甲第26号証

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日本生物地理学会会報
第四巻第 2004 年 12 月 20 日
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ゲンジボタルの発光パターンに及ぼす温度環境の影響
一地理的差異による 2 型分布に対する考察として阿部
宣男 1 ・稲垣
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Z 〒 175-8571
照美 1 ・石) 1 秀之 l ・安達政伸 1 ・干場英弘 2
目立市中成沢 4-12・ i
茨城大学大学院理工学研究科
東京都板橋区高島平 1-9-1
大東文化大学第一高等学校
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1-9・ 1 Takashimadaira , Itabashi , Tokyo ,
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(要約)
ゲンジボタルの発光パターンに及ぼす温度環境の影響を東日本型(秋田，福島から運搬)と西|
日本型(徳島，福岡から運扱)で調査した.ベンチレーターを用いて温度を変化させて調査したと
ころ，全体としてどの地域からの個体も高温環境 (25 0 C)に近づくにつれ発光間隔が短くなり‘低
温環境(l 5 0 C)に近づくにつれ長くなり，地域による個体差はむしろ認められなかった温度環境
がホタルの発光パターンに及ぼす影響は地域差異よりも大きいと考えられ，今後の詳細な確認
実験が待たれる.
連絡先:阿部宣男， hOlaru-~be@ ll1 v f. biglob己 .ne.jp
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ゲンジボタルの発光パターンに及ぼす温度環境の影響
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1860) は，栃木県栗山村から 1989 年にホタル
ホタルの発光パターンは，雌雄間のコミュ
飼育施設に導入し，累代飼育をしているもの
ニケーションの手段として知られている.日
である.
本に生息するゲンジボタルにおいて，その発
計測方法
光パターンは，現在 2 つのタイプとその中間
クリル製シャーレ(幅 20 Cffi ，高さ 20 cm) に
型の存在が報告されている (Ohba ， 1984; 大場，
それぞれのホタル(雌雄混合)を入れ，ベンチ
1988). すなわち，西日本に生息する 2 秒間隔
レータで，温度を 15 0 C から 25 0 C まで温度を
で発光するタイフ\東日本に生息する 4 秒間
上昇させその後， 25 0 C から 15 0 C まで温度を
隔で発先するタイフ\およびその境界地域に
下降させた時(以下，“上昇下降測定円とする)
見られる 3 秒間隔で発光するタイプである.
と，この逆の温度変化，すなわち 25 0 C から
近年，この地域による発光パターンの相違を
15 0 C まで温度を下降させその後，再び 25 0 C
遺伝子レベルで確認する試みがなされ，ミト
まで温度を上昇させた時(以下，“下降上昇測
コンドリア COII 遺伝子の各地域における相
定"とする)のホタルの発光パターン(明滅間
違が調査されてきた(鈴木， 1
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隔の変化)を撮影・測定し，各温度での明滅
2002). その結果，発光パターンの地域性と矛
間隔の平均と信頼区間を求めた.このアクリ
盾しない見解が出ているが，地域によるぱら
ル製シャーレ内は， 6 つの小部屋に独立して
つきもあり，また上記遺伝子は発光を詞節す
分割され，雌雄の組み合わせ匹数は，常時 1: 5
る遺伝子とは独立しているため，遺伝子解析
である.したがって，雌雄を区別して計測を行
による発光パターンの地域性解明とは直接に
うことができる.なお，湿度は，いずれも 80-
結びつかないと考えられる.
95% の条件下で調査した.
