汚染物質による異常行動

汚染物質誘発性異常行動とは、汚染物質によって引き起こされる異常行動を指します。人間によって自然環境に放出された化学物質は、さまざまな動物の行動に影響を与えます。主な犯人は内分泌かく乱化学物質（EDC）であり、動物ホルモンを模倣、阻害、または妨害します。統合行動生態毒性学という新しい研究分野が出現しています。^[1]しかし、化学汚染物質だけが人為的な犯人ではありません。騒音や光害も異常行動を引き起こします。

このテーマは、保全と人間の健康への影響に関して特に懸念されており、動物行動学者、環境毒物学者、保全科学者によって精力的に研究されてきました。行動は、生態系の健康の潜在的な指標となります。行動は、発達や生理学的特性よりもEDCに対して敏感である可能性があり、ワシの行動は、現在よく知られているDDTの危険性に最初に注目を集めました。^[2]しかし、行動は一般的に測定が難しく、非常に変動しやすい場合があります。

生殖行動や社会行動、学習などの認知能力など、生存に不可欠な行動は、化学汚染物質によって直接的または間接的に影響を受ける可能性があります。多くの例が記録されており、その化学的犯人が特定されています。これらの同じ行動は、人為的な騒音や光によっても変化する可能性がありますが、そのメカニズムは比較的不明です。

• アトラジン- 一般的な除草剤
• ビスフェノールA - 一部のプラスチックの成分
• カルバリル
• シペルメトリン- 一般的な殺虫剤
• DD
• デヒドロエピジェネティック
• ダイオキシン類およびダイオキシン類似化合物
• エンドスルファン
• フェナリモール- 一般的な殺菌剤
• フェニトロチオン
• ケポネ
• 鉛化合物
• 水銀化合物
• メトキシクロル
• ノニルフェノール
• PCB（プリント基板）
• ビンクロゾリン
• 17β-トレンボロン

このような汚染物質と行動の変化との関連を判定するには、多くの場合、現地調査と実験室調査の両方が必要です。現地調査は、環境中の汚染レベルに応じて行動の変化が現れるかどうかを判断するのに役立ちますが、実験室調査は、環境汚染物質と特定の行動の変化を結び付けるメカニズムを明らかにするために使用できます。

EDC は、ホルモンの合成、貯蔵、放出、輸送、クリアランス、受容体の認識、結合、または受容体後の反応に影響を及ぼします。その結果、刺激効果または抑制効果が生じ、ホルモンの過剰産生または不足が生じます。ホルモンの行動への影響は十分に研究されており、中枢神経系に作用して直接的な行動効果を生み出すことがよくあります。間接的には、ホルモンが動物の代謝やその他の重要なプロセスに影響を与えることで、行動が変化することがあります。

行動はホルモンにも影響を与えるため、行動の変化を引き起こす化学汚染物質はホルモンレベルにも影響を与える可能性があり、その結果、さらなる行動の変化やその他の変化が生じる可能性があります。

行動調整の根底にあるメカニズムの研究は、ティンバーゲンが述べた動物行動研究のカテゴリーに分類されます。

動物行動の研究は、典型的にはティンバーゲンの4つの疑問のいず​​れかに関係しており、これらは化学汚染に関する研究にも適用できます。因果関係の疑問は、汚染物質への曝露がどのようにして正常な行動の背後にあるメカニズムを混乱させるかに焦点を当てています。たとえば、DDTの導入後に野生生物の性行動に違いが見られたとき、ラットの生化学実験により、汚染物質がアンドロゲン受容体へのアンドロゲンの結合を阻害していることが示されました。^[3]

第二に、個体発生の問題は、曝露が行動の発達をどのように阻害するかを検討する。一例として、研究者がマウスの空間学習に対するエアロゾルの影響を調べたことがある。^[4]第三に、適応の問題は、曝露の結果として生じる行動の変化が適応度にどのように影響するかを検討する。例えば、科学者はメチル水銀に曝露されたシロトキの繁殖成功を調査した。 ^[5]最後に、系統発生の問題は、系統発生の歴史が特定の行動における汚染物質への感受性や抵抗性をどのように決定するかを検討する。これには、学習能力の高い動物が環境中の毒素をよりうまく回避できる理由を調査することが含まれる可能性がある。

