Diel patterns of behaviour of fruit flies (Diptera: Tephritidae) in cucurbit cropping systems in Morogoro, Tanzania

東アフリカの湿潤な農地では、収穫をめぐる静かな戦争が繰り広げられている。戦闘員は軍隊ではなく、スイカやカボチャ、キュウリなどの野菜の身の中に卵を産み付ける小さなショウジョウバエである。卵が孵化すると、幼虫は中から果実を食い荒らし、売却や食用にできる前に作物を破壊してしまう。農家にとって、この被害は直接的な収入の減少と食料安全保障への脅威を意味する。これに対抗するため、科学者たちは、これらの昆虫がいつ、どこで最も活発になるかを知れば、より効果的に捕獲したり毒を盛ったりできるという考え方に長年依拠してきた。この概念は、昆虫の生活における日々のリズムを理解することに基づいている。人間には睡眠、食事、仕事のための時間があるように、これらのハエにも太陽の昇降によって決まる独自のスケジュールがある。この「日周パターン」として知られる日々のサイクルは、ハエがいつ休息し、いつ餌を探し、いつ交尾や産卵を行うかを決定づけている。もし農家が、これらの制御策を自然のリズムに合わせることができれば、より少ない化学薬品で、より効率的に作物を守ることができるかもしれない。

タンザニアのモロゴロ地方において、研究チームは、地元のウリ科作物に被害を与える3種類の特定のショウジョウバエについて、この日課のマッピングを試みた。彼らは、メロンバエ、カボチャバエ、および小型カボチャバエに焦点を当て、4つの異なる栽培シーズンにわたって実際の農地で観察を行った。科学者たちは単にハエが何匹いるかを数えただけでなく、特定の時刻にハエが実際に何をしているのかを観察した。彼らは、昆虫が葉の上で休んでいるのか、蜜やその他の物質を食べているのか、あるいは産卵や交配を行っているのかという瞬間を記録した。観察を意味のあるものにするため、彼らはキュウリ、カボチャ、スイカという3つの主要な野菜作物を含む実験区を設置し、その周囲を、ハエは食べないものの隠れ家として利用する可能性のあるトウモロコシで囲んだ。研究チームはこれらの区画を週に5回、早朝から夕方までの5つの時間間隔で調査し、目撃したすべてのハエの種、行動、および場所を記録した。

結果は明確かつ支配的なパターンを明らかにした。3種すべてにおいて、最も一般的な活動は、単なる休息であった。ハエは、研究者が「休息（ローティング）」と呼ぶ、植物の上で静かに留まることに大半の時間を費やしていた。この休息行動はランダムなものではなく、ハエはトウモロコシの縁（へり）に対して強い嗜好を示した。実際、ハエはトウモロコシを食べないにもかかわらず、トウモロコシの植物が主要な休息場所となっており、記録されたすべての休息イベントの60パーセント以上を占めていた。この発見は、非食用作物であるトウモロコシが、昆虫にとっての主要な集まりの場として機能しており、日中の安全な滞在場所を提供していることを示唆している。しかし、研究者たちは、ハエがすべての作物に対して同じように振る舞うわけではないことも発見した。メロンバエはトウモロコシで休むことを好んだが、キュウリの植物の上でもかなりの時間を過ごしていた。カボチャバエと小型カボチャバエも休息のためにトウモロコシを好んだが、野菜の間での時間の使い方は異なり、小型カボチャバエは特にカボチャの植物を好む傾向を示した。

日が進行するにつれて、ハエの行動は種によって変化した。研究者たちは、時間が経過するにつれてハエが異なる作物間を移動している様子を観察した。例えば、休息のための作物の使い方は、朝から夕方にかけて変化しており、彼らの日課が特定の順序に従ってフィールド内を移動することを伴っていることを示していた。摂食に関しては、パターンは複雑であり、種や時刻によって異なっていた。メロンバエは、一日を通してトウモロコシの縁で最も頻繁に摂食しているのが見られたが、他の2種は、太陽が空を移動するにつれて変化する異なる摂食習慣を示した。このことは、トウモロコシの縁が単なる寝床としてだけでなく、たとえトウモロコシ自体は餌ではないとしても、植物の表面にある鳥の糞や糖分を含んだ分泌物などの資源を求めてハエが集まる場所でもあることを示唆している。

農家にとって最も重要な行動である「産卵」は、種による最も顕著な違いを示した。メロンバエは、この活動において非常に明確な日課を示した。研究者たちは、メロンバエの雌は正午頃に卵を産む可能性が最も高く、午前遅くから午後早い時間にかけて活動のピークがあることを発見した。対照的に、他の2種は、日中の産卵におけるこのような鋭く予測可能なピークを示さなかった。このメロンバエ特有のタイミングは、作物が攻撃に対して最も脆弱になる正確な窓を特定するものであるため、極めて重要な情報である。また、研究では、開けたフィールドで交配を目撃することは稀な出来事であり、記録された事例も非常に少なかったため、彼らがいつ繁殖するかについて確かな結論を導き出すことは困難であった。

研究者たちはまた、気温や湿度などの天候がこれらの行動を左右するかどうかについても調査した。天候は一日の中で、また2つの異なる調査地点間で変化したが、データによれば、時刻そのものがハエの行動を予測する最も強力な要因であった。時刻の影響を考慮に入れると、気象変数はハエの行動を説明する上で追加の情報をほとんど提供しなかった。これは、ハエの日課が、局所的な気候のわずかな変動に関わらず持続する、強固な内部リズムであることを意味している。また、研究では、高原にある地点と山岳地帯にある地点という2つの異なる場所において、ハエの活動に若干の違いが見られたものの、それらの違いは地域全体で見られる一般的なパターンを覆すほど強力なものではなかった。

これらの知見がもたらす意味は、これらの作物を栽培する農家にとって実用的なものである。トウモロコシの縁が休息や摂食を行うハエの主要な集まりの場であるという発見は、この非食用作物が戦略的なツールとして利用できる可能性を示唆している。農場全体に殺虫剤を散布する代わりに、ハエが最も集中している時に、トウモロコシの縁を標的とした毒餌を用いることができるかもしれない。さらに、メロンバエが正午頃に産卵するという知識があれば、農家は攻撃の脆弱性が高まるピークに合わせて対策を講じることができる。ハエがいつ、どこで活動しているかを正確に理解することで、農業管理はより精密かつ効率的になる。この研究は、これらの昆虫が単にフィールド内をランダムに動き回っているのではなく、種ごとに異なる構造化された日課に従っていることを裏付けている。この知識は、タンザニアの野菜をこれらの執拗な害虫から守るための、より持続可能で優れた方法を開発するための基礎となるものである。