海面上昇が地上に生息するアリの個体群の生理生態に及ぼす影響

Effects of sea-level rise on physiological ecology of populations of a ground-dwelling ant.

• L M Hooper-Bùi
• R M Strecker-Lau
• D M Stewart
• M J Landry
• A M Papillion
• S N Peterson
• R A Daniel

抄録

はじめに:

海面上昇は気候変動の結果として、沿岸地域の地上に生息する種の生態学的・生理学的変化に影響を与える可能性がある。海面上昇は、沿岸地域の地上に生息する鳥類、げっ歯類、クモ類、昆虫類を浸水させる可能性がある。しかし、これらの影響の詳細については、まだ多くのことがわかっていない。赤色の輸入ヒアリ（Solenopsis invicta (Buren)）は、家のために土を掘り起こし、洪水にも耐えることができる。ヒアリは地上に生息する生活史と迅速な繁殖能力を持つため、海面上昇による変化を発見し、予測するための理想的なモデルとなる。1つのコロニーには最大50万匹の個体が存在し、これらの侵略的なアリは当然のことながら痛みを伴う刺し傷を持っている。しかし、潮位の影響を受けた地域に生息するヒアリのコロニーは、内陸に位置するものに比べて、より頻繁に刺され、刺されるごとに注入される毒の量（行動や生理的変化）が多く、より攻撃的であることが観察から示唆されています。これは海面上昇への適応である可能性がある。そこで、本研究の目的は、マイクロダイセクションを用いて、頭部幅、頭部の長さ、針の長さ、毒嚢の体積を比較することで、内陸部と沿岸部の防御力の違いを解明することである。本研究では、ヒアリの汽水域でのイカダ乗り能力が不明であることから、ヒアリが実際に汽水域でイカダ乗りができるかどうかを明らかにし、淡水と海水で浸水したものとの行動の違いを検討する必要があった。

INTRODUCTION: Sea-level rise is a consequence of climate change that can impact the ecological and physiological changes of coastal, ground-dwelling species. Sea-level rise has a potential to inundate birds, rodents, spiders, and insects that live on the ground in coastal areas. Yet, there is still much to be learned concerning the specifics of these impacts. The red imported fire ant Solenopsis invicta (Buren) excavates soil for its home and is capable of surviving flooding. Because of their ground-dwelling life history and rapid reproduction, fire ants make an ideal model for discovery and prediction of changes that may be due to sea-level rise. There are up to 500,000 individuals in a colony, and these invasive ants naturally have a painful sting. However, observations suggest that colonies of fire ants that dwell in tidally-influenced areas are more aggressive with more frequent stings and more venom injected per sting (behavioral and physiological changes) than those located inland. This may be an adaption to sea-level rise. Therefore, the objective of this study is to elucidate differences in inland and coastal defensiveness via micro-dissection and comparison of head width, head length, stinger length, and venom sac volume. But first because fire ants' ability to raft on brackish tidal water is unknown, it had to be determined if fire ants could indeed raft in brackish water and examine the behavior differences between those flooded with freshwater vs. saltwater.

方法:

沿岸侵襲仮説を検証するために、メキシコ湾からの規則的な潮汐や風雨、振動（エルニノ南振動）などの比較的大きな洪水を経験している内陸のコロニーと沿岸のコロニーを採取した。また、このように、海面上昇を模倣するために、コロニーは、収集場所と様々な場所や状況（熱帯暴風雨による高潮など）で見られる条件の両方に対応する塩分濃度で浸水させた。浸水前、浸水1時間後、浸水24時間後に各コロニーからアリの個体を直ちに採取し、解剖を行った。

METHODS: To test the coastal-aggression hypothesis, inland colonies and coastal colonies, which experience relatively greater amounts of flooding, specifically regular tidal and windblown water and oscillations (i.e. El Nińo Southern Oscillation) from the Gulf of Mexico, were collected. To mimic sea-level rise, the colonies were flooded in salinities that correspond to both their collection site and conditions found in a variety of locales and situations (such as storm surge from a tropical storm). Individual ants were immediately taken from each colony for dissection before flooding, 1-hour into flooding, and 24-hours into flooding.

結果と考察:

ヒアリは自分の身を守り、警報や攻撃性を伝えるために毒を使う。沿岸部と内陸部の両方のコロニーでは、24時間後に毒嚢の体積が増加することが明らかになった。これらの地上居住型アリは、進行中の海面上昇に生理的・行動的に適応しており、洪水の増加に対応している可能性がある。ヒアリは塩分濃度の高い水の上を漂流し、海面上昇は毒の量が増加するため、浸水したアリによる刺傷がより重症化する可能性がある。

RESULTS AND DISCUSSION: Fire ants use their venom to defend themselves and to communicate alarm or aggression. Dissections and measurement of heads, venom sacs, and stingers revealed both coastal and inland colonies experience an increase in venom sac volume after 24 hours; in fact coastal colonies increased their venom volume by 75% after 24 h of flooding Whether this venom sac enlargement is due to diffusion of water or venom sac production is unknown. These ground-dwelling ants exhibit physiological and behavioral adaptations to ongoing sea-level rise possibly indicating that they are responding to increased flooding. Fire ants will raft on high-salinity water; and sea-level rise may cause stings by flooded ants to be more severe because of increased venom volume.