ヤママユによる CO2 排出量及び飼育林の CO2 吸収量への影響の推測～SDGs に対応した農場運営に向けて～小林 敦
信州大学 統合技術院（繊維学部）
1. はじめに信州大学繊維学部附属大室農場は、天蚕遺伝資源の飼育、採卵業務、及び、天蚕卵等野蚕試料提供による地域貢献を行っているが、近年世界的に呼びかけられている SDGs を考慮に入れた農場経営が求められつつあることが推定される。これを受けて、野蚕の各齢における幼虫、繭（蛹）及び成虫について
CO2 排出量を測定し、その結果から天蚕（ヤママユ）幼虫の CO2 排出量の経時変化、及び、幼虫によるクヌギ飼育樹の CO2 吸収量への影響を推測した。
2. 目的
野蚕の各齢における幼虫、繭（蛹）及び成虫について CO2 排出量の測定を試み、得られたデータからヤママユが孵化後に成長するにつれて CO2排出量がどのように増加し、同時にクヌギデシケーターの飼育樹の CO2 吸収量がどのように影響を受けるかを考察する。

検体

バスケット・ネット

3. 実験方法
プレート

図 1 に示すような装置を作製して、洗濯ネットと網かごの内側に検体をいれて、CO2ワイヤー
整理棚濃度を計測した。本来はヤママユについて測定すべきであるが、ヤママユの継代管理

ＣO2計等の都合により幼虫に関しては検体としてヤママユの近縁種の柞蚕を使用した。測定に使用した検体数は、各齢の幼虫については 1 齢から順に 30,20,10,5 及び 3 頭、蛹した。CO2 濃度の増加と計測時間から、検体 1 頭当たり・単位時間当たりの CO2 排出量を算出した。
4. 実験結果
CO2 濃度の経時変化の測定例を図 2 に示す。ヤママユの CO2 排出量は、各齢の幼虫については１齢から順に 3.9,9.0,21.8,CO2濃度[ppm]については 10 頭、成虫については 3 頭と1200

7110007080069600684006720066065020406080

経過時間[分]CO2濃度相対湿度59.6 及び 99.8mg-CO2/日・頭、蛹については 28.7mg-CO2/日・頭、成虫については 10.7

図 2 柞蚕 5 齢幼虫による CO2 濃度の経時変化

100

相対湿度[%]

図 1 測定装置の模式図

mg-CO2/日・頭であった（表 1）。
5. ヤママユの CO2 排出量の経時変化の推測
実験結果から屋外飼育の場合の各齢における累積の CO2 排出量を算出した。屋内飼育における幼虫の各齢の期間は、１齢から順に 3.1,3.0,3.5,4.0 及び 9.8 日の合計 23.4 日であるが[1]、屋外飼育では孵化から営繭開始まで 50～60 日を要するため、合計日数を 55 日として各齢の期間を屋内飼育のそれに応じ比例配分した。その時間配分に加え蛹、成虫である期間をそれぞれ 30,15 日とし、成虫の体水分率を60%とすると、ヤママユの一生涯の CO2 排出量は 4.9g-CO2/頭となった。次に実験結果から各齢期終了時における通算の CO2 排出量を計算して（表 1）、生物の成長が一般的には指数関数的であることを考慮し、その各データの数値がすべて通るような関数を設定して、それをもとに CO2 排出速度を導出した。次いで、ヤママユの呼吸が次の反応式に簡略化されるものとして、 CO2 排出速度を炭水化物を主成分とする有機質 CH2O の呼吸による消費速度に変換した。
CH2O + O2 → CO2 + H2O
6. ヤママユの成長曲線の設定
ヤママユの屋内飼育における乾燥重量の推移の文献値を表 1 に示す。CO2 排出量と同様各データ値がすべて通るような指数関数を導出して、成長曲線及び成長速度を設定した（図 3）。
7. クヌギ葉の摂食による損失量の設定
ヤママユが摂食するクヌギ葉のうちある一定量は消化されて呼吸及び成長に利用され、それ以外は糞として排出される。すなわち、葉の消化速度は呼吸速度と成長速度の和であり、消化速度の摂食速度との比は消化率と呼ばれ、幼虫が成長するにつれ減少する傾向にある。この消化率は屋内飼育では 1 齢において 0.51 で次第に低下し 5 齢においては 0.35 であり[1]、屋外飼育では 5 齢において 0.30 である[2]。
このことを踏まえ孵化時に 0.45、営繭開始直前に 0.30 として、成長状況と連動するように消化率を孵化後の経過時間の関数とした。さらにヤママユは齢を経るにつれ葉の摂食時に葉の一部を摂食せずに地表に落下させることが多くなる。それを踏まえ、クヌギ葉の損失速度を営繭開始直前に摂食量の 10%を落下させるものとして摂食速度の二次関数とした（図 3）。