ここでは図 l に示したようなア
我々は，ゲンジポタルの光のゆらぎと人の
ゲンジポタルの撮影は， 6 月上旬から下旬
感性を分析する退程(稲垣ほか， 2001; 阿部ほ
にかけて，ヘイケボタルの撮影は 7 月中旬か
か ， 2003a; 阿部ほか、 2003b) で\上記 2 程の発
ら下旬にかけて，ホタル飼育施設において行
光パターンを識別することが難しいという事
った.1'最影には，デジタ lレビデオカメラ(シャ
実に遭遇した.したがって，本研究では，統計
ープ製 VL-PD7 ，京セラ製 DV-L200) を用い，
解析や画像解析を援用して，ホタルの発光パ
カメラは照射を弱めた赤外線暗視モード(ナ
ターンがその生息環境，特に温熱環境から受
イトショット)に設定した.時間分解能は，
ける影響を実験的に明らかにすることにした
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0s 巴c である.なお，正確な輝度データ採取
の妨げとなり得るピデオカメラの自動機能は
材料と計測方法
作動しないよう予め設定したすなわち，ホタ
ルの明滅に伴う自動露出補正機能の誤作動
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材料研究対象であるゲンジポタル (Luciola
が生じないようホワイトバランスを固定し，
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1854) は，東京都板橋区
また暗闇においてはオートフォーカスが正確
立エコポリスセンターホタル飼育施設(以下，
に機能しないことから手動焦点調節に切り換
ホタル飼育施設)で累代飼育している個体
え，パンフォーカス昂影とした.以上の工夫に
(1989 年に福島県大熊町から移入)の他，秋田
より，ホタルの淡い光の明 i戒を正確に撮影す
県本荘市，徳島県阿波池田町，福岡県北九州
ることが可能となった.なお，一連の計測で
市のそれぞれの地域からホタル飼育施設に成
は，湿度も同時に計測した.
虫を輸送したものである.比較として測定し
画像処理法
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ゲンジボタルあるいはへイケボ
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阿部宣男・稲垣照美・石川秀之・安達政伸・干 i嘉英弘
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別が明確な映像を用い，データ数を 1024
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ホタルの発光にはフラッシュ発光，刺激弱
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s1.実験装置の概略図.
光，微光，飛刻時の発光(矢島， 1978; Ohba ,
1983) などいくつかの様式が報告されている
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タルの明滅の一連の動画像を，動画像処理ボ
が，これら調査では小型のアクリル容器と言
ードを介してコンビューターに取り込んだ.
う閉鎖環境での詞歪であったため，容器内で
この際，動画像の時間分解能が 30 fralη 巴Is 己C
雌雄が発光したすべてのパターンを一括して
であることから，サンプリング周波数を 30 Hz
対象とし，温熱環境の変遷や地理的差異がホ
とし，総数 1024 f
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e(時間にして 34 ， 1 sec 間)
タルの明滅間隔に及ぼす全体の傾向を調査す
の酉像を取り込んだ.この計測条件は，ホタ
るに至っていない.
ルの明滅持続時間による生態的な要因を考
慮したものである.次に，コンピューターに耳え
結果及び考察
り込んだ動画像は，画像濃度変位量解析シス
テム((株)ライブラリー製， Gray-va132) によ
ゲンジボタルの温度変化
図 3 は，板橋区
り画像処理し，発光パターンの輝度変動に関
ホタル飼育施設で採取したゲンジボタ jレ(雌
する時系列データを構築した.その後，得ら
雄混合)をベンチレータに入れ，上昇下降測
れた時系列データから発光パターンの明滅間
定を行った時の明滅間隔の変化をまとめたも
隔を測定し，温度上昇時と下降時の各温度で
のである， 25 0 C 時はほぼ l 目 5 s巴c 周期で明滅し，
の平均と信頼区間を求める.この時，信頼区
1SOC 時は 2 ， 0-2 ， 7 s巴c 周期で明滅した.図 4 は，
間は 95 %とした.すなわち，ホタルの発光パ
下降上昇測定の結果を示したものである.
-77-
ゲンジボタルの発光パターンに及ぼす温度環境の影響
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Figs3-10. 温度上昇下降，下降上昇時の各温度におけるゲンジボタルの明滅間隔. 3. 温度上
昇→程度下降，生息地:板橋. 4. 温度下降→温度上昇，生息地:板橋. 5. 温度上昇→温度
下降，生息地:徳島. 6. 温度下降→温度上昇，生息地:徳島. 7. 温度上昇J 温度下降，生息
地:北九州. 8. 温度下降→温度上昇，生息地:北九'l"Ii .9. 温度上昇→温度下降，生息地:秋
田. 10. 程度下降→温度上昇，生息地:秋田.
