生殖干渉とは、配偶者獲得の際に異なる種の個体間で起こる相互作用であり、関与する個体の1つ以上の適応度の低下につながる。この相互作用は、個体が間違いを犯したり、自分の種を認識できなかったりする場合に発生し、「不完全な種認識」と呼ばれる。生殖干渉は、昆虫、哺乳類、鳥類、両生類、海洋生物、植物など、さまざまな分類群で確認されている。[ 1 ]
生殖干渉の原因は、信号妨害、異種間競争、求愛行動の誤り、異種間交配の試み、雌の選択の誤り、異種間交配、および交雑の7つである。いずれのタイプも、関与する個体に適応度コストをもたらし、一般的には生殖成功率の低下、配偶子の浪費、エネルギーと栄養素の消費につながる。これらのコストは変動し、生殖干渉の原因、親の性別、関与する種など、多くの要因に依存する。[ 1 ]
生殖干渉は、同じ生息地を占める種の間で発生し、これらの種の共存に影響を与える役割を果たす可能性がある。生殖干渉は、共有資源が原因ではないため、競争とは異なる。[ 1 ]生殖干渉は、空間的および時間的な種の分離など、生態学的な結果をもたらす可能性がある。[ 2 ]また、進化的な結果をもたらすこともあり、例えば、影響を受ける種に、他の種とよりよく区別できる形質を進化させる選択圧をかける可能性がある。 [ 3 ]
生殖干渉は、潜在的な交配相手の探索から、異なる種の個体の受精に至るまで、交配のさまざまな段階で発生する可能性があります。生殖干渉の原因は 7 つあり、それぞれが関係する個体の一方または両方の適応度に独自の影響を及ぼします。[ 1 ]
信号妨害とは、ある信号が別の信号に干渉することを指します。[ 1 ]妨害は、環境源(例えば騒音公害)または他の種から発せられる信号によって発生する可能性があります。生殖干渉の文脈では、信号妨害は、他の種による信号の送信または受信の妨害のみを指します。 [ 1 ]配偶者の誘引と獲得のプロセスには、潜在的な配偶者を見つけて認識するのに役立つ信号が含まれます。信号は、受信者に潜在的な配偶者の質を示すこともできます。[ 4 ]信号妨害は、さまざまな種類のコミュニケーションで発生する可能性があります。聴覚信号妨害、または聴覚マスキングと呼ばれるものは、異種の信号によって作られた騒がしい環境が同種の識別を困難にする場合です。[ 5 ]同様に、化学信号では、同種を引き付け、他の種を追い払うことを目的としたフェロモンが異種のフェロモンと重なり、混乱を招く可能性があります。[ 6 ]同種の個体を認識したり見つけたりすることが困難になると、潜在的な配偶者との遭遇が減少し、交尾頻度が低下する可能性がある。[ 6 ]

アメリカブドウヨコバイの振動信号伝達- アメリカブドウヨコバイの個体は、宿主植物を介して伝達される振動信号によって互いにコミュニケーションをとります。アメリカブドウヨコバイは、受容体の感度範囲である50~1000Hz内の信号に反応します 。この振動は、潜在的な雌の交尾相手を識別して見つけるために使用できます。コミュニケーションを成功させるには、雄と雌のアメリカブドウヨコバイの間でデュエットが行われます。雌は雄の信号から一定時間内に応答し、雄は雌の応答のタイミングを使用して雌を識別する可能性があります。しかし、振動信号は、種固有の感度範囲内の異種信号、同種信号、および背景ノイズによって妨害およびマスキングされやすいです。雄と雌のアメリカブドウヨコバイのデュエットの干渉は、雄が雌を識別して見つける成功率を低下させ、交尾の頻度を低下させる可能性があります。[ 7 ]

