プロタエティア・クプレア

プロタエティア・クプレア
プロタエティア・クプレア・イグニコリス
科学的分類
ドメイン：	真核生物
王国：	動物界
門:	節足動物
クラス：	昆虫類
注文：	甲虫目
家族：	コガネムシ科
属:	プロタエティア
種：	P. クプレア
二名法名
プロタエティア・クプレア （ファブリキウス、1775年）
同義語[1]
Cetonia cuprea ファブリキウス、1775

Protaetia cuprea は、銅コガネムシとしても知られ、コガネムシ科のコガネムシの一種です。 ^[2]この種はバラコガネムシとしても知られ、カナリア諸島、ポルトガル、スペインから西はロシア極東のウラジオストク、モンゴル、中国北部まで広い地理的分布を持っています。 ^[3]この種は、花から花粉を、木からリンゴなどの果実を採餌します。しかし、春と冬は果実が少ないため、花粉食から果実食に移行するのは夏だけです。 ^{[4]花粉は炭水化物よりもタンパク質と脂質が豊富で、果実は炭水化物が豊富なため、果物食のときはより長く移動することができます。これは、高}炭水化物含有量の燃料で有酸素運動能力が向上するためです。 ^[4]

この甲虫は、採餌行動を支える飛行能力でよく知られています。花や植物に着地する際の素早い操縦能力と高い精度を持ちますが、これは甲虫の羽が持つ弾力性とメカニズムのおかげです。^[5]

P. cupreaという甲虫種は、さまざまな地域に広く分布しており、その適応力と多様な生息地の好みを物語っています。P . cupreaはヨーロッパとアジア全土で発見されています。カナリア諸島、ポルトガル、スペインから東はロシア極東のウラジオストクまで分布し、さらにモンゴルと中国北部にまで広がっています。中東での存在は注目に値し、トルコ、レバント、エジプト北部、イランに生息しています。さらに、この種は南アジア、特にパキスタンとネパールでも記録されています。^[3]

P. cuprea内の亜種の多様性は、その進化の複雑さと地理的広がりを浮き彫りにしている。亜種Protaetia cuprea obscuraはドイツには顕著に見られないが、チェコ共和国、スロバキア、オーストリア(低地)、ハンガリー、イタリア(ヴェネツィア近郊)、ボスニア・ヘルツェゴビナ、クロアチア、ルーマニア、ブルガリア、ギリシャを含む中央ヨーロッパと東ヨーロッパ全域で見られる。^{[6]この亜種は}スロバキアとルーマニアでP. cuprea metallicaと交雑することが知られており、種間相互作用が豊かであることを示している。スペインでは、ピレネー山脈という自然の障壁によって隔てられたP. cuprea bourginiと近縁種のP. cuprea brancoiの分布は、地理的特徴が種の分布に影響を与えていることを示している。^[6]

亜種P. cuprea metallicaは北ヨーロッパに生息し、ノルウェー、スウェーデン、イングランド北部、スコットランド南部でその存在が確認されている。^{[6]トルコから}コーカサス山脈にまたがる南東部では、obscura、cuprina、ignicollis、caucasica、hieroglyphicaなどの新しい亜種が発見されており、この種の分布プロファイルがさらに豊かになっている。^[6]

Protaetia cupreaの生態学的適応性は、その地理的分布と同じくらい注目に値します。この種は、密林からより開けた乾燥したステップ地帯まで、さまざまな環境で繁栄しており、その広範な生態学的耐性を示しています。このような適応性は、幅広い高度範囲にまで及び、P. cupreaの個体群は、海面レベルの海岸線から、標高 2000 メートルまでのより厳しい条件にまで定着しています。この高度範囲には、さまざまな環境条件が含まれており、さまざまな気候や地理的景観に適応して繁栄する種の能力を強調しています。^[3]

研究によると、P. cupreaは主に果物、花、植物の残骸などの腐敗した有機物を食べます。幼虫の摂食習慣を調べた研究では、主に腐った木や植物を食べていることが明らかになりました。^[7]さらに、成虫は熟した果物や損傷した木から滲出する樹液を食べることが知られています。