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s11-12. 福度上昇下降，下降上昇時の各温度におけるヘイケポタルの明滅間関. 1 1.温度
上昇→温度下降，生息地:板橋. 12. 温度下降→温度上昇，生息地:板橋.
グラフ下部の up ， down は，それぞれ温度を上昇したときおよび下降したときに発光が確
認された個体の延べ数を表す.
15 0 C 時は 3.5-3.6 sec 周期で明滅し， 25 0 C 時は
ものである. 2
50C時はほぼ1. 6 sec 周期で明滅
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5sec 周期で明減した.
し， 15 0 C 時はほぼ 2.5-3.5 sec 周期で明滅した.
図 51 ま，徳島県池田町で採取した西日本型
図 6 は，このホタルを下降上昇測したもので
のゲンジポタル(雌雄混合)をベンチレータ
ある. 25 0 C 時は 1.6-2.3 sec 周期で明滅し，
に入れ，上昇下降測定を行った結果を示した
15 0 C 時は約 3 .4 sec周期で明滅した.
-79 ー
ゲンジボタ Jレの発光パターンに及ぼす温度環境の影響
図 7 は，北九州で採取した西日本型のゲン
をベンチレータに入れ，上昇下降測定を行っ
ジボタル(雌雄混合)をベンチレータに入れ，
た結果を示したものである .25 0 C 時は O.ι 1. 0
上昇下降測定を行った結果を示したものであ
sec 周期で明滅し ， 15 0 C 時は 0.9- 1. 1 sec 周期
50C
る. 25 0 C 時はほぼ 2.0 s己c 周期で明滅し， 1
で、明滅した.図 12 は，下降上昇測定を行った
c周期で‘明滅した.図 8 は，下降
e
時は 2.5-3.8 s
c周期で、明滅
e
結果である • 15 0 C 時は 0.8-2.3 s
上昇測定の結果を示したものである. 15 0 C 時
し， 25 0 C 時はほぼ 0.5 sec 周期で明滅した.こ
は 3.6-4 .1 sec 周期で明滅し， 25 0 C 時は1. 7- 1. 9
の測定において ， 15 0 C 時に 0.8-2.3 sec 周期と
sec 周期で明滅していることがわかる.
変化が大きかったのは，観察された個体数が
図 9 ， 10 は，秋田で採取した東日本型のゲン
2 と少なかったことに起因すると考えられる.
ジポタル(雌雄混合)をベンチレータに入れ，
しかしながら，へイケボタルも，ゲンジポタル
それぞれ，上昇下降測定，下降上昇測定を行
と同様に，温度が上昇すると徐々に発光間隔
25 0 C
が短くなり，逆に温度が下降すると発光間隔
った結果を示したものである.前者では，
時はほぼ1. 5 sec 周期で明滅し，
15 0 C
時は 2.8-
0sec 周期で明滅した.また，後者では J5 0 C
.
3
時は 2.8-3.6 s 巴 c 周期で明滅し ， 25 0 C 時は
が長くなることから，発光パターンは，温熱環
境に大きく影響を受けることがわかる.
ゲンジポタルとへイケボタ jレの発光パター
ンを比較したとき，過去の報告通り(大場，
4sec 周期で明滅した
2.
7
.
1
以上の結果から，ゲンジボタルは，温度が
1979) ，へイケボタルの方が発光間隔は短かっ
上昇すると徐々に発光間隔が短くなり，逆に
た.また，ヘイケポタルにおいては，その発光間
温度が下降すると発光間隔が長くなることが
隔への温度の影響がゲンジボタルのそれより
判明した.このことからも，発光パターンは，
小さいようである.このことは，ヘイケボタル
温熱環境に大きく影響を受けることが判断で
の方が元々の明滅パターンが早いことに原因
きる.
しているのであろう.
