この奇妙な昆虫はマイクロプラスチックでシェルターを作っている

世界中の川底を這うトビケラの幼虫は、常に住処の危機に瀕している。捕食者から身を守るため、砂粒やその他の堆積物を集め、糸でくっつけて円錐状にし、ミミズのような体を包み込む。成長して体長が伸びるにつれ、幼虫は巣箱に絶えず材料を追加しなければならない。まるで、一生、あるいは少なくとも成虫になるまで、家に部屋を増やし続けるようなものだ。トビケラの幼虫が巣箱を失くしたら、ゼロから始めなければならない。これは、無防備な肉の管にとって非常に危険な状況だ。そして今、マイクロプラスチックの脅威が、トビケラの苦難のリストに積み重なっている。

マイクロプラスチック粒子（長さ5ミリメートル未満のプラスチック片）は、かつては自然のままだった北極や深海の堆積物など、地球上の多くの環境を既に汚染しています。昨年発表された研究で、ドイツの研究者たちは野生のトビケラのケースにマイクロプラスチック粒子が含まれていることを報告しました。そして先月、彼らは実験室での実験結果を発表しました。トビケラの幼虫がケースに取り込むマイクロプラスチック粒子の数が増えるほど、ケースの構造が弱くなるという懸念すべき結果です。これはトビケラの捕食を助長し、河川生態系に波及効果をもたらす可能性があります。

なぜたった一つの昆虫種が重要なのかと不思議に思うかもしれません。しかし、トビケラはこれらの生態系において極めて重要な役割を果たしており、その苦闘は大きな影響を及ぼす可能性があります。トビケラの幼虫は、水生植物を吸い込み、川の水草の繁茂を防ぐという重要な役割を担っています。成虫になると、コウモリ、カエル、クモにとって重要な食料源となります。この研究は、マイクロプラスチック科学の新たな領域を切り開くことにも貢献しています。研究者たちは、摂取したマイクロプラスチック粒子が動物の生理機能や行動にどのような影響を与えるかを理解するための研究を急速に進めていますが、トビケラ、ハチ、シロアリなどの昆虫が構築する構造物にこれらの粒子がどのように影響を与えるかを明らかにする研究は、比較的少ないままです。

研究者たちはこの新しい実験で、2種類のプラスチックを使用しました。ポリ塩化ビニル（PVC）と、ペットボトルの原料となる透明なプラスチック、ポリエチレンテレフタレート（PET）です。研究室では、これらのプラスチックを細かく砕き、砂と様々な濃度で混ぜ合わせました。そして、トビケラの幼虫に活動させました。

研究者たちは、幼虫が巣箱を作る際に、特に初期段階では両方の種類のマイクロプラスチックを使用していることを発見しました。「プラスチックの方が軽いので、持ち上げるのがそれほど難しくないのではないかと考えています」と、ドイツ連邦水文学研究所の生物学者で、Environmental Science and Pollution Research誌に掲載された論文の筆頭著者であるソニア・エーラーズ氏は述べています。「そのため、幼虫は砂粒だけでなく、より軽い材料を使い始めるのです。」

実際、上の画像を見ると、ケースの端はほぼすべて青いプラスチックでできているのがわかります。これは幼虫が最初に作った部分です。幼虫が大きくなるにつれて、より大きく重い天然の粒を持ち上げられるようになりました。そのため、ケースの頭に近い部分は砂のような色をしています。

さて、粒子を束ねている絹糸の画像を見てください。「プラスチックが入ったケースでは、絹糸に穴が多く、それほど硬くありませんでした」とエーラーズ氏は言います。さらに、「プラスチックは砂よりも柔らかく、軽い素材です。そのため、ケース内のプラスチックが多く砂が少ないと、より簡単に潰れてしまうのかもしれません」とエーラーズ氏は言います。エーラーズ氏と同僚たちは、各ケースを潰すのに必要な力を測定する装置を用いて、この現象を定量化しました。

