第６１回愛媛県児童・生徒理科研究作品特別賞〈愛媛県教育研究協議会長賞〉

冬ごしのサナギになるには
松山市立道後小学校
１第５学年

荻山

真央

研究の動機・目的
アゲハチョウの研究は、今年で５年目になる。毎年アゲハチョウの観察をしながら気になったことを確かめるために、いろいろな実験を行っている。今年は、秋に友達からもらったクロアゲハの幼虫を育てながら、疑問に感じた「冬ごしのサナギ」について研究を進めることにした。書籍では、幼虫の時に日光に当たる時間が１３時間３０分より短いと冬越しのサナギになると示されていた。しかし、なぜ１３時間３０分であるのかと時間に大変興味をもったため、実験を行い、確かめることにした。

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冬ごしのサナギとは２週間ほどで羽化するサナギとは異なり、何か月も餌を食べず、寒さにも耐えることができるため、冬を越すことができるサナギである。

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秋から冬のアゲハチョウの記録
９月中旬からクロアゲハの幼虫を育てるにあたり、他のアゲハチョウと比較しながらその成長記録をまとめた。
５齢幼虫の比較
大きさは、クロアゲハが５．
５㎝に対し、ナミアゲハが５㎝、アオスジアゲハが４．
５㎝であった。臭覚の色は、クロアゲハが赤色であるのに対し、ナミアゲハとアオスジアゲハは黄色であった。
サナギの比較
９月下旬にクロアゲハがサナギになった。大きさは約４㎝で２本の角がある。横幅も広い。ナミアゲハのサナギは大きさ約３㎝で２本の角は小さい。アオスジアゲハのサナ
ギもナミアゲハのサナギとほぼ同じ大きさであるが、角が１本で体の模様がクスノキの葉に似ている。
サナギの羽化秋も深まり、このままサナギで冬を越すと考えていたが、１０月上旬にサナギは次々に羽化し、チョウハウスがアゲハチョウでいっぱいになった。１０月中旬にクロアゲハは交尾を行い、たくさんの卵を生んだ。寒さが強まる中、卵はふ化し、幼虫は元気に育っていった。
冬季の幼虫
１２月中旬にも関わらず、ナミアゲハとクロアゲハの幼虫が元気に過ごしていた。例年であれば、秋ごろに成虫や幼虫を見かけなくなる。このことから、この幼虫たちは幼虫のまま新年を迎えるのかという疑問が出てきた。また、冬ごしのサナギになる条件についても探すこととした。この二つをテーマに実験に取り掛かった。

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実験１〜日に当たる時間の長さでサナギに変化が起こるのか〜
書籍によれば、冬ごしのサナギになる条件は、日に当たる時間が１３時間３０分より短いことである。松山市の１年間の日の出、日の入りをまとめると８月１３日の日の出ている時間が１３時間２９分となっており、それ以降は徐々に短くなっている。アゲハチョウは卵から成虫になるまでに約１か月かかる。そのため、自然の中で育つアゲハチョウであれば、冬ごしのサナギになると考えられるが、家の中で育つアゲハチョウは明るいところで育つため、冬ごしのサナギにならなかったのではないかという仮説を立てた。この仮説を確かめるべ
く、実験を行った。
実験方法
以下の①〜④の条件で実験を行う。
番号場所

温度

光の当たる長さ低い

この時期（１２／１４）の日照時間は約９時間５５分であるため、１３時間３０分より短い①

屋外（自然の状態）②

屋外（ずっと光を当てる） 低い 日中は自然光、夜は電灯の光で１３時間３０分より長い③

屋内（押し入れの中）

高い 暗闇（押し入れ）であるため、１
３時間３０分より短い④

屋内（明るい場所）

高い 室内の照明により、１３時間３０分より長い①・②・③には、ナミアゲハの３齢幼虫をそれぞれ３匹ずつ、④にはクロアゲハの５齢幼虫１匹をケースに入れて観察を行った。
※条件をそろえて実験を行う必要があるが、同じ幼虫を用意できなかったため、④のみクロアゲハの幼虫にしている。
予想①

冬ごしのサナギになる② 冬ごしのサナギにならない（通常のサナギになる）③

冬ごしのサナギになる④ 冬ごしのサナギにならない（通常のサナギになる）

観察記録・実験結果①・②・③のナミアゲハの幼虫は弱って育たなかった。④のクロアゲハのみ元気に育ち１月７日にサナギになった。（写真１）
どの幼虫も食欲が無く、脱皮に時間がかかった。特に③の暗闇で育てた幼虫はほとんど動かず、成長もしなかった。また、夏であれば５齢幼虫からサナギに７日くらいでなるが、④の幼虫がサナギになるのに２５日もかかった。このことから、冬は体温が低くなるため、食欲が無くなり脱皮などに時間がかかってしまうこと
写真１ ④のサナギが分かった。

