Loading article…
チョウ、またはアゲハチョウ上科のチョウは、紫外線反射または吸収という2つの紫外線信号をコミュニケーションシステムとして使用します。紫外線領域は、電磁スペクトルの波長10 nmから400 nmの間の部分です。この領域に対する感度は、蜜のガイドなど、チョウにいくつかの利点をもたらしますが、捕食者には利用できないプライベートなコミュニケーションチャネルも提供します。この安全なラインにより、チョウは交尾行動や性別の認識を円滑に行うことができます。[ 1 ] [ 2 ]
紫外線通信システムには、送信者と受信者という 2 つの役割があります。チョウは、紫外線反射または紫外線吸収を使用して紫外線信号を送信します。前者は、構造色、つまり建設的干渉による特定の周波数の光の反射によって実現されます。チョウにおけるこの構造色の生成は、ヘレン・ギラデラによるEurema lisaの研究によって解明されました。[ 3 ]この特定のチョウでは、翅の背面の小さな黄色の部分が方向性紫外線反射体です。言い換えれば、紫外線反射による画像は、発生源からの特定の角度範囲でのみ見ることができます。電子顕微鏡写真によって鱗の構造が決定され、それが紫外線反射のメカニズムを解明しました。紫外線反射鱗は、隆起した縦方向の隆起と、平行に走る隆起をつなぐ垂直な横方向のリブで構成され、格子を形成しています。[ 4 ]隆起には、隆起の上に平行に走る薄板と、側面に微細なリブがあります。ラメラ構造の部分的な重なりによって薄層干渉が生じ、紫外線スペクトル内の波長の光が反射される。[ 3 ]蝶のもう 1 つの紫外線信号である吸光度は、プテリンと呼ばれる色素によって制御されていることが判明した。この色素を含む翅では、プテリンが紫外線を吸収するため、色素がない場合と同様に紫外線を反射することができない。 [ 5 ]このように、蝶は翅の鱗粉の構造と構成によって薄層建設的干渉が生じ、紫外線を反射することができ、プテリン色素の作用によって紫外線を吸収することができる。
チョウは、チョウの目にある特殊なオプシンを使って紫外線信号を受け取ります。チョウの目は、多数の個眼から構成されている点で、一般的な昆虫の目と似ています。各チョウの個眼には9個の光受容細胞があり、通常、各細胞は1つのオプシンを使用しています。[ 6 ] 紫外線に敏感なオプシンのおかげで、チョウは紫外線を見ることができ、約350 nmの紫外線に最大限反応します 。[ 6 ]したがって、紫外線に反応するオプシンが、紫外線知覚のメカニズムです。
モンシロチョウ ( Pieris rapae crucivora)は、独自の紫外線通信システムを使用して交尾行動を開始します。この種では、紫外線反射は性的二型 であり、メスは 380 nm ～ 400 nmの紫外線を反射する能力を持ち 、オスは紫外線を反射する能力が低い。メスからの紫外線反射を感知したオスは、メスに近づいて交尾を試みる求愛行動を開始します。メスは、紫外線通信システムを使用してオスに受容性を伝えます。紫外線反射は、メスの後翅の腹側に集中していると考えられています。吉明小原は、チョウの翅のさまざまな部分への接近回数を比較することによって、これを実験的に決定しました。結果は、メスの後翅の腹側がオスの性的行動を最も強く引き出すことを示しました。[ 7 ]紫外線反射は性的行動を引き出しますが、最も強い紫外線反射が行動を最も強く引き出すわけではありません。その結果、オスのモンシロチョウはメスからの特定のレベルの紫外線反射を好むに違いない。[ 8 ]メスのモンシロチョウは、独自の紫外線通信システムを使用して、受け入れ態勢を知らせ、オスの交尾行動を開始する。
紫外線は雄の性行動を活性化するだけでなく、その欠乏は接近する雄とその交尾の試みを止めることもある。雌のモンシロチョウは必ずしも雄のモンシロチョウを受け入れるわけではなく、このメッセージを伝えるために、交尾拒否の姿勢をとる。この行動は、翅を開いて腹部をまっすぐに伸ばすことからなる。[ 8 ]このように翅を開くと、紫外線を反射できないことが知られている雌の翅の背面が露出する。事実上、雌は雄の性行動を開始させる紫外線信号を取り除き、雄の性行動を突然停止させる。雌のモンシロチョウは、紫外線反射信号を取り除くことによって雄を拒否するためにも、蝶の個人的な紫外線通信システムを利用する。
チョウの中には、紫外線を性別を示す手段として利用する種がある。例えば、Eurema lisaという種では、オスは前述の紫外線反射に必要な構造的要件を備えているが、メスは紫外線反射の隆起部を持たない。この種の両性において、オスが別のチョウに近づくと、羽ばたき反応、つまり羽を素早く開閉する動作が行われる。しかし、オスはこの動作を行うメスと交尾し、羽ばたき反応を行うオスからは逃げる。オスとメスの羽は紫外線反射を除いて外見が似ており、近づいてくるオスは羽ばたき反応中にオスの羽の紫外線反射にさらされること、また羽ばたき行動の時間的差異が性別認識の原因ではないことを示すことで、ロナルド・ルトウスキーは紫外線がオスの性別の指標として使用されていると結論付けた。[ 9 ]しかし、一部の種ではこの区別が常に見られるわけではなく、紫外線パターンは反射光の位置によって視覚的に変化する可能性がある。これは、一般的なキチョウに見られる現象で、オスは光の位置、距離、角度によってオスまたはメスの虹色のパターンを示します。これは「雌雄モザイク」効果として知られています。[ 10 ]
チョウが用いる紫外線によるコミュニケーションシステムは、チョウの一種であるColias eurythemeにおいても、他のライバルのオスに対してオスの性別を示す指標として利用されている。この種では、オスだけが翅の背面から紫外線を反射することができ、メスは反射できない。オスの性的行動は、ほとんどのチョウと同様である。オスは止まっているメスの上でホバリングし、メスの片側に身をかがめて羽ばたく。そして、メスが動かなければ、オスはメスの上、翅の上、または植物の上に止まり、交尾を試みる。交尾は1時間ほど続き、しばしば他のオスが交尾中のペアに近づこうとする。しかし、交尾中のオスは紫外線を反射する後翅を点滅させ、近づいてくるオスを撃退する。Colias eurythemeのオスは、紫外線を他のオスを撃退する信号として利用していると結論付けられた。[ 11 ]このように、Colias eurytheme のオスは紫外線のプライベートチャンネルを使用して、自分の性別を知らせるとともに、他のオスが自分のメスと交尾するのを阻止します。