アリー効果で「素数ゼミ」の謎解明

「素数ゼミ」は、「周期ゼミ」とも呼ばれて数年おきに大量発生を繰り返すセミです。

「周期ゼミ（しゅうきぜみ）」とは、『セミのうちMagicicada 属に属する複数の種の総称。毎世代正確に17年または13年で成虫になり大量発生するセミであり、その間の年にはその地方では全く発生しない（ただし、ほぼ毎年どこかでは発生している）。周期年数が素数であることから素数ゼミともいう。

確認されている素数ゼミ(周期ゼミ)

Magicicada neotredecim

Magicicada tredecim

Magicicada tredecassini

Magicicada tredecula

Magicicada cassini

Magicicada septendecim

Magicicada septendecula

なお、17年ゼミと13年ゼミが共に生息する地方はほとんどない。（ウィキペディア：Wikipedia）』

なるほどと思っていたのですが、静岡大学の吉村仁教授(進化生物学)らの研究チームが、2009年05月25日までにシミュレーションにより再現し米国科学アカデミー紀要電子版に発表したそうです。

最近では2004年に米国東部で数十億の十七年ゼミが発生した記録があります。

これまで言われてきた理由としては、他の周期ゼミと羽化が重なりにくいことが挙げられていました。「羽化が重なると交雑が発生して周期がずれ、子孫は羽化しても仲間が少ないので、繁殖や生存に不利になる。」というものです。

検証されたのは、十二年−十五年周期のセミがいた場合、十二年ゼミは十四年ゼミと八十四年、十五年ゼミと六十年に一度重なるが、素数周期の十三年ゼミは最短でも百五十六年に一度しか重ならず交雑の可能性が低いというものです。

吉村仁教授(進化生物学)らの研究チームは、十年から二十年までの十一種類の周期ゼミがいたと仮定し『一定の生存率や羽化率や産卵数のもとで、千年単位で個体数変化のシミュレーションを行い「仮説」の証明を試みました。

そこで、自然界にみられる『種の個体数が一定の数を割り込むと、一気に絶滅に向かう」という「アリー効果」という法則をシミュレーションに導入したところ、十七年、十三年、十九年の順に個体数が多くなり、その他は途中で絶滅し、素数ゼミが生き残った過程の再現に成功しました。

吉村仁教授(進化生物学)によると、「アリー効果(alle effect)」がないと、素数ゼミの優位性が出ないことが分かった。進化のメカニズムを理論的に説明できた最初の例ではないか。」と述べている。

「アリー効果(alle effect)」は、『個体数や個体密度が低いことで繁殖力や生存率が低下する現象。例えば小さい個体群では、交配可能な相手をさがすのが困難になったり、花が密生して咲かないことで花粉を運んでもらう昆虫を十分に誘引できない。』

「アリー効果(alle effect)」は、『個体が集合することによって適応度が増加する効果のことです。ですから、開発による生息地の縮小等で、個体密度が低くなると、アリー効果が消失し、その個体群は絶滅の危険性が高まります。』とも説明されています。

個人的には、大量に発生した場合、「キタミズクラゲ」の大発生も同じであると思うのですが、生育するための環境と餌が重要なキーワードではないかと思います。

羽化したとしても、温度が高すぎたり、低すぎたりと生育に適しなければ一週間程度の寿命では環境適応もの時間もなく絶滅のみちを辿るでしょうし、羽化したとしても樹木が殆どなければ生育する事も難しいのではないでしょうか。

シミュレーションの結果では、一般のセミは生き残ったのでしょうか。

毎年、暑い中で鳴いているセミですが、大阪でも私が子供の頃の昭和四十年代(1965-70)には、「アブラゼミ」が殆どで、「クマゼミ」なんか、樹木の高いところにしかいなかったので、取った者は胸を張っていましたが、ここ数十年の間に「アブラゼミ」が姿を消して「クマゼミ」の世界になってきました。

「ミンミンゼミ」や「ツクツクボウシ」「ヒグラシ」などは山地にいかなければ鳴き声も聞こえません。

環境が大きく変わった証拠ではないでしょうか。

そんな環境の下、「素数ゼミ」は、「周期ゼミ」が地上に出てくると絶滅してしまうのでしょうね。

真剣に考える必要がありそうです。