ハイイロアマガエル(Hyla versicolor)とコープハイイロアマガエル(Hyla chrysoscelis )の聴覚信号伝達– 繁殖の成功は、雌が潜在的な配偶者の求愛鳴き声を正しく識別し、それに応答できるかどうかにかかっています。雄の密度が高い繁殖地では、雄の合唱が異種の鳴き声と重なり、雌が配偶者をうまく見つけることが難しくなります。雄のハイイロアマガエルと雄のコープハイイロアマガエルの求愛鳴き声が重なると、雌のハイイロアマガエルは間違いを犯し、異種の鳴き声を選んでしまいます。雌が犯す間違いの量は、信号の重なり具合に依存します。雌のコープハイイロアマガエルは信号をよりよく区別でき、異種の鳴き声が同種の雄の信号と完全に重なる場合にのみ大きな影響を受けます。しかし、雌のコープハイイロアマガエルは、重なりが少ない(つまり干渉が少ない)同種の雄の信号を好む傾向があります。さらに、メスは重なり合った鳴き声に対する反応時間が長く、配偶者を選ぶのに時間がかかります。信号妨害は、配偶者の識別と発見の困難さから交尾頻度が低下するため、オスとメスの両方に影響を与える可能性があります。メスは質の低いオスと交尾するとコストが高くなる可能性があり、オスを選んで見つけるのに時間がかかると、繁殖地内の捕食者による捕食リスクが高くなる可能性があります。ハイイロアマガエルとコープハイイロアマガエルの異種交配では不妊の雑種が形成されることもあり、配偶子の浪費のため両親にとって非常にコストがかかります。[ 8 ]
ダニの化学信号伝達– 雌ダニは、宿主に付着している同種の雄を引き付ける種特異的なフェロモンを分泌します。雌ダニはまた、近くにいる雄を引き付ける種特異的ではないフェロモンも分泌します。近縁種から放出されるフェロモンは混ざり合い、干渉を引き起こす可能性があります。Aponomma hydrosauri、Amblyomma albolimbatum、Amblyomma limbatumの3種のダニは近縁種であり、同じ宿主に付着すると互いに干渉し合う可能性があります。2種のダニが同じ宿主に付着すると、雄は同種の雌を見つけるのが困難になりますが、これはフェロモンの混ざり合いが原因である可能性があります。種特異的ではないフェロモンは、雌の近くにいる3種すべての雄を引き付ける能力も持っています。異種の雌の存在は、雄が同種の雌と過ごす時間を減少させ、繁殖成功率の低下につながる可能性もあります。さらに、Amblyomma albolimbatumのオスがAponomma hydrosauriのメスに付着して交尾しようとすると、交尾が成功しなくても付着したままになり、後続のオスが交尾するのを物理的に妨げる。[ 9 ]
異種間競争は、異なる種のオスが配偶者のライバル(つまり同種のオス)と間違えられたときにオス間で起こります。[ 1 ]特に、異種間競争は、食物やその他の資源をめぐる競争など、他の種間相互作用と区別するのが難しいです。[ 1 ]間違えられたオスにとってのコストには、時間とエネルギーの浪費、異種のオスを追いかけるために交尾縄張りを離れると怪我や捕食のリスクが高まることなどが含まれます。[ 10 ]異種のオスを追い払ったオスは、メスを同種または異種のオスである侵入者にさらす可能性もあります。[ 10 ]

Eastern amberwing dragonfly (Perithemis tenera) – Male Eastern amberwing dragonflies are territorial as they defend mating territories from rival conspecific males. The male will perch around their territory and pursue conspecifics that fly near the perch. When the male is approached by a species of horsefly and butterfly, they are similarly pursued. The horsefly and butterfly do not compete over a common resource with the Eastern amberwing dragonfly, have not been seen interfering with the mating within the territory, and are neither a predator nor prey of the Eastern amberwing dragonfly. Instead, they are pursued potentially due to being mistaken for a rival conspecific as they share similar characteristics in size, colour, and flight height. The similar characteristics may be cues used by the male Eastern amberwing dragonfly to identify conspecifics. The heterospecific pursuit is costly for the male as they waste energy and time, have a higher risk of injury, and may lose opportunities to defend their territory against subsequent intruders.[11]
Misdirected courtship occurs when males display courtship towards individuals of a different species of either sex.[1] The misdirection is caused by a mistake during species recognition, or by an attraction towards heterospecifics that possess desirable traits.[1] Such desirable traits are those traits that normally are an indicator of conspecific mate quality, such as body size.[12] Costs associated with misdirecting courtship for males include the wasted energy investment in the attempt to court heterospecifics, and a decrease in mating frequency within species.[13]

ワックスビル– ワックスビルは一夫一妻制で、個体は一羽のパートナーしか持ちません。また、両親が子育てに協力する両親育児も行います。一夫一妻制と両親育児の組み合わせは、ワックスビルのオスとメスの両方が「選り好み」をし、異種のメスと交尾する可能性を減らすために強い好みを持っていることを示唆しています。3種のワックスビル、すなわちアオムネワックスビル(Uraeginthus angolensis)、アカホオワックスビル(Uraeginthus bengalus)、およびアオズキンワックスビル(Uraeginthus cyanocephalus)のオスは、異種のメスも提示された場合、同種のメスに対する好みの強さが異なります。好みの違いはメスの体の大きさに影響され、体の大きさが繁殖力、つまり子孫を残す能力の指標である可能性があるためです。アオムネワックスビルのオスは、より小さいアカホオワックスビルのメスよりも同種のメスを好みます。しかし、わずかに小さいだけの青い胸のメスよりも同種を好む傾向は弱い。赤い頬のオスは、より大きな青い胸のメスや青い帽子のメスがいる場合、同種を好む傾向はない。青い帽子のオスは、赤い頬のメスよりも同種を好むが、より大きな青い胸のオスがいる場合、同種を好む傾向はない。[ 14 ]

