気候が温暖化すると作物を食べる蛾が大発生してしまう

生物学

気候の温暖化により、コナガがより広範囲に広がり、制御が困難になります

今世紀の気候変動により、世界で最も被害の大きい農業害虫の1つであるコナガが、これまで冬になると死滅していた米国、欧州、中国の大部分で、1年中繁栄すると同時に、農薬に対する耐性が急速に向上することが、米国と中国の研究者による調査で明らかになりました。

コナガ(Plutella xylostella、別名:キャベツ蛾)は、ブロッコリー、カリフラワー、キャベツ、ケール、マスタード、大根、カブ、クレソン、芽キャベツなどの農作物に対して、世界中で年間40億ドル以上の被害をもたらしています。また、世界で最も農薬に強い種のひとつで、少なくとも97種類の殺虫剤に耐性があることが確認されています。

ライス大学と中国農業科学院の研究者らは、長年にわたる実験室での実験とフィールドでの実験、将来の気候温暖化シナリオのコンピューターシミュレーション、数十年にわたる蛾の研究のメタ分析を組み合わせた、世界初の研究をNature Communications誌に発表しました。

ライス大学の生態学者、進化生物学者、生物科学教授である共著者のVolker Rudolf氏は、「気候変動によって種の分布や範囲が変化していることはよく知られていますが、問題は種がどこに行くのかを予測することです。」と述べています。

Rudolf氏によると、共同執筆者のChun-Sen Ma氏とWei Zhang氏が率いるチームは、気候変動に対応してコナガの生息域がどのように進化するかを正確に予測するために、特定のメカニズムを分離することを目的とした実験から始めたといいます。これまでの実験では、個々の蛾が生き残ることのできる最も寒い温度が判明していましたが、気温がかなり高い場所では、毎年冬になると蛾が死滅してしまうことも知られていました。Rudolf氏によると、今回の研究では、冬の間に重要な閾値を下回る低温を毎日積み重ねることで、蛾が「越冬」できる場所を予測することができたというのです。

Rudolf氏は、「この変数だけで、死亡率の90%以上を予測することができました。こんなに強い相関関係は普通ありません。」

これにより研究者は、「種の存続に力学的に関連し、過去の気候データや未来の気候モデルから簡単に計算できるシンプルな変数」を得たのです。

研究者らは、過去50年間の気候変動により、コナガの越冬範囲が925,000平方マイル以上拡大したことを明らかにした。また、地球の平均気温が1℃上昇するごとに、コナガの越冬範囲が約85万平方マイル拡大することもわかりました。現在の気候モデルでは、今後100~150年の間に地球の平均気温が2~6℃上昇すると予測されているといいます。

上の地図は、2016年時点でのコナガの分布を示しています。越冬地域は赤で示しています。下の地図は、今世紀中に地球の平均気温が2℃上昇するという気候変動モデルに基づいて、過去50年間にコナガの生息域が拡大した地域を示しています。色が濃いほど越冬の可能性が高いことを示しています。©V. Rudolf/Rice University

Rudolf氏によると、今回の越冬データと、過去数十年にわたるコナガの農薬耐性に関する研究のメタ分析を組み合わせることで、気候変動によって、現在コナガの「限界」越冬地である米国、中国、日本、地中海沿岸の一部地域で、進化した農薬耐性の問題が劇的に悪化する可能性があることを示したといいます。

Rudolf氏は、「越冬に注目しているのは、もし彼らが冬を生き延びて1年中活動していれば、農薬耐性が急速に進化する可能性があるからです。」と述べています。

コナガをはじめとする多くの作物害虫(ヨトウムシ、ウンカ、ハマキガ、一部のアブラムシなど)は、温暖な地域で越冬し、毎年移動するため、越冬できない地域では作物に大きな被害をもたらします。Rudolf氏は、これらの種が越冬できない地域では、農薬耐性の進化が遅くなると言います。

「なぜなら、彼らは常にどこか他の場所からやってきて、特定の場所に再コロニー化するから、毎年、異なる祖先から生まれた個体である可能性が高いからです。そのため、季節内での農薬耐性の選択は可能ですが、季節を越えた選択は妨げられてしまいます。」

研究者らが行ったコナガの農薬耐性に関するグローバル・メタアナリシス1複数の研究の結果を統合し、より高い見地から分析すること、またはそのための手法や統計解析のことである。は、この2つのタイプの進化プロセスの決定的な違いを示している。越冬地では、非越冬地に比べて平均農薬耐性が158倍も高いことがわかったのです。

通年での生息範囲の拡大と、農薬耐性の急速な進化という二重の苦難は、防除活動を著しく阻害し、農家に大きな経済的損失をもたらす可能性があります。

しかし、今回の研究は、類似の作物害虫を研究する際のテンプレートとして、また、より効果的な防除活動を設計・調整する際の指針として、機会を提供するものでもあると著者らは述べています。

本研究で得られた知見は、「変化する世界の中で積極的な害虫管理を行い、天敵や生態系への影響を最小限に抑えながら、防除活動のコストを削減し、食糧安全保障を確保する」ために利用できる可能性があるといいます。「実際には、地域によって異なる冬の生存率の違いに適応するために害虫管理戦略を調整することの重要性と、将来の気候シナリオの下でこれがどのように変化するかを強調しています。」

Published by Rice University. Chun-Sen Ma et al, Climate warming promotes pesticide resistance through expanding overwintering range of a global pest, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-25505-7

コメント

タイトルとURLをコピーしました