＜ 第 55 回 静 岡 県 学 生 科 学 賞

県科学教育振興委員会賞＞

10 身近な昆虫たち２０１１ ｓｉｎｃｅ２００３～鱗翅目（ガ・チョウ）の生き残り戦略Ⅲ～

１

研究の動機
スジベニコケガについては、昨年度は出現数は決して多いとは言えない。従って昨年度のような少 な い 出 現 数 で は 、「 群 集 効 果 」（ 同 種 の 生 物 が あ る 決 ま っ た 区 域 に 大 発 生 す る と 、 生 物 の 個 体 数 を減少させ、数を調整するかのようにはたらく現象）は起きていないだろう。しかし、そもそも大発生はなぜ起きるのかという疑問も出てくる。
次にガなどの鱗翅目におけるエネルギー代謝（生命を維持したり活動したりするために使うエネルギーの出入り）についてである。今年になって「熱血昆虫記

虫たちの生き残り作戦」という本に出会った。その本の中に「ある種のスズメガは、飛び立つ前にウイングバイブレーション（翅を震わせる行動）を行い、ウオーミングアップしてから飛行行動にうつっていく。その際にスズメガの体温は４７℃まで上昇した」というのである。この文を読んだときぼくは昨年解剖した昆虫の体内に見た脂肪を思い浮かべていた。脂肪をエネルギーに変換させるには、体温を高めることで脂肪を燃焼しエネルギーに変換するのではないかと考えた。また昨年の昆虫の解剖では、昆虫の腹部のみの解剖にとどまっていた。昆虫の足や翅が生えてる場所は、腹部ではなく胸部に集中している。
ぼくは、胸部にエネルギーを消費したり体温がつくり出されたりする秘密が隠されているのではないかと考えるようになった。
そこで、本年度の仮説を以下のように押さえた。
（１）スジベニコケガ等の発生する個体数が多くなるほど、個体数を調整するため雄が多く出現するのではないだろうか。
（２）ガの胸部 には、腹部に貯めた脂 肪分をエネルギーに変 換する仕組みがあるの ではないだろうか。
２

研究内容（ ３ ） ガのエネルギ ー代 謝 のしくみをさぐる。
ガのエネルギー代謝を調べるため、まず採取するガやその他比較するために採集した昆虫の体温を 非 接 触 型 赤 外 線 温 度 センサー 計 で 測 定 し た 。 非 接 触 型 赤 外 線 温 度 セ ン サ ー は 、 測 定 温 度 範 囲 が 、－３３℃～１８０℃となっており、生物の実験・観察には十分な機能だと感じた。体温を測定してみたいと考えているガやそのほかの昆虫の対象は、①

断熱効果が高そうな外骨格に覆われている甲虫類（コガネムシなど）②

ガ の 仲 間 で 大 型 で あ る が ､翅 を 力 強 く 羽 ば た か せ 、 飛 翔 能 力 に 優 れ て い る ス ズ メ ガ の 仲 間③

スズメガ以上に大型のガ（ヤママユ、クスサン、オオミズアオなど）
次 は 解 剖 に つ い て だ 。今 回 の 解 剖 で 明 確 に し な く て は い け な い こ と は 、こ れ ら だ 。

① 腹 部 に 貯 め ら れ た 脂 肪 が 昆 虫 に よ っ て（ 昆 虫 の 運 動 量 に よ っ て ）ど の く ら い 違 う か 。
②胸部内のつくりは、エネルギー代謝とどのようにかかわったつくりをしているか。
③体温が上昇する昆虫であった場合、体温管理をどのようにしているのか。
４

研究結果（２）仮説（１）について① ス ジ ベ ニ コ ケ ガ の 出 現 数 は 、 昨 年 の 約 10 倍スジベニコケガの今年の出現数だが昨年の数とは全く異なり、かなり多くの数が出現している。
すべて捕獲して標本しようとも考えたが全ての個体を捕獲するのは不可能だ。そこで手が届く採集可能なスジベンコケガを捕獲し、手が届かないスジベニコケガは、目で個体数を確認した。まず、スジベニコケガの、各調査場所における出現数（視覚による観察）を確認した結果である。
A:サークル
サークルK気賀南店

250200150100500

B:サークル
サークルK西気賀店
C：細江公園外灯：細江公園外灯
D:セブンイレブン気賀南店
セブンイレブン気賀南店（新設）

今 年 の ス ジ ベ ニ コ ケ ガ は 8 月 10 日 頃 か ら 出 現 し 始 め た 。 ピ ー ク は 24 日 頃 で 28 日 に は 出 現 し なくなってきた。成虫 と しての出現期間は、約 2 週間半だった。そし て今年の出現ピークの 確認個体数 は 207 だ っ た 。 昨 年 の 確 認 で き た 出 現 ピ ー ク は 、 20 匹 だ っ た の で 、 そ れ を 考 え る と 今 年 は 、 約
10 倍 の 出 現 数 だ か ら 、大 発 生 と 言 っ て よ い だ ろ う 。さ ら に 昨 年 度 は 、7、 月上旬にスジベニコケガの出現が認められたのに今年は、なぜか、7 月上旬には出現していない。
②大発生したスジベニコケガの多くが♂だった。
出 現 数 が 10 倍 に 増 え た 今 年 の 性 比 は ♂ ： ♀ ＝ ５ ８ ： ３ ０ ≒ ２ ： １ という結 果 になった。
大発生すると♂が多く出現するという結果である。
4030
20
100