生殖行動への影響には、求愛行動や交尾行動、配偶者の選択、巣作りの変化が含まれる可能性がある。^[2]このテーマに関する研究のほとんどは、魚類と鳥類を対象に行われている。例えば、成体の雄のゼブラフィッシュにビフェノールAを7週間投与したところ、雌の求愛行動が減少した。^[6]成体のグッピーとカダヤシの17β-トレンボロン曝露も雌の配偶者選択を変化させ、曝露を受けていない雄を好んだ。^[6]繁殖期および妊娠中にアトラジンを投与されたグッピーは、求愛行動やその他の生殖行動を行う可能性が低く、その回数も少なかった。さらに、雌は未投与の雄を好んだ。^[6]

鳥類の研究では、EDC が求愛歌や求愛行動に重大な影響を及ぼすことが示されています。たとえば、産卵前にメスのキンカチョウに PCB を投与すると、雛の脳の歌中枢が縮小しました。^[6]オスのシロトキを環境レベルで 3 年間メチル水銀に曝露すると、同性愛行動が増加し、主要な求愛行動の割合が減少し、メスに対する魅力が低下しました。^[5]哺乳類も影響を受けやすく、個体への影響は世代を超えて、さらには集団レベルにまで及ぶことが示されています。これを例証すると、ビンクロゾリン曝露から 3 世代離れたメスのラットは配偶者の好みが変化し、曝露を受けていない配偶者を好むようになりますが、オスのラットは変化しません。これは集団に複雑な影響を及ぼす可能性があります。^[7]

化学物質によって引き起こされる動物の行動の変化は、野生個体群に影響を及ぼすことが多い。懸念される影響は、個体群の活力に明らかな影響を与える生殖への影響だけではない。例えば、環境中に存在するレベルの農薬にさらされたカエルは、活動亢進、鞭のようなけいれん、抑制された回避行動を示し、捕食に対する脆弱性が高まる可能性がある。^[2]

また、原油汚染環境のグッピーは、短期的および長期的な曝露後、探索行動が低下します。これにより、採餌効率と資源利用の多様性が弱まり、個体群の存続が脅かされる可能性があります。^[8]したがって、このトピックは、人間による環境への影響が個体群にどのような脅威を与えるかを理解するために非常に重要です。さらに、異常な行動を有毒汚染の指標として使用できれば、毒物学の科学をよりアクセスしやすいものにすることができます。したがって、環境研究に市民科学者を関与させる可能性があります。

汚染物質は必ずしも化学物質とは限りません。騒音や光害など、人間が環境にもたらす他の不自然な刺激である場合もあります。人為的な騒音や光は、捕食者に対する行動、生殖行動、コミュニケーション、採餌行動、個体群分布、雄同士の競争などに変化をもたらす可能性があります。しかし、これらの行動の変化の背後にあるメカニズムは、文献では比較的不明です。

騒音公害は広範囲に及んでいるが、そのほとんどは交通網によるものである。^[9]騒音公害の影響は多岐にわたるが、具体的には個体群分布の調整と動物のコミュニケーションの変化という 2 つの影響がある。鳥類はこれら 2 つの影響の明確な例である。個体群分布の変化は種間相互作用に影響を与える可能性がある。例えば、ニューメキシコ州の森林地帯では、不自然な騒音レベルの地域では鳥類の多様性が大幅に減少した。^[10]この多様性の変化により巣の捕食が減少したが、これは優勢な捕食者であるカケスの存在が減少したためであると説明される。この影響はフクロウでも観察されている。ある地域の騒音強度と、その地域にトラフズクが生息する確率との間には負の相関関係が見られた。^[11]この結果の提案された説明としては、狩猟の効率が低下し、コミュニケーションが効果的でなくなったというものがある。

騒音公害は同種のコミュニケーションにも影響を与える。騒音レベルが高いと、動物はコミュニケーションを効果的に保つために発声を調整しなければならない場合がある。鳥の鳴き声は動物のコミュニケーションのよく研究された要素である。調整された鳴き声の使用は、騒がしい環境に生息するサバンナスズメで観察された。^[12]調整された鳴き声は非常に特徴的であるため、対照環境で使用しても、調整されていない鳴き声が発せられたときに通常観察される反応（攻撃的な縄張り行動など）は起こらなかった。同種の鳴き声を認識できないことは、オス同士の競争にも悪影響を及ぼす可能性がある。騒音公害がある場合、オスの都会のシロエリハシブトスズメは、鳴き声の種類に関係なく、侵入者の刺激となる鳴き声に近づいた。^[13]侵入するオスと防御するオスの距離が比較的近いため、この行動の結果、有害な戦いの頻度が高くなることが示唆されている。