ホタル飼育施設では，上記のホタルの他に，
発光パターンの温熱環境による変遷
以上の
青森県弘前市(東日本型) ，福岡県北九州市
結果から，ホタルの発光パターンは，採集場
(西日本型)から輸送したゲンジボタルと‘施
所や雌雄に関わらず、周囲温度に大きく影響
設で飼育しているゲンジボタルをそれぞれ別
を受けることが示された.ホタルは，温度が上
5cm)
のプラスチック容器 (20 cmX 40cmX 2
昇すると徐々に発光間隔は短くなり，逆に温
に入れて同じ室内(1 8-21 oC に調節)に並べ
度が下降すると発光間隔は長くなることか
て，同時明滅の発光パターンを観察したそ
ら，発光パターンは温熱環境に大きく影響を
の結果，これら 3 地域からのホタルは，同じ温
受けることが判断できる.また，ホタ Jレの明滅
度条件下では同調して発光した.また，これ
間隔は，温度を上昇させてから下降させた場
らのホタルを同じ容器に入れたところ，交尾
合と下降させてから上昇させた場合のいずれ
も行われ，それぞれの子孫をも残している(阿
においても，温度を上昇させた時と下降させ
部ほか，投稿準備中) .プラスチック容器内で
た時では同一温度でも明滅間隔に差が生じ
の同時明滅は，野外などでの同時明滅とほぼ
る.すなわち，温度を下降させた時の方が同
同じ現象であると考えられ，発光パターンと
一温度でも明滅間隔が長くなる傾向にある.
温熱環境の変化の関係は，地理的差異と関連
して重要な関係であると考える.
へイケボタルの温度変化
まとめ
図 11 は，ホタル
飼育施設で採取したヘイケポタル(雌雄混合)
本研究で測定したのは，シャーレという限
-80-
阿部宣男・稲垣照美・石川秀之・安達政伸・干場英弘
ー誌
.
定空間で測定し求愛行動に現れる明滅現象
「感性情報計測と福祉応用 J .感性工学研究論
文集， 3 ・ 41-50.
とは必ず、しも一致していないが，こうした j昆
度の発先パターンへの影響は飛刻時にも現れ
稲垣照美・犬塚浩二-安久正紘・赤羽秀朗・阿
部宣男， 200 1.ホタルの発光パターンにおける
るものと思われる.このことから，各地でみら
l !fn ゆらぎ現象と癒し効果.日本機械学会論文
れる発光間隔の遣いは，地域による周囲気温
の違いによる可能性がある.一般に自然界で
集 C 縞， 67: 3
6
5
37
2
.
大場信義， 1979. ホタ Jレの発光パターンと活動習
性予報.神奈川県博物館協会会報， 41: 1
9
.
は，日没後，温度が下がる傾向にある時に上
昇下降条件下で発光するものと考えられる.
しかしながら，今回のような比較的短時間の
温度変化条件下における実践が，どの程度自
然界の現象を再現できているのかに関して
r--、
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は，今後の重要な研究課題である.
Ohba , N. , 1
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一一一一， 1
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yMuん 32: 23-33 , p
.
l8
.
一一一一(大場信義)， 1988. ゲンジポタル. 1
9
8p
p
.
文一総合出版，東京.
謝辞
鈴木浩文， 1999. 多摩地域におけるゲンジボタル
集団の遺伝的多様性と保全対策. 2
6pp. 東京
本報告を提出するにあたり，故酒井清六博
士にご尽力を賜った.深謝の意を表する次第
である.
引用文献
阿部宣男・稲垣照美・石川秀之・松井隆文・安
ホタル会議(編).
Suzuki , H. , Sato , Y
.& Ohba, N. , 2
0
0
2
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.Evol. , 2
2
:
1
9
3
2
0
5
.
矢島稔， 1978. ホタルの日周活動と発光信号ーゲ
久正法 ， 2003a. ホタルの光と人の感性について
ンジボタ Jレの場合.インセクタリウム 15 (
6
)
:
「発光現象のゆらぎ特性J.感性工学研究論文集，
1
2
1
9
.
1 ・ 35 -4 4.
阿部宣男・稲垣照美・木村尚美・松井隆文・安
久正紘 ， 2003b. ホタルの光と人の感性について
¥
_
/
-8
1-
(2004 年 10 月 16 日受理)