蝶はどこから移動するのですか?手がかりは体に付着した花粉で見つかる

ベルギー、イーペルの暖かい夏の朝、66歳のシルヴァン・キュベリエさんは、羽ばたいている蝶をすべて見つけて数えようと、14歳の孫娘とともに花の咲く庭に足を踏み入れた。また別の日には、蝶のサンプルを採取することで科学者を手助けしています。次に、GPS を使用して各目撃場所を記録し、Excel データベースに記録し、場合によってはそのサンプルを学者の同僚に送り、昆虫の体に付着した花粉粒を分析してもらいます。

キュベリエのような市民科学者によって収集されたこれらの小さな花粉粒は、研究者がこれまでほとんど不可解だったプロセス、つまり昆虫が複数の世代にわたって地球上を移動する際の移動パターンを研究するのに役立っている。

科学者たちは花粉を使用して、個々の蝶が旅を始めた場所を特定し、渡りのきっかけとなった可能性のある出来事を推測することさえできました。この知識は、自然保護活動家が昆虫そのものだけでなく、昆虫の移動や生息する生態系にも及ぼす気候変動の影響の一部をより深く理解するのに役立つ可能性がある。

多くの昆虫は一生を同じ場所で過ごします。他の多くの鳥も、多くの鳥と同じように、厳しい天候を避け、食物を見つけたり、繁殖したりするために移動します。 毎年数兆匹の昆虫が世界中を移動しているとの推計もありますが、科学者たちは彼らがどこへ行くのか、どのようにしてそこへたどり着くのかについてはほとんどわかっていません。

昆虫の移動を追跡するのは、鳥や哺乳類を追跡するほど簡単ではありません。鳥の場合、「脚に指輪を付けたり、無線追跡を使用したりすることができ、鳥が地点 A から B に移動することを証明するのは簡単です」と、クラクフのポーランド科学アカデミーの分子生態学者トマシュ・スーチャンは言う。しかし、ほとんどの昆虫は小さすぎるため、これらの技術は成功しません。

北米では研究者らがオオカバマダラの追跡にある程度の成功を収めている。オオカバマダラは、カナダ南部と米国北部からメキシコ中部までの顕著な移動で知られる。 1990 年代初頭、市民科学イニシアチブ「モナーク ウォッチ」がロッキー山脈周辺の蝶のタグ付けを開始しました。 200万頭以上のオオカバマダラがタグ付けされており、オオカバマダラが冬の間ねぐらに集まるメキシコでは1万9,000頭以上の回復が報告されている。これは生物学者が彼らの移動ルートを追跡するのに役立ちました。

ただし、このように明確に定義された集合体を持たない蝶を追跡するのはさらに困難です。たとえば、ヨーロッパでは秋になると、ヒメチョウがよく現れ、時には大量に現れることもあります。バルセロナ植物研究所の昆虫学者ジェラルド・タラベラ氏は、「その後、彼らは姿を消しますが、彼らがどこへ行くのかは本当にわかりません」と語る。

数年前、 タラベラ氏と彼のチームは、蝶の体に蓄積する花粉を研究することで、間接的に蝶を追跡できるかもしれないことに気づきました。蝶が花の蜜を吸うために花を訪れるたびに、花粉も拾います。もし研究者たちが花粉から植物を特定し、その植物がいつどこで咲いているかを確認し、蝶が地理的に異なる地域に到達するまで追跡し続けることができれば、おそらく蝶の全行程を追跡できるかもしれない。 「その方法は、GPS を付けるようなものです」とタラベラ氏は言います。 「私たちにはそれができないので、これが私たちができる最も近い方法です。」

花粉移動マップ

科学者らは2019年にこのアイデアを検証することができた。当時、ペイントされた女性たちは散発的な人口ブームを経験していた。その年の3月、蝶の群れが中東と地中海に出現したため、市民科学者たちは蝶のサンプルを網で捕らえ、アルコール混合物に漬けて保存し、タラベラの研究室に送った。

そこで研究者らは、蝶の体に付着した花粉粒を単離し、各植物種に固有の特徴を提供する花粉 DNA の特定部分を配列決定した。これはメタバーコーディングとして知られるプロセスである。その間も市民科学者たちは蝶のサンプルを集め続け、個体数の急増はその後数カ月かけて東ヨーロッパ、北ヨーロッパ、西ヨーロッパに徐々に広がり、11月初旬にはモロッコ南部に到達した。