さらに、P. cuprea は日和見的な摂食行動を示し、生息地で入手可能な有機物を幅広く消費することが観察されています。この食物嗜好の適応性は、多様な生息地での生態学的成功に寄与する可能性のある、汎用的な摂食戦略を示唆しています。

親の世話は、主に幼虫期の子孫の養育と保護に関係しています。メスのP. cupreaは、堆肥、糞、腐葉土などの腐敗した有機物の中に卵を産みます。これは幼虫の生存と発育に影響を与える理想的な環境です。^[7]孵化すると、メスの甲虫は積極的に幼虫の世話をすることで母親としての世話を示し、幼虫が適切な食料資源にアクセスできるようにし、捕食者、寄生虫、環境ストレス要因から保護します。

Protaetia cupreaのライフサイクルは通常1年です。しかし、特定の条件下では、この甲虫はより急速に成長し、親世代が卵を産んだ同じ年に成虫に成長することがあります。^[3]

幼虫期のP. cupreaは主に腐生木質食性である。落葉樹に特に親和性があり、オーク（Quercus属）が好んで生息する。この好みにもかかわらず、幼虫は純粋な腐生食性に移行することもあり、幼虫が堆肥の山で成長したり、アリのコロニーと共生したりすることが報告されている。^[3]

Protaetia cuprea種複合体は形態学的に非常に多様性に富んでいます。P . cupreaを含むProtaetia属全体の染色体数は一貫して2n = 20です。この遺伝的安定性にもかかわらず、一部の亜種ではX染色体の形態にわずかな変異が観察されています。^[3]

形態学的に広範囲にわたる多様性は、ミトコンドリア DNA 研究による系統学的知見とは一致しません。色彩、体の構造、生殖器官の形状など、分類学上の分類に伝統的に使用されている形態学的特徴は、遺伝的関係と明確に相関しない大きな多様性を示します。鞘翅の末端の彫刻や白い「膝」の模様などの特徴は、系統特有のものとして現れましたが、その分類学上の意義は依然として不明瞭です。幾何学的形態測定法では、特定の形態学的特徴の変異は複合体全体にわたって離散的ではなく緩やかであることが強調されており、形態と遺伝データの関係をさらに複雑にしています。^[3]

種群内で観察される高い色彩の変異も、ミトコンドリアDNA（mtDNA）構造を反映していません。これは、色の多型性が、擬態や警告色を含む環境条件や生物的相互作用など、遺伝学以外の要因によって影響を受ける可能性があることを示唆しています。これは、 P. cuprea群における形態学的多様性の多面的な制御を意味し、遺伝的、環境的、そしておそらく他の生物的要因が種の表現型の可塑性に寄与しています。^[3]

プロタエティア・クプレアの羽は飛行機構に適応するために構造的に複雑である。この種の平均的な羽の長さは約2.08cmと報告されている。同様の力の下での羽のたわみに関して、顕著な性的二形は確認されていない。^{[5] [8]}

ほとんどの昆虫と同様に、翼は薄く膜状の構造をしており、より太く硬い葉脈に支えられています。これらの葉脈は主に翼の前縁と基部に集中しており、これらの部分の曲げ剛性を高めています。この構造設計により、長さ方向と翼弦方向の両方の曲げ剛性の勾配が促進され、飛行に不可欠な翼のねじれと反りを達成するために重要となり、翼の複雑な空力性能を促進します。^[5]

翼の剛性はサイズに比例し、翼が大きいほど剛性が高くなる傾向があります。定量的には、翼幅は翼幅方向のたわみの場合は3乗、翼弦方向のたわみの場合は翼弦の2乗に比例します。一方、空気力は翼面荷重により翼サイズとともに増加し、飛行力学に影響を与えます。^[5]

