[論文レビュー] Entomogenic Climate Change

David Dunn, James P. Crutchfield|ArXiv.org|May 25, 2008

Invertebrate Taxonomy and Ecology参考文献 5被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、温暖化が昆虫の個体数を増加させ、森林を伐採することで炭素吸着を減少させ、二酸化炭素排出を増加させる自己持続的正のフィードバックループを通じて、カシナガムシが気候変動を引き起こすと提唱している。ムシ同士の生体音響的シグナルが、協働的な侵入を可能にする重要なメカニズムであると特定され、気候変動緩和のためには、新たな音響モニタリングおよび制御戦略が不可欠であると示唆している。

ABSTRACT

Rapidly expanding insect populations, deforestation, and global climate change threaten to destabilize key planetary carbon pools, especially the Earth's forests which link the micro-ecology of insect infestation to climate. To the extent mean temperature increases, insect populations accelerate deforestation. This alters climate via the loss of active carbon sequestration by live trees and increased carbon release from decomposing dead trees. A positive feedback loop can emerge that is self-sustaining--no longer requiring independent climate-change drivers. Current research regimes and insect control strategies are insufficient at present to cope with the present regional scale of insect-caused deforestation, let alone its likely future global scale. Extensive field recordings demonstrate that bioacoustic communication plays a role in infestation dynamics and is likely to be a critical link in the feedback loop. These results open the way to novel detection and monitoring strategies and nontoxic control interventions.

研究の動機と目的

• 昆虫による森林破壊、特にカシナガムシによるものによって気候変動にどのように寄与するか、フィードバックループの観点から調査すること。
• 生体音響的コミュニケーションが、ムシの侵入を調整し、個体群動態を維持する役割を検討すること。
• 気候変動と害虫制御戦略の現状における、昆虫個体群の自律的かつ急速な影響を十分に考慮しないギャップを同定すること。
• 生体音響的および化学生態学的原則に基づいた、非毒性の新たなモニタリングおよび干渉手法を提案すること。
• 昆虫を気候変動の単なる兆候ではなく、大規模な環境変容を生み出す能動的で生成的役割を果たす存在として再定義すること。

提案手法

• 侵入時におけるカシナガムシのストリデーション、ジーッと鳴く音、クリック音の現場記録を分析し、生体音響的コミュニケーションのパターンを同定すること。
• 気温・降水量、木のストレス、昆虫個体群増加、森林の炭素損失の間のフィードバックループをマッピングすること。
• マイクロ生態的共生、個体群動態、昆虫の社会的組織を統合した、侵入拡大のマルチスケールモデルを構築すること。
• 化学的および機械的信号データを統合し、カシナガムシにおけるマルチモーダルコミュニケーションをモデル化すること。
• 化学生態学および複雑系理論の原則を応用し、非毒性干渉のための効果的ポイントを同定すること。
• 現場での音響モニタリングを活用した、音響ベースの侵入検出および干渉の可能性を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 気温および降水量は、カシナガムシの個体群動態および侵入率にどのように影響するか？
• RQ2 生体音響的コミュニケーションは、ストレスを受ける木への大規模な攻撃をどのように調整するか？
• RQ3 昆虫個体群は、従来の温室効果ガス排出要因とは独立して、気候変動を引き起こす可能性がどの程度あるか？
• RQ4 ムシによる森林破壊は、地球炭素循環にどのように影響を与え、野火のリスクを高めるか？
• RQ5 生体音響的モニタリングおよび干渉戦略は、ムシの侵入を効果的に遮断し、フィードバックループを断ち切ることができるか？

主な発見

• 温暖化に伴い冬の暖かさが続き、生育期間が延びるため、ボレアル森林におけるカシナガムシの侵入が加速し、急速な森林破壊が進行している。
• ストリデーション、ジーッと鳴く音、クリック音といった生体音響的シグナルは、数日から数週間も持続し、協働的攻撃に不可欠な複雑な継続的コミュニケーションを示している。
• 昆虫個体群、森林喪失、気候変動の間のフィードバックループは自己持続的であり、微小な気候変動を大規模な環境的混乱にまで拡大する可能性を秘めている。
• ムシによる森林破壊は炭素吸着を減少させ、大気中の二酸化炭素濃度を上昇させ、死んだ木がより強力かつ頻繁な野火の燃料源となる。
• 現在の害虫制御および気候変動モニタリング戦略は、昆虫由来の森林破壊が及ぼす地域的および潜在的なグローバルスケールの影響を十分にカバーできていない。
• カシナガムシにおけるマルチモーダルコミュニケーション（化学的および機械的）の存在は、音響ベースの検出および干渉が、効果的で非毒性な制御手法として有効である可能性を示唆している。