タイセイヨウサケ(Salmo salar) – かつてオンタリオ湖に生息していたタイセイヨウサケは、キングサーモン、ギンザケ、ブラウントラウトなどの他の魚種との産卵相互作用を研究するために湖に再導入されました。キングサーモンはタイセイヨウサケと最も多く相互作用し、オスのキングサーモンはメスのタイセイヨウサケに求愛しようとしました。オスのキングサーモンは、メスのタイセイヨウサケに近づく他のタイセイヨウサケを追い払い、相互作用によっては攻撃的な行動をとることもありました。オスのブラウントラウトがメスのタイセイヨウサケに求愛している様子も観察されました。タイセイヨウサケに対する誤った求愛は、タイセイヨウサケが現在生息している水域や、タイセイヨウサケをオンタリオ湖に再導入するための保全活動に問題を引き起こす可能性があります。タイセイヨウサケに対する誤った求愛の影響は、産卵の遅延または阻害、およびタイセイヨウサケと他の種との交雑を引き起こす可能性があります。[ 15 ]
異種交配の試みは、求愛行動の有無にかかわらず、オスが異なる種のメスと交配しようとするときに発生します。[ 1 ]各交配の試みにおいて、精子の移送が行われる場合と行われない場合があります。[ 1 ]異種交配の試みには、両性にコストがかかります。異種交配の試みに関連するコストには、エネルギー、時間の浪費、そして精子の移送が行われた場合は配偶子の損失が含まれます。[ 16 ]また、両性にとって怪我のリスクと捕食リスクの増加もあります。[ 16 ]

セペロバッタ(Tetrix ceperoi)とホソバッタ(Tetrix subulata) – セペロバッタとホソバッタの分布は自然に重なり合っていますが、両種が共存することは稀です。ホソバッタが多数生息する囲いの中にセペロバッタを入れると、セペロバッタの繁殖成功率が低下します。繁殖成功率の低下は、セペロバッタがホソバッタに対して交尾を試みる回数が増えることに起因しており、これはセペロバッタの体が大きいことが原因と考えられます。しかし、ホソバッタの雌の配偶者認識は確実であるため、これらの交尾の試みは一般的に失敗に終わります。これは、両種の求愛行動が異なることが原因と考えられます。繁殖成功率の低下は、一方の種の生息地の喪失につながる可能性があり、これが両種が似たような生息環境を好むにもかかわらず、めったに共存しない理由の一つである可能性があります。[ 17 ]

イタリアアシガエル(Rana latastei ) - イタリアアシガエルとアシガエル(Rana dalmatina )の分布は、池や排水溝で自然に重なり合っています。重なり合う地域では、アシガエルの個体数がイタリアアシガエルより多くなっています。アシガエルの個体数が多い場合、イタリアアシガエルの交尾が妨げられます。オスのアシガエルは、メスを抱きかかえる交尾姿勢(抱接)の際に、オスのイタリアアシガエルを追い払おうとします。イタリアアシガエルとアシガエルは、共存しているときに抱接しているのが観察されています。アシガエルによる交尾の試みは、イタリアアシガエルの繁殖成功率を低下させます。イタリアアジリガエルは、アジリガエルの存在下で生存可能な卵の数が少なくなるが、これはおそらくイタリアアジリガエルのオスとアジリガエルのオスの間の精子競争によるものと考えられる。 [ 18 ]
Species and sex-recognition errors among true toads are very well studied.[19][20] Toads are known to have amplexus with species from other genera in the same family,[21] and species belonging to other families.[22]Hybridization cases have also been reported among toads.[23]
Erroneous female choice refers to mistakes made by females when differentiating males of the same species from males of a different species.[1] Female choice may occur at different stages of mating, including male courtship, copulation, or after copulation.[24] Female choice can depend on the availability of appropriate males.[25] When there are less available conspecific males, females may make more mistakes as they become less ‘choosy’.[25]

