おならをする昆虫
昆虫の世界は広大であり、おならをする生き物で満ちています。多くの昆虫は消化の副産物として腸ガスを産生し、その量は驚くほど多いこともあります。シロアリは特に気候的に関連するメタン産生者として知られています。では、どの昆虫が実際におならをし、それは消化について何を教えてくれるのでしょうか？
昆虫とガス産生：基本
脊椎動物と同様に、多くの昆虫は腸内に微生物群を抱えており、代謝副産物としてガスを産生します。最も一般的なガスは二酸化炭素（CO₂）、メタン（CH₄）、水素（H₂）です。昆虫がどれだけガスを産生するかは、主に食事と持っている腸内微生物に依存します。セルロースが豊富な植物性物質を食べる昆虫—シロアリ、バッタ、ゴキブリなど—が最も活発なガス産生腸内マイクロバイオームを持っています。肉食性昆虫（ほとんどのアリやハチ）は大幅に少ないガスを産生します。
シロアリ：昆虫の中で最大のガス産生者
シロアリはガス産生という観点で最も研究されている昆虫です。その腸内にはセルロースを分解する特殊な原生動物と細菌が生息しており、副産物としてメタンと水素を産生します。シロアリは世界全体で年間2〜5テラグラム（Tg）のメタンを産生すると推定されており、これは世界のメタン排出量の約1〜3%に相当します。参考として：牛のメタン排出量は年間約100Tgと推定されており、シロアリの総排出量はずっと少ないです。しかし、推定1000兆匹というその膨大な世界的バイオマスを考えると、その貢献は無視できません。
ゴキブリ、バッタ、甲虫
ゴキブリはガス産生という観点でよく研究されている別の昆虫グループです。複雑な腸を持つ雑食性として、ゴキブリは測定可能な量のメタンとCO₂を産生します。興味深いことに、ゴキブリは肛門だけでなく、クチクラ（皮膚）と気門（呼吸口）を通じてもガスを放出します。バッタはセルロースを食べ、それに応じた腸ガスを産生します。木食性甲虫（材食性）はセルロースを消化してメタンを産生する特殊な細菌を宿しています。フン虫（糞食性）は糞を処理し、副産物として相当量のCO₂を産生します。
生態学的関連性
昆虫のガス産生は二つの意味で生態学的関連性があります。第一に、世界的な温室効果ガスサイクルへの貢献として：特にシロアリのメタン排出は気候モデルに含まれています。第二に、分解プロセスの一部として：昆虫が産生するガスは土壌や腐朽木材の生化学的サイクルの一部です。研究者たちはガス産生を理解するためだけでなく、潜在的な応用のためにも昆虫の腸内マイクロバイオームを研究しています：シロアリや甲虫の腸のセルロース分解細菌はバイオ燃料生産の潜在的なバイオ触媒として研究されています。
知っていましたか？
- シロアリは世界全体で年間2〜5Tgのメタンを産生します—測定可能な温室効果への貢献者です。
- ゴキブリは肛門だけでなく、気門とクチクラを通じてもガスを放出します。
- 昆虫のセルロース消化腸内マイクロバイオームはバイオ燃料のための潜在的なバイオ触媒として研究されています。
- 肉食性昆虫はセルロースを食べる昆虫よりも大幅に少ないガスを産生します。
豆知識
オハイオ大学の実験で、研究者たちはゴキブリを気密チャンバーにガスセンサーと一緒に入れて、個別のゴキブリのガス産生を測定しました。結果：1匹のゴキブリは1時間に平均35mlのCO₂を産生します—体重比で、安静時の人間より大幅に多いです。研究者たちは被験者を「著しくガス状」と表現しました。
出典
- Hackstein, J.H.P. & Stumm, C.K. (1994). Methane production in terrestrial arthropods. PNAS, 91(12), 5441–5445.
- Bignell, D.E. et al. (1997). Termites as mediators of carbon fluxes in tropical forests. In: Forests and Insects, Chapman & Hall.
- Nauer, P.A. et al. (2018). Termite mounds mitigate half of termite methane emissions. Nature Communications, 9, 1.
- Brune, A. (2014). Symbiotic digestion of lignocellulose in termite guts. Nature Reviews Microbiology, 12, 168–180.