表 1 実験結果及び CO2 排出量の時間経過に関するデータ[1]
1齢

2齢

3齢

4齢

5齢

蛹成虫

死後分解

CO2 排出量[mg-CO2/頭・日]

3.9

9.021.8

59.6

99.8

28.7

10.7

-

各齢・状態にある期間[日]7.37.18.29.423.03015-

各段階における総 CO2 排出量[g-CO2/頭]

0.028

0.063

0.180

0.561

2.298

0.860

0.1600.702

各段階終了時の通算 CO2 排出量[g-CO2/頭]

0.028

0.092

0.271

0.832

3.130

3.990

4.151

4.853

7.836.2

161.4

600.83434---

各齢終了時の乾燥重量 [mg/頭]

8. 飼育林の葉合成量の経時変化の設定
樹木の葉の初期の成長も一般的には指数関数的であるが、葉が多く茂ると光合成が可能な場所が限られてくるため、ある一定値において頭打ちとなる。このことを考慮して、ヤママユによる摂食がない場
合におけるクヌギ葉の前半期の成長曲線（乾燥重量）P を、(1)単位土地面積当たりのクヌギの森林の葉の乾燥重量が 0.3kg/m2 とされる[3]ことと、(2)光合成開始時の葉重量をその 0.1%、(3)光合成開始 60 日
後の葉重量をその 90%、(4)飼育樹が光合成する期間を 210 日とする仮定から設定した。クヌギ葉は一定温度以下に気温が下がると紅葉し光合成量が徐々に減少するため、クヌギ葉の後半期の減衰曲線（乾燥重量）P を光合成期間の中間時点に関して左右対称になるように設定した。 P から成長速度 p を導出した。
9. 幼虫を飼育した場合の飼育林の葉量の経時変化及び光合成量の考察
クヌギ飼育林にヤママユを放養するとクヌギ葉が摂食され葉量が減少する。一方摂食がない場合の葉間においては増加関数であるため、ある時点に対する葉量の数値は一意的に定まる。このため摂食後のクヌギ葉の乾燥重量を P に見立てて逆算した時点における p を求めた。これらの葉の増減を順次数値積分することにより幼虫が飼育されているクヌギ飼育樹の葉量

幼虫１頭当たりの速度[g/日・頭]の乾燥重量 P は幼虫を飼育する期
0.80.70.60.50.40.30.20.100Q を計算した。クヌギが光合成を開20406080

光合成開始後経過時間[日]始して 20 日後にヤママユが孵化し、2 齢から 5 齢まで 20 頭/m2 の幼虫をクヌギ飼育林に放養するもの
度、及び、乾燥重量の経時変化をそ換算すると 0.3～0.4 kg-CO2/m2 年だけ吸収する。これに対しヤママ
ユの CO2 排出量は 4.9g-CO2/頭・年であるため、単位面積当たりでは0.10kg-CO2/m2 年となる。
この CO2 吸収量に対するヤママユによる影響

摂食量

300

葉乾燥重量[g/m2]

0.1kg-C/m2 年であるため[4]、CO2 に葉合成量350

れぞれ図 3,4 に示す。一方クヌギ
ヌギの森林の年間炭素吸収量は消化量

葉損失量

図 3 ヤママユの成長に係る各種速度の時間経過とした場合の飼育樹の葉の合成速

飼育樹の光合成量については、ク成長量

2502001501005000306090120150180

光合成開始後経過時間[日]ヤママユ飼育なし

ヤママユを飼育は、光合成量が葉量に比例するとすれば Q の積分と P の積分の比か

図 4 クヌギ飼育樹の葉の乾燥重量の時間経過

210ら推測される。それを計算したところ 18.4%つまり 0.05～0.08 kg-CO2/m2 年程度減殺される。単位土地面積当たりのヤママユの飼育数をさらに増やせば、より大きな影響が生じると推定される。
10. 今後の課題
ヤママユの飼育に関して SDGs をより深く考慮するためには、CO2 排出量だけでなく化学肥料や燃料の消費等も重要な課題となっており、特にリンなどは近い将来の原料となる鉱物の枯渇が憂慮される。今後はそのような方面に関する考察を行う予定である。
11. 参考文献[1] 赤井弘，栗林茂治 天蚕 p30 サイエンスハウス (1990)[2] 赤井弘，栗林茂治 天蚕 p37 サイエンスハウス (1990)[3] 只木良也

森林の現存量―とくにわが国の森林の葉量について―，日本林學會誌(1976)[4] 林野庁 平成 16 年度林業白書 p19 林野庁 (2005)

58 p416～423