A:サークル
サークルK気賀南店
B:サークル
サークルK西気賀店
C：細江公園外灯：細江公園外灯
D:セブンイレブン気賀南店（新設）
セブンイレブン気賀南店（新設）

ま た 、出 現 数 が 圧 倒 的 に 多 い の は A タ イ プ の ♂ 、♀ は 、A タ イ プ の 数 に は 及 ば な い が 、新 出 現 のG タ イ プ の ♀ で あ る 。多多 く 出 現 し て い る タ イ プ の 形 質 の 共 通 点 は 、タ、 イプ A もタイプ G も翅の朱部分 が 鮮 や か で 、翅 の 茶 部 分 が 濃 い 茶 で あ る 。翅 の 色 が 鮮 や か な 派 手 な タ イ プ が 占 有 し た こ と に な る 。
（３）仮説（２）について①翅を激しく振動させる昆虫の胸部は、体温が上昇する。
昆虫は、変温動物だ。ところが昆虫の腹部に貯めている脂肪をどのように消費しているか追究していく中で昆虫にも体温があることを確認した。しかも体温を測ってみると昆虫の体の部位によって体温が異なるのである。そこで下記に示すように何種類かの昆虫で体温の測定をした。

昆 虫 の体 温 を測 定 するため、、 割 り箸 などに固 定 してから翅 をはばたかせながら体 温 を測 定 した昆虫の部位別体温4035302520151050

頭部（℃）
ヤママユ（野外運動中）

オオミズアオ（運動前）

オオミズアオ（運動後）

ブドウスズメ（運動後）

コスズメ（運動後）

アオドウガネ（運動後）

アオドウガネ（運動前）

胸部（℃）
腹部（℃）
平均（℃）

体温の計測は、各昆虫の運動前と運動後の視点で計測した。体温の計測から言えることは、動いていない昆虫は頭部・胸部・腹部の体温の温度差は、あまりない。しかし、翅を羽ばたかせた運動後の昆虫は、胸部の温度が上昇するのである。特にスズメガの仲間では、ヒトの体温並みの温度をその胸部から測定することができた。
②胸部は、運動エネルギーと熱エネルギーを産み出す場①の結果より昆虫は、運動することによって胸部より発熱することを確認できた。
次に解剖である。今年解剖した昆虫は、ニイニイゼミ、アオドウガネ、コスズメブ
ドウスズメ、オオミズアオの５種類だ。
最初に解剖したのはニイニイゼミである。体内の様子がよくわかるように双眼実体顕微鏡で観察するようにした。
ニイニイゼミの腹部は、驚くことに１／５程度しか脂肪がなく、水分も少なく枯れているような状態だった。腹部の残りの４／５は、空洞になっていた。
甲 虫 類 の ア オ ド ウ ガ ネ（ コ ガ ネ ム シ の 仲 間 ）は 、腹 部 に 白 い 脂 肪 が つ ま っ て い る 。
そして胸部はニイニイゼミと同じように白色の繊維状の筋肉になっていることが確認できた。
運動量が多く、成虫になっても樹木の糖分を摂取するコスズメやブドウスズメの腹部は、たっぷりと脂肪がつまっていた。その脂肪は、新鮮で水分で潤っていた。
胸部は、白色でその筋肉は、他の昆虫より繊維が太く、肉眼でも確認できた。
最後に解剖したのは、カイコガの仲間で今回解剖した昆虫の中では、最大の体調（１０ｃｍ）をもつオオミズアオである。オオミズアオは、ヤママユなどと同じように成虫なると、口吻が退化し、水もえさも摂取しない。生きていくエネルギー源は、幼虫時代に蓄えたものだけだ。
オ オ ミ ズ ア オ の 腹 部 の 外 見 は 、一 見 脂 肪 が 詰 ま っ て い る か の よ う に ふ く よ か で ある。たくさんの鱗粉で、その腹部の中はたくさんの白色の脂肪が詰まっていると予想して解剖を始めた。すると予想を反してそこには規則正しく並んで詰まっている無数の緑色の粒（直径３ｍｍ）が観察できた。そこにあったのは、無数の卵だったのだ。腹部の卵を取り除くと、オオミズアオの腹部には、ほとんど脂肪は残っていなかった。次に胸部の解剖をした。オオミズアオなどのカイコガの仲間は、ガの中では最大の翅をもつ。それだけ胸部にある筋肉組織は、繊維模様がはっきりとし、胸部につまっていた。
５研究の成果と課題（１）スジベニコケガの大発生と「群集効果」について

