが異なる地域で育っの農業害虫が飛来してきます。また国内で発生し87

86

た昆虫はその Sr/ Sr 値がどのような値になるた個体群が盛んに分散しています。これら移動・のか興味あるところです。

分散の実態をより正確に把握し、発生予察に役立

Holder ら（2014）はニュージーランドとオーてることで、害虫の適切な管理による農作物の保ストラリアの異なる地質地域のトウモロコシを食護を実践することが重要です。これまで長距離移べて育ったオオタバコガ（Helicoverpa armigera）

動性害虫の研究では、様々なモニタリング手法をの翅を除いた体の同位体比を調べました。その結用いて発生調査を行い飛来のタイミングなどを明

87

86

果図 1 のように Sr/ Sr 値は地域によって異ならかにし、飛来があった地点から気流を解析したる値となりました。地質図を参照すると、一番値り、虫の遺伝子を分析したり、殺虫剤に対する感が高かったオーストラリアの NSW 付近はオルド受性の検定を行ったり、中国での発生情報を収集

ビス紀の地質で年代が古く、値が低かった QLDしたりして移動・分散実態に迫ってきました。上は若い火成岩の値を反映しているのではないかとの 2 つの節で見たように同位体解析は長距離移動考察されています。またニュージーランドの MC性害虫の研究に新しい解析軸を提供します。中国

付近は背景の山から流れ出る河川による扇状地と大陸は日本に飛来する多くの昆虫の飛来源であなっているため地質的に非一様なものが混ざり、り、地質学的に日本列島より古いので、ストロン虫の採集地点ごとに値がばらついているのだろう

チウムの解析が利用できるかもしれません。さらと考察されています。さらにストロンチウムに加に複数の元素の安定同位体比を適切に組み合わえて、水素、鉛の同位体解析を合わせて判別モデせ、既存の解析法と合わせて総合的に考察すれば、abHolder et al., doi:10.1371/journal.pone.0092384.g001(CC BY)
Holder et al., doi:10.1371/journal.pone.0092384.g003(CC BY)

図１

a. オオタバコガのストロンチウム安定同位体比149b. オオタバコガのサンプリング場所

陀安一郎、申基澈編（2021）同位体環境学がえがく世界：2021 年版

トラップで捕獲した虫を個体ごとに飛来個体なの

Hobson (2018) Inferring origins of migrating

か国内で発生した個体なのかを区別できるかもし

insects using isoscapes: a case study using

れません。例えばシーズンの初期に捕獲した虫は

the true armyworm, Mythimna unipuncta,

越冬したものなのか、飛来したものなのかを区別

in North America. Ecological Entomology

できればその後の防除対策に役立ちます。同位体43: 332‒341.

解析を使って飛来源をより絞り込めるようになれ

https://doi.org/10.1111/een.12505

ば、飛来予測手法の改良が可能となるでしょう。

Holder P, Armstrong K, Hale R, Millet M-A,

こうした観点から、我々のグループは長距離移動

Frew R, Clough T, Baker J (2014) Isotopes

性のヤガ類であるアワヨトウとツマジロクサヨト

and trace elements as natal origin markers

ウの同位体解析に取り組んでいます。国内では地of Helicoverpa armigera – an experimental

球研と、海外では飛来源である中国の研究機関とmodel for Biosecurity Pests. PLoS ONE 9 (3):

共同研究を進めており、同位体解析によって長距

e92384.

離移動性昆虫の移動・分散実態の新しいイメージ

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0092384が得られるようになることを期待しています。
著者情報文献

大塚彰（農業・食品産業技術総合研究機構）長距離移動性害虫のHobson K, Wassenaar L & Taylor O (1999)

モニタリングや飛来実態解明、飛Stable isotopes (δD and δ13C) are geographic

来予測技術の開発をテーマとし、indicators of natal origins of monarch

中国、韓国、ベトナムとの共同研究を推進している。

butterflies in eastern North America.
Oecologia 120: 397‒404.
https://doi.org/10.1007/s004420050872

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150（2021 年 3 月 31 日掲載）