これは良くないことです。明らかな理由は、トビケラの幼虫は捕食魚から身を守るためにケースの構造的完全性に依存しているからです。また、より微妙な理由でも良くない可能性があります。ケースは川底で幼虫をカモフラージュするのに役立ちます。ケースが横たわっている堆積物にも、幼虫が保護外層を作るために使用したのと同じマイクロプラスチックが散らばっている場合は問題にならないかもしれません。それでも幼虫は溶け込みます。しかし、トビケラは川の生態系を移動することが多いため、マイクロプラスチックの汚染が少ない、あるいは汚染がひどい地域にたどり着いた場合、その鮮やかな色のケースのせいで目立ってしまう可能性があります。幼虫が植生を清掃する役割を果たせなくなると、捕食者の増加が今度は生態系全体に影響を及ぼす可能性があります。

マイクロプラスチックとの密接な接触は、幼生に生理的な問題を引き起こす可能性があります。これらの物質は、浸出液と呼ばれる毒素を放出することが知られているからです。「幼生はケースを呼吸にも利用しています」とエーラーズ氏は言います。「ケース内に水流を作り、水が鰓を通過します。ですから、もしプラスチックが混入していれば、当然、浸出液が鰓に到達し、害を及ぼす可能性があります。」

トビケラの幼虫や食物連鎖の底辺に位置する他の多くの生物にとって、より長期的な懸念は生体内蓄積です。小魚が幼虫を食べ、さらに大きな魚がその小魚を食べ、というように、マイクロプラスチックとそれに関連する毒素の濃度が時間とともに蓄積していきます。マグロなど、人間が食べる大型の捕食動物は、マイクロプラスチックやそこから浸出する化学物質を吸収している可能性があります。マイクロプラスチック汚染が様々な種にどのような影響を与えているかについては、まだまだ多くの研究が必要ですが、初期の兆候は必ずしも明るいとは言えません。例えば、英国の科学者による最近の研究では、マイクロプラスチックにさらされたヤドカリは新しい殻を選ぶのに苦労することが示されています。

マイクロプラスチックが生物に及ぼす生理学的影響を解明するだけでなく、トビケラなどの種がマイクロプラスチックとどのように行動的に相互作用しているかについても、科学者たちはまだ研究を始めたばかりだと、トロント大学スカボロー校の生態学者スコット・マクアイバー氏は語る。マクアイバー氏は今回の研究には関わっていないが、ミツバチが現在どのようにプラスチックを巣に取り入れているかを研究している。マイクロプラスチック汚染がいかに蔓延しているかを考えると、その影響は広範囲に及ぶ可能性がある。

「動物たちは、私たちが認識している以上に頻繁にプラスチックと接触している可能性が高い。プラスチックは、個体の適応度に悪影響、中立的影響、そして場合によっては良い影響さえも及ぼしている」とマクアイバー氏は言う。「私たちはただ、それを研究していないだけ。プラスチックのストローや紐、その他の人工物でいっぱいの巣にとまっているガチョウのことなど、私たちは見過ごしているようなものだ」

汚染問題は悪化する一方です。コンサルティング会社マッキンゼーによると、プラスチック廃棄物は2016年の年間2億6000万トンから2030年までに4億6000万トンに増加する可能性があります。パンデミック以前でさえ、「リサイクル」とされていたものの多くは実際にはリサイクルされず、リサイクル施設が閉鎖された現在では、さらに多くのものが直接埋め立て処分されています。トビケラのような生物の場合、マイクロプラスチック粒子が環境中に蓄積していく可能性があります。そもそもプラスチックは超強靭に設計されているため、生態系の中で完全に分解されるのではなく、ますます小さな破片に分解され、ますます小さな隙間に入り込んでいくのです。

クジラの胃袋や鳥の首に巻かれたシックスパックリングなど、プラスチック汚染の最も目に見える影響は依然として深刻な問題です。現在、研究者たちは、どこにでも存在する微小なプラスチック片がミクロレベルで動物にどのような影響を与えているかを明らかにするため、さらに深く調査を進めています。残念ながら、トビケラのような種にとっては、この影響から逃れることはできないかもしれません。

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