さらに、プロタエティア・クプレアの羽は、いくつかの葉脈の間の接続部内にレジリンがあることも特徴です。レジリンはゴムのようなタンパク質で、飛行中の羽の弾性変形能力に寄与し、空気力学的効率とさまざまな飛行条件への適応性を高めます。^[8]

昆虫の羽は、飛行中に能動的に形状を制御するための固有の筋肉を欠いているにもかかわらず、飛行力学において重要な役割を果たす大きな弾性変形を受ける。昆虫の羽の変形、特に羽ばたきサイクル中のねじれと反りは、直接的な筋肉の作用ではなく、主にその機械的特性と弾性構造によって促進される。この弾性により、両方向の羽のねじれが可能になり、飛行中の上昇ストロークと下降ストロークの両方で揚力を発生させることができる。さらに、これらの適応は、翼幅全体の迎え角を管理し、流れの付着を改善し、揚力を増加させ、動的運動中の流れの剥離を遅らせるのに役立ち、これは空気力学的効率にとって不可欠である。低速飛行中、羽は、特に近位後縁付近で顕著な弦方向の弾性変形を受け、大きなねじれと反りの増加に寄与する。^{[5] [8]}

Protaetia cuprea種群の系統発生の複雑さは、その高度な多型性と広範囲の分布範囲によって強調されています。最近行われた研究では、2 つのミトコンドリア DNA マーカー (COI と CytB) を、形態、色彩、地理的分布の分析と併せて使用して、この種の複合体内の個体群の分岐を評価しました。この多面的なアプローチは、P. cuprea metallicaやシチリアのP. hypocritaなど、 P. cuprea複合体内のいくつかの系統の分類学的地位を明らかにすることを目的としていました。^[3] P. cuprea複合体を調査するためにさまざまなグループがさまざまなアプローチをとっているにもかかわらず、これらの系統の分類学的解決はあいまいなままであり、研究間で矛盾する結果が得られています。^{[3] [9]}

プロタエティア・クプレアには以下の亜種が含まれる: ^[1]

• Protaetia cuprea subsp.アーデルハイド ・ミッター、2017
• Protaetia cuprea subsp. alainilerestifi (モントルイユ & ルグラン、2010)
• プロタエティアクプレア 亜種アルジェリカ モツシュルスキー、1849
• Protaetia cuprea subsp.ブルジーニ・ ルーテル、1967
• Protaetia cuprea subsp.ブランコイ ・バラウド、1992
• プロタエティア クプレア亜種クプレア
• プロタエティア クプレア亜種ダウリカ (モチュルスキー、1860)
• Protaetia cuprea subsp.フェレリーセンシス (コンプト サート & カレラス トレント、2013)
• プロタエティア クプレア亜種ヘスペリカ (モツシュルスキー、1849)
• Protaetia cuprea subsp.偽善者 (ラグーザ、1905)
• Protaetia cuprea subsp.イグニコリス (Gory & Percheron、1833)
• Protaetia cuprea subsp.イコノモヴィ (ミクシッチ、1958)
• プロタエティア クプレア亜種レバンティナ (Schatzmayr, 1936)
• Protaetia cuprea subsp.メラビイ (モントルイユ & ルグラン、2008)
• Protaetia cuprea subsp.メタリカ (ハーブスト、1782)
• Protaetia cuprea subsp.オブスキュラ (アンデルシュ、1797)
• Protaetia cuprea subsp.オリバセア (Mulsant、1842)
• Protaetia cuprea subsp.ビリディアウラタ (フエンテ、1897)
• Protaetia cuprea subsp.ヴォルヒニエンシス (Gory & Percheron、1833)

花粉媒介昆虫でもあり、農業害虫でもあるProtaetia cuprea は、日々の採餌活動をサポートする優れた飛行機構を備えています。この甲虫は、正確な操縦と花や果実への正確な着地が得意で、これは彼らの摂食習慣にとって不可欠です。^{[4] [5]}