Striped ground cricket (Allonemobius fasciatus) and Southern ground cricket (Allonemobius socius) - The striped ground cricket and the Southern ground cricket are closely related species that have an overlapping distribution. Both crickets use calling songs in order to identify and locate potential mates. The songs of the two species have a different frequency and period. Females of both species show little preference between the songs from conspecific and heterospecific males. The minor preference disappears if the intensity of the calls are altered. The lack of ability to differentiate between the two songs can result in erroneous female choice. Erroneous female choice has costs, including energy wastage, and increases in predation risk when searching for a conspecific. Additionally, it is highly costly when the mistake leads to heterospecific mating, which involves the wastage of gametes. However, the cost of erroneous female choice may be small for the striped ground and Southern ground cricket due to their high abundance. The lack of ability to differentiate between the calling songs is proposed to be due to the weak selective pressure on the females.[26]
異種間交配とは、異なる種の2個体が交配することである。オスが異種のメスに精子を注入した後、交尾の結果を変える可能性のあるさまざまなプロセスが発生する。異種間交配は、一部の組み合わせで雑種を生み出す可能性がある。異種間交配に伴うコストには、時間、エネルギー、配偶子の浪費が含まれる。[ 1 ]
ハダニ類、すなわち近縁のPanonychus属の 2 種、Panonychus citriとPanonychus moriは、一般的に地理的に隔離されており、時折共存する。しかし、 Panonychus moriが最終的に排除されるため、共存は安定していない。排除は、生殖干渉とPanonychus citriの繁殖率の高さによるものである。2 種間では異種交配が起こり、不妊卵または不妊の雑種雌が生まれる可能性がある。さらに、雌は異種と交配した後、雌の子孫を産むことができない。エネルギー、時間、配偶子の浪費に加えて、異種交配後に雌の子孫を産むことができないため、共存する個体群の性比が偏る。異種交配に伴う高いコストとPanonychus citriの高い繁殖率が、 Panonychus moriの排除につながる。[ 27 ]

クロアシメジロキリギリス( Orchelimum nigripes ) とハンサムメジロキリギリス( Orchelimum pulchellum ) – この近縁種のキリギリス2種は同じ生息地を好み、ポトマック川沿いに共存している。異種交配した雌は、同種交配に比べて繁殖力が大幅に低下する。異種交配では卵が全く産まれないか、不妊の雄の雑種が生まれる。両個体とも、遺伝子をうまく伝えられないため、エネルギー、時間、配偶子の浪費により大きな適応度コストを被る。しかし、雌は雄から贈られる婚姻食物(精子封)を摂取することで栄養上の利益を得るため、複数回の交配によってこのコストを相殺できる可能性がある。[ 28 ]
生殖干渉の文脈における交雑は、異なる種の個体間の交配によって雑種、生存不能な卵、または生存不能な子孫が生じる可能性があるものと定義される。[ 29 ]異種間で体の大きさ[ 30 ] 、体色[ 31 ] 、音響信号[ 32 ]などの類似点がある場合、特に潜在的な交配相手を認識するのが難しい場合、交雑の頻度は増加する。交雑に伴うコストは、親の投資レベルと交配の産物(雑種)に依存する。[ 1 ]雑種は、新しい変化する生息地で生存する上で親種よりも成功しやすい形質を発達させると、侵略的になる可能性がある。これは雑種強勢またはヘテロシスとして知られている。 [ 33 ]個々の親種と比較すると、雑種は特定の環境により適応し「適合」できる異なる特性の組み合わせを持っている。 [ 34 ]生存不可能な産物が生産された場合、両親は遺伝子をうまく伝達できなかったという代償を被る。[ 1 ]

カリフォルニアタイガーサンショウウオ(Ambystoma californiense)×シマタイガーサンショウウオ(Ambystoma mavortium) - カリフォルニアタイガーサンショウウオはカリフォルニア原産で、シマタイガーサンショウウオとは地理的に隔離されていました。[ 35 ]その後、シマタイガーサンショウウオが人間によってカリフォルニアに持ち込まれ、この2種の交配により雑種の個体群が形成されました。[ 35 ]雑種はその後、元の生息地に定着し、人間が改変した環境にも広がっています。[ 35 ]雑種の中では、混合祖先を持つ個体の生存率は、在来種または導入種の遺伝的背景が強い個体よりも高くなっています。[ 36 ]在来祖先が多い個体群がより多くの導入遺伝子と混ざり合うことで安定した個体群が形成され、その逆もまた同様です。[ 36 ]ハイブリッドは、現在絶滅危惧種に指定されているカリフォルニアタイガーサンショウウオの個体群の存続を脅かすため、生態学的および保全上の両方の影響を及ぼす。[ 37 ]ハイブリッドは大量の水生無脊椎動物やオタマジャクシを捕食するため、侵入した地域の他の在来生物の存続にも影響を与える可能性がある。[ 36 ]

アカシカ(Cervus elaphus)×ニホンジカ(Cervus nippon) - ニホンジカはもともと人間によってイギリスに持ち込まれ、その後、意図的な再導入や逃げ出しによって定着し、広がっています。アカシカはイギリス原産で、共存する地域ではニホンジカと交雑します。アカシカとニホンジカの異種交配により、生存可能な雑種が生まれることがあります。ニホンジカと雑種は、密林から在来のシカを追い出し、競争に勝つ可能性があります。ニホンジカと雑種を完全に根絶することは非現実的であるため、管理努力は、アカシカがまだ生息している地域への拡散を促進する植生を植えないことによって、拡散を最小限に抑えることに向けられています。[ 38 ]
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