騒音公害は海洋動物にも影響を及ぼす可能性があります。世界の海洋には、商用船舶、ソナー、音響抑止装置が発する音など、多くの騒音源があります。^[14]不自然な騒音レベルは、求愛行動などの生殖行動に悪影響を及ぼす可能性があります。たとえば、ニシキハゼのオスは、騒音のある環境では視覚的な求愛行動に参加しませんでした。^[15]この実験では、メスのニシキハゼも騒音のある環境では産卵する可能性が低くなりました。騒音公害は海洋動物の採餌行動にも影響を及ぼし、効果的な戦略が失われます。イルカは、船が通過すると、獲物を捕らえる試みが少なくなり、より深く潜り、採餌行動を短くすることがわかっており、その結果、エネルギー消費が増加します。^[16] 岸ガニも、船の騒音があると採餌行動を中断することが観察されています。^[17]海洋動物の反捕食行動も、騒音レベルが高いと変化することが知られています。船の騒音があるときは、カニは隠れ場所に戻るのに時間がかかりました。^[17] Neolamprologus pulcher（シクリッドの魚）のメスは、船の騒音があるときは捕食者から巣を守ることが少なくなりました。^[18]

海洋哺乳類委員会 (2007 年) は、具体的な緩和戦略と推奨事項を発表しました。海洋の騒音公害を軽減するための複数の方法が提案されています。戦略には、騒音源の除去、音響減衰装置の採用、音源の使用制限、運用要件の監視などがあります。研究プログラムの改善、より厳格に施行される一貫した規制基準の作成、緩和戦略の改善が推奨されています。

光害は、生殖行動、採餌行動、捕食者に対する行動など、動物の行動のさまざまな側面に影響を及ぼします。生殖行動の変化は、複数の分類群で観察されています。明るい人工光で育てられたメスのコオロギは、オスに対する警戒心が薄かったです。^[19]継続的な人工光の下で育てられたオスのコオロギは、暗闇や月明かりの下で育てられたオスのコオロギよりも差別されました。メスのホタルも、人工光の下に置かれると閃光を放たなくなり、オスはこれらのメスに反応して閃光を放たないなど、生殖行動が変化しました。^[20]しかし、光害の影響を受けるのは昆虫だけではありません。オスのアオガエルは、人工光があるときは鳴き声が減り、動き回ることが多くなりました。^[21] Baker と Richardson (2006) によると、これらの行動の変化は繁殖の成功に悪影響を及ぼします。

光害のもう一つの影響は、野生動物の採餌行動、例えばいつどこで餌を探したり狩りをしたりするかといった行動の混乱である。浜辺のネズミは、ナトリウム灯や黄色い虫よけ灯の近くの採餌場所を、照明のない場所よりも利用頻度が低く、これらの照明のある場所から収穫する種子も少なかった。^[22]この研究では、人工照明が捕食リスクのためにネズミの動きを変える可能性があるという仮説も立てられている。コウモリも光害の影響を強く受ける動物の1つである。人工照明の存在は、コウモリが巣から出てくるのが遅れ、出てからの時間が短くなることと関連している。 ^[23]この採餌行動の変化により、コウモリは昆虫を狩るのに最適な時間を逃してしまう。^[23]この研究によると、夕暮れ後のわずか1時間の人工照明への曝露が、コウモリの採餌行動と成長率を混乱させる。

光害は野生動物の捕食者に対する行動も変える可能性がある。蛾は狩りをするコウモリの近くに来ると、地面に向かって急降下する^[24] (Roeder & Treat, 1961)。蛾が人工光の下にいると、この急降下行動をとる可能性が低くなり、コウモリの捕食を回避する能力が低下する。^[25]この研究によると、この行動の説明として、蛾は日光（または模擬日光）下では超音波検知をオフにするという説が提案されている。捕食者と被食者の相互作用も騒音公害によって変化する。その一例が、アカウミガメとオオカニである。^[26]オオカニは人工光に引き寄せられ、光があるとより攻撃的な捕食行動を示し始める。この研究では、捕食行動の変化の結果としてアカウミガメの幼生の捕食も増加し、捕食者と被捕食者の関係も変化するだろうという仮説を立てています。