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捕食者とバッタの波及効果

ストレスを受けたバッタは植物の分解を遅らせる

捕食者の恐怖は生態系全体の栄養循環に影響を与える。

Zoe Cormier
14 June 2012

生態系内の捕食者の存在は、獲物にストレスを与えるだけで土壌生態系に大きな影響を与えることがある。

今日のScience誌の論文で、ヘブライ大学(エルサレム)の生態学者ドロール・ホーレナと彼の共同研究者たちは、ストレスを受けたバッタが死んだ時、死骸中の化学組成の違いが周囲の枯れた植物を土壌微生物が分解する速さに間接的に影響することを示した。これは生態系内の栄養循環に波及効果を持つ。

「我々は、食物連鎖の構造が栄養循環にどう影響するかを予測することで、生物生態学と生化学という二つの分野を橋渡しすることに興味を持っていた」とホーレナは話す。


捕食グモとともに飼育したバッタの死体はストレスのないバッタとは異なる化学組成を持ち、彼らの微生物による分解に波及効果を持つ。Dror Hawlena

以前の研究によると、ストレスは動物の食餌を変化させ、増大するエネルギー要求を満たすために炭水化物をより食べるようにする。窒素の少ない食物への転換はストレスを受けた動物の死骸の化学組成にも残る。次いで、彼らの窒素が少ない死骸は土壌微生物の代謝にも影響する。細菌は分解酵素を生産するのに窒素を必要とするためだ。

恐怖のある生活

これらの影響を調査するために、ホーレナらのチームは最初に口の部分を接着して塞いだ捕食グモを一緒にして、野外巣箱でバッタを飼育した。これはクモによるバッタの捕食なしにバッタに与える恐怖の影響を測定する方法だ。バッタがついに死ぬと、研究者たちは彼らの腐敗した遺物を研究室内の土壌サンプルへと加え、それから落ち葉を加えてどれだけ素早く植物物質が土壌微生物によって分解され、土壌微生物群に「恐怖の影響が遺っているか」を調べた。

土壌微生物に及ぼす捕食ストレスの間接的な影響は長続きした。研究者たちがストレスを受けたバッタで処理された土壌サンプルに落ち葉を加えると、93日後の植物の残骸の腐敗程度は、巣箱でクモの恐怖なしのバッタの死骸で処理されたサンプルより200%少なかった。

「我々は影響の大きさに驚いた」とホーレナは言う。「従来の考えでは植物と微生物が生物世界と無生物世界を繋げる主役だったが、我々は捕食者が獲物の化学組成に影響することによって実際に微生物を調節することがあることを示した」。

捕食動物が草食動物の数を減らすことだけでなく消費を通して養分を分解することによって植物と土壌微生物群の両方に大きな影響を持つことがあることは、よく立証されている。しかしこの研究は捕食者が単に獲物を食べることだけでなく他の方法でも土壌微生物群と栄養循環に影響を与えることを示す。

もつれた食物連鎖

「研究は非常に巧妙で、捕食者が獲物の窒素を減らし、カスケードが分解にまで影響するという結果と示唆は直ちに明白なことではない」とトロント大学(カナダ)の生態学者ルーディー・ブーンストラは言った。彼は捕食者のストレス生理への影響を研究している。

「土壌生産性、植物の生長および養分などの生態系が機能する途中で、生物が多彩な他の波及効果を持つことを示す研究は増えていて、今回の研究はそれに加わるものだ」とスウェーデン農業科学大学(ウメオ)の土壌生態学者ダヴィド・ヴァルドレは加えた。彼はスウェーデンの北方林とニュージーランドの多雨林における地表と地中の微生物群の間の繋がりを研究している。

重要なことに、ヴァルドレによると、これは捕食者が生態系を調節することにおいて多数の役割がありうることを指し示している。「トップレベル[頂点]の捕食者は絶滅に極めてなりやすく、頂点捕食者を失ったとき、未知の影響を含めて、生態系の途中で多様な影響が出るだろう」とヴァルドレは言う。

トップレベルの捕食者が人類が誘発した変化でいなくなることが、土壌生態と地球的な生物多様性にどのような影響を与えるか推測するのは難しい。しかしホーレナによると捕食者が生物地球化学的な過程に「劇的な影響」を持ちうることが立証されたことは意味深い示唆を持つ。

「これは人為的起源の変化が生態系にどう影響するかというストーリーに加わった新たな一ページだ」、と彼は言った。

Nature News
Stressed grasshoppers slow plant decay
Zoe Cormier, 14 June 2012

原論文
Dror Hawlena, et al.
Fear of Predation Slows Plant-Litter Decomposition
Science 15 June 2012: Vol. 336 no. 6087 pp. 1434-1438
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