研究者らは、10か国の264匹の蝶から7か月間に集めた花粉を分析し、蝶の動きを一年を通して追跡するために使用できる398種類の植物を特定した。このことから、ロシア、スカンジナビア、バルト三国で観察された蝶の群れは、アラビアや中東での急増に由来する蝶の子孫である可能性が高いことが判明した。これは東ヨーロッパ、次にスカンジナビア、そして西ヨーロッパに広がったようで、その結果、イギリス、フランス、スペインで顕著な人口ブームが起こりました。そこから、蝶はモロッコ南部に移動した可能性があり、おそらく熱帯アフリカに進み、一年周期を完了したと考えられます。

花粉の記録は、2019年にペイントレディが突然これほど多くなった理由を示唆することさえあった。個体数急増の初期に地中海東部から採取された蝶は、主に半乾燥の低木地、草原、塩分に見られる植物種の花粉を運んでいた。アラビア北部と中東の湿地。研究者らは衛星画像を調べたところ、2018年12月から2019年4月にかけて、異常な豪雨が続いた後、それらの植物の成長が大幅に促進されたことに気づいた。研究者らは、その急激な成長が蝶の餌と繁殖に理想的な条件を提供し、個体数の爆発的な増加を引き起こし、多くの世代に影響を与える波及効果を残した可能性があると推測している。

タラベラ氏と彼のチームは、花粉のシグネチャを使用して他の蝶の動きも追跡しました。たとえば、2013年には、南アメリカのフランス領ギアナの海岸で、アカゲ蝶が止まっているのが発見された。ペインテッド・レディスは通常南米には生息しておらず、どこから来たのかは謎でした。 10年後、タラベラのチームはまだ保存されていた蝶の体から花粉を採取し、次のことを発見した。 ギエラ セネガレンシス、サハラ以南のアフリカでのみ見られる一般的な植物であり、これらの蝶に付着する最も一般的な種類の花粉でした。

研究者らは、沿岸調査、風のパターン、花粉、環境条件を分析することで、この蝶がおそらくアフリカから最長8日間の連続飛行で大西洋を横断したことを確認した。この発見は、昆虫が大西洋を横断した最初の検証された例となった。

「花粉のメタバーコーディングを利用して、各世代の蝶がどこから来て、どのようにサイクルを進めているかを追跡することは、非常に斬新です」とテキサス A&M 大学の生物学者であり、蝶の移動の神経生物学に関する論文の共著者であるクリスティン・マーリン氏は述べています。で 昆虫学の年次レビュー。この方法は個々の植物種を特定するため、昆虫の化学組成の地域的変動を追跡する標準的な方法である同位体特徴分析よりも高い精度が期待できると彼女は指摘する。

ペイントされた女性は昆虫の移動を理解するためのモデルシステムとして機能しますが、研究者らは、この方法が他の蝶、ハエ、スズメバチ、甲虫、蛾など、蜜を集めるために花を積極的に訪れる他の移動花粉媒介者を追跡するのに適している可能性があると確信していると述べています。

昆虫は花粉に加えて真菌性疾患を媒介する可能性があるため、昆虫の移動ルートを追跡することは、気候変動に直面してますます重要性を増している可能性がある。実際、スーチャンはいくつかの蝶から多くの種類の菌類を検出しました。約 1,000 種類の菌類が昆虫に影響を与えることが知られており、19,000 種類以上が作物に影響を与える可能性があります。したがって、移動する昆虫はこれらの真菌性疾患を大陸全体に広める可能性があり、生態系や経済にリスクをもたらす可能性があります。 Talavera、Suchanらは、花粉の特徴を利用して移動パターンの変化をマッピングすることで、真菌性疾患の発生場所を予測するのに役立つ可能性があると期待している。

一方、キュベリエさんは、孫娘と一緒に蝶を数え続けたいと考えている。生態学者は、大規模な現象を理解するために、より多くの「ビッグデータ」をますます必要とするだろうと彼は言う。市民科学者なしでは、「研究者がそのようなデータベースを収集することは不可能です」と彼は言います。

さらに、若者は蝶の捕まえ方だけでなく、市民科学から学ぶべきこともたくさんある、と彼は付け加えた。 「彼らは自然について学びます。そしてそれが世界への好奇心を育みます。」と彼は言います。

知ってる雑誌 これは、Annual Reviews からの独立したジャーナリズム活動です。