スジベニコケガは通常の発生では、その性比は♂：♀＝１：１で起きている。これは、多くの生物界で起きている正常な性比だ。しかし、今年はスジベニコケガが大発生した性比は♂：♀＝２：１ だ 。ス ジ ベ ニ コ ケ ガ に と っ て こ の 性 比 は 「、 生 き 残 り 戦 略 」に お い て ど の よ う に 有 利 な の だ ろ う か 。
もし、スジベニコケガが後世に向けて大量の子孫を残したいとするならば、♀を多く産む方が確実に個体数が増える。♂を増やしても個体数の増加には役立たない。スジベニコケガの大発生は、やはり気象に大きくかかわっていると思う。スジベニコケガにとって自分たちに死をもたらす気象変化は生き残る上でとても影響が大きい。今年のスジベニコケガは、例年のように７月の発生が見られない。ガの多くは、一夏で２世代の交代をするので、一夏の成虫の発生のピークは２回あるはずだが、今年は、８月後半の１回だけだ。ぼくは、今年のようにピークが一回だけしかない年に大発 生 が 起 き や す い の で は な い か 。他 の ガ も そ う で あ る が 、チ ャ ッ ク 付 き の ビ ニ ー ル 袋 に 捕 獲 す る と 、
生命の危険を感じるのか、♀は、袋内でいきなり産卵してしまう。生命の危機にはかなり敏感で、その危機の時には子孫を継承する行動を優先させている。さて、問題の♂が多く発生した性比の課
題だが、ぼくは、Ａタイプの♂が多いことに着目した。スジベニコケガに生命に危険が生じることは、遺伝子のバトンタッチである子孫継承にも大きく影響する。昆虫たちは、このバトンタッチを見事に何億年も続けてきたのである。さて、Ａタイプの♂は、鮮やかな朱色の翅、濃い茶色の翅部分をもつ見た目派手なハンサムタイプである。ぼくは、当初♂が多く発生することは、自然にその種 の 生 物 個 体 数 を 減 ら す 行 動 だ と 考 え て い た 。し か し 、こ の 考 え 方 は 、「 生 き 残 り 戦 略 」と い う 視 点から考えるとあまり利点がないように思える。それより、気象変化等の環境変化で遺伝子のバトンタッチにピンチが起きているときは、数を増やすことより、より強い個体ができることを優先する「生き残り戦略」をとっているだと考えた。♂が多くなると、♀を獲得するために♂同士間での競争が起きる。♂が多く発生すると言うことは、より強い子孫を残す方法としては有効だ。また、Ａタイプの♂はどういう♂なのかということも気になる。たまたまその場所にＡタイプの遺伝子をもつ ス ジ ベ ニ コ ケ ガ が 多 い だ け な の か も し れ な い 。別 の 考 え 方 は 、Ａ タ イ プ の ス ジ ベ ニ コ ケ ガ は 、「生き残り戦略」上、有利な形質なのかもしれない。例えば、他の♂より活発であるとか寿命が長い、活動的などのアドバンテージがある形質なのかもしれない。これらは、今後の課題になるだろう。
今回の実験で体温が顕著に上昇したスズメガの仲間は、飛行状態になる前にウイングバイブレーションをし、ウオーミングアップする行動も確認できた。燃料である脂肪を体の中で、化学的に効率よく燃焼させて運動エネルギーにするために熱をもつことが必要なのではないかと考えた。理科の授業で化学変化を起こさせるときに、ガスバーナーで熱することで、化学変化を起きやすくさせることと同じではないかと思う。昆虫たちも筋肉を使って体温を上昇させ、脂肪を消費（燃焼）しながらエネルギーをつくっているのだ。昆虫の場合、筋肉は、運動エネルギーと熱エネルギーをつくる役割を担っている。そして、作り出した温度（熱）を逃がさないために、堅い外骨格や毛皮のような鱗粉で体を覆い、保温しているのである。
細かい視点に目を向けると、ニイニイゼミの腹部の脂肪が費やされ空洞になっていたのは、飛ぶことだけではなく、休まず鳴き続けたことによる消費によるものだ。
アオドウガネの場合、甲虫で飛翔行動の頻度が少なくなるせいで、脂肪の消費量が少ない。
またスズメガの仲間も腹部に新鮮な脂肪がつまっている。アオドウガネもそうだがスズメガも成虫になっても糖分を積極的に摂取しているので、脂肪を蓄積できると同時に活動も活発だ。
そしてカイコガの仲間であるオオミズアオは、あれだけ体が大きいにもかかわらず、成虫になって摂食しない。そして体内には、腹部いっぱいの卵と、わずかな脂肪。このことは、オオミズアオの成虫は、産卵や交尾だけのために成虫になり、希少な脂肪を節約しながら費やし、その「生き残り戦略」の目的達成のためだけに成虫としての生活があることがわかった。
※参考文献

・熱血昆虫記

虫たちの生き残り作戦学教授）渡辺政隆＋榊原充隆訳

バーンド・ハインリッチ（バークリー大学終身教授、ヴァーモンド大

どうぶつ社・昆虫という世界

日高敏隆（京都大学理学部名誉教授）講談社

他