Protaetia cupreaという種では、成虫の体重に種内変異が顕著に見られ、個体によって体重が3倍以上も異なり、0.38～1.29グラムの範囲であった。この体重の大きなばらつきにより、飛行中に甲虫の体重を適切に支えるためには、羽の構造特性を適応させる必要がある。^[5]

Protaetia cupreaでは、大型の甲虫ほど羽ばたき頻度は低下しているが、羽ばたきの基本的な運動学はすべてのサイズで一貫している。Meresman と Ribak (2017) の研究では、羽のたわみは変化し、下向きと上向きの両方で近位端の方が遠位端よりも大きいことが観察された。このパターンは、翼弦の 1.0 乗でスケーリングされ、体や翼のサイズに関係なく、一貫した翼のねじれと反りを示しており、これらの空気力学的特徴を維持するために翼の剛性を調整したことを示唆している。当初の仮説では甲虫が大きくなるにつれて翼の反りがより大幅に増加すると予測されていたが、実際のたわみは体重とともにそれほど急激にはスケーリングされなかった。大型の甲虫では翼の剛性が増すことが判明している。この剛性により、さまざまな体重にわたって一定の翼の反りが確保され、翼のアスペクト比は同じままであり、翼面積が等尺に成長していることがわかる。この適応により、P. cupreaは異なるサイズの個体間で効率的な飛行力学を維持することができます。^[5]

これらの甲虫の飛行力学を分析すると、平均飛行速度は約 0.41 m/s、平均羽ばたき周波数は 110 Hz であることが明らかになりました。特に、羽ばたき中の翼端速度は平均 9.13 m/s に達し、甲虫の 3 次元飛行速度を大幅に上回っています。さらに、飛行速度の垂直成分は比較的低く、平均 0.1 m/s しかありませんでした。操縦性に関しては、甲虫は軸を中心に平均 39 度回転し、回転速度は毎秒約 1429 度でした。^[8]

ある研究によると、P. cuprea は化学（代謝）エネルギーを平均 10.4% の効率で機械的飛行エネルギーに変換している。大型の甲虫ほどエネルギー変換効率が高い。初夏の花粉からその後の果実への季節的な食生活の変化は、採餌のためのエネルギー予算に影響を与える。興味深い観察結果では、飢えた甲虫はリンゴを 2 時間食べた後、体重が 6% 増加し、炭水化物の同化効率を 90% と仮定すると、630 メートルの飛行に十分なエネルギーを供給した。水分と炭水化物は少ないが、タンパク質と脂質は多い花粉は、カロリーが高く、食物を飛行エネルギーに変換するための同化プロセスが異なる。P . cupreaのエネルギー集約的な採餌行動は、短い飛行後の長時間の摂食によって補われ、空中移動のエネルギー効率が確保される。^[4]

Babarabie ら (2018) の研究では、P. cuprea の幼虫を生ゴミやさまざまな種類の葉などの有機物の堆肥化に利用することで、農業にどのようなメリットがもたらされるかが強調されています。具体的には、P. cupreaの幼虫が生産する堆肥が、従来のミミズ堆肥と比べて栄養分や物理的性質の点でどう違うかを調べています。調査結果によると、これらの幼虫が処理した生ゴミから作られた堆肥には、窒素、カリウム、リンなどの必須栄養素がより多く含まれていました。芝刈り後の堆肥は、農業での使用に重要な pH レベルと均一性も改善されていました。これは、P. cupreaの幼虫が堆肥の品質と使いやすさを改善し、より持続可能な農業慣行をサポートする可能性を示しています。^[10]

成虫のP. cuprea は、生殖器官や成熟中の果実を食害し、果樹や観賞用植物に悪影響を及ぼします。ミツバチなどの益虫を保護し、健康被害を回避するために、開花期や収穫直前などの時期には殺虫剤の使用が制限されます。代替案として、効率的な捕獲システムによる大量捕獲が、効果的な害虫管理戦略として提案されています。P. cuprea を狙った選択的な花の誘引剤を餌にしたトラップの開発が進行中であり、 P. cuprea の駆除の潜在的な解決策が開かれています。^[11]