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クロアゲハのサナギの観察
観察記録
１
１月２６日から１月７日までの間にオス２１匹、メス３０匹のクロアゲハの幼虫がサナギになった。これらの個体は、１３時間３０分以上日の当たる室内で育てていた。
（写真２）日の当たる時間が長かったが、寒い時期にサナギとなったため、冬ごしのサナギになっているかどうかの検証を行った。すると、１月８日に羽化したため、やはり冬ごしのサナギとはなっていなかった。しかし、このサナギは１２月１２日にサナギになった個体であり、それまでにサナギになっていた個体は羽化していなかった。その原因を考えてみると、１２月１２日より前にサナギになった個体は屋外で飼育していたのに対し、それ以降の個体は室内で飼育していた。
写真２ 実験の様子

このことから、羽化に温度が関係しているのではないかと推測し、「温かい屋内から寒い屋外に移動させたら、羽化のスピードが遅くなるのではないか」という新たな疑問が生じた。
そのため、屋内にいたサナギを屋外に移動させるとともに、まだ羽化の準備に入っていない１２月２０日にサナギとなった２匹のサナギの一方（個体Ａとする）を屋外に移動し、もう一方（個体Ｂとする）を屋内のままで飼育し、様子を観察することにした。
観察結果
屋内から屋外に移動したサナギのうち、１２月１３・１４日にサナギになっていた個体４匹が羽化した。屋外に移動したその他のサナギの羽化は、一旦止まっている様子であった。
実験対象にしていた２匹のうち、個体Ｂが１月１６日に羽化したが、個体Ａは羽化をしておらず、サナギのままであった。そこで、今回室内で飼育した羽化したサナギの羽化までの日数を調べてみると、２７日〜３０日であった。夏頃は約１０日で羽化をすることを考えると、冬のサナギは３倍ぐらい日数がかかることに気が付いた。そのため、１３時間３０分以上日に当たっていても、寒いところにいれば冬ごしのサナギになるのではないかと考えた。しかし、さらに観察を続けていくと、屋外で飼育をしていたサナギが１月１８日以降、次々に羽化していき、クロアゲハの成虫になっていったため、冬ごしのサナギになっていなかった。
サナギの異変寒さが厳しくなっても、屋外での飼育を続けた。そうすると、気温が下がるにつれて羽化までにかかる日数が長くなることが分かった。また、２月を過ぎて羽化する個体の中に、羽がうまく広がらない個体や口が引っ付かずに二つに分かれた個体など、体が不自由な個体が多くいた。さらに色が黒くなっていき、羽化間近になって死んでしまうことが度々起きた。観察を続けていた個体Ａも２月２５日に体色が黒くなったが、羽化せずに死んでしまった。そのため、正確な実験結果は得られなかったが、もしも個体Ａが羽化していたら、羽化までにかかった日数は７０日ほどだったと考えられる。そのため、温かい屋内から寒い屋外に移動させたら、羽化のスピードが遅くなると考えた。

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実験２〜夏に冬ごしのサナギはできるのか〜
書籍に「光を当てずに育てることで夏でも冬ごしのサナギになる」という情報があった。
また、冬に観察したクロアゲハが気温に反応して羽化したという結果を受け、実験を開始した。実験は７月１日より屋外で行った。実験方法は、①真っ暗、②１２時間、③１３時間、④１
３時間２０分、⑤１
３時間３０分、⑥１
３時間４０分、⑦そのままの７グループに分けて育て観察を行った。①の個体が最初にサナギになり、その後、他のグループの個体もサナギになった。冬ごしのサナギは背中側がオレンジ色という特徴があるということなので、サナギを見比べてみたが、見た目で判別はつかなかった。そのまま観察を続けていくと、①グループの個体が最初に羽化した。また、他のグループの個体も羽化した。このことから、１３時間３０分という時間に関係なく羽化することが分かった。

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まとめ
今回の研究で１３時間３０分という時間の謎を解くことはできなかった。しかし、アゲハチョウの羽化には「温度」が関係しているという実験結果が得られた。そこで、今回の研究の結果から、なぜ冬ごしのサナギにならなかったのかを考えてみると、温度がアゲハチ
ョウの成長に大きく関係しているからではないかと考えた。今実験で、参考にした書籍が書かれたのは約２０年前であったため、その当時の夏の平均気温と現在の夏の平均気温を比較すると３℃以上上昇していた。夏に暗闇で飼育したナミアゲハが羽化してしまったのも、羽化直前でクロアゲハが大量に死んでしまったのも、気温上昇による異常気象が原因ではないかと思う。ここ数年の地球温暖化により、アゲハチョウの成長に多大な影響を及ぼしている。「このままではアゲハチョウの命が危ない」これが今回の研究で学んだ一番のことである。１０
０年後もアゲハチョウが元気に飛んでいる世界を目指し、自分にできることをしていく。そのために、研究を続けていきたい。
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参考文献「フィールドガイド日本のチョウ」 誠文堂新光社 ２０１
２年「ドキドキワクワク生き物飼育教室１かえるよ！アゲハ」 リブリオ出版 ２００１年
国土交通省気象庁

過去の気象データ− 50 −