図１. 繁殖個体の頭胴長の頻度分布
|
体の大きさと年齢は、両生類などの長命種の個体群研究において、生活史の最も重要な2つの属性です。体の大きさは簡単に測定できますが、個々の動物の年齢を決定することは困難です。この困難さのため、両生類種の個体群年齢構造に関する十分な情報がまだ収集されていません。しかし、この状況はすぐに変わるかもしれません。骨組織による年齢査定の最近の発展は、年齢構造に関する情報の収集に大きく貢献しています。指骨を使用した骨組織による年齢査定は、個体を犠牲にすることなくこのような問題を調査するための優れたツールであることが証明されています。日本でも、この手法がいくつかの両生類種に適用され、成功を収めています。
アズマヒキガエル（Bufo japonicus formosus）は、吻部から肛門までの長さ（SVL）が100 mmを超える大型で頑丈な種で、北海道南部から本州の関西地方、山陰地方にかけての東日本では非常に一般的である。海面から高山までさまざまな生息地に生息し、春先に道路脇の側溝、湖沼、沼地、小さな池などの静水域で比較的短期間に繁殖する。B. j. formosusの地域個体群はさまざまな環境条件、特に気候条件にさらされているため、体サイズの地理的変異は大きい。体サイズは、緯度や高度に応じて個体群ごとに大きく異なる。しかし、個体群の年齢構成に関する情報は非常に限られている。我々の知る限り、日本産ヒキガエルの骨組織による年齢査定はこれまで報告されていない。本論文では、関東南西部の B. j. formosus の繁殖個体群の体の大きさ、骨組織による年齢査定によって決定された年齢構成、初回繁殖年齢、および成長率に関する調査結果を報告する。
調査地と方法
調査地
1992 年から 1994 年の 3 月上旬から下旬にかけて、神奈川県山北町の般若院
(35°21'N、139°06'E) にてアズマヒキガエル繁殖個体群を調査した。この寺院は、海抜 100
メートルの丘陵地帯の麓にあり、調査地とその周辺地域については、以前の報告書 (Kusano et al.,
1995c、1999) ですでに報告している。寺院の庭にある 2
つの小さな池は、アズマヒキガエルの繁殖に使用されている。寺院の近くには、少なくとも半径数百メートル以内には、他の繁殖池はありません。両方の池は、長さ 7 〜 8
メートル、幅 2 〜 3 メートルで、水深は 0.2 〜 0.4 メートルです。2 つの池の直線距離は 30
メートルです。研究池では、ヤマアカガエル、ムカシツチガエル、シュレーゲルアオガエルの 3 種のカエルも繁殖してる。
体の大きさと年齢の判定
1992〜1994年の3月、繁殖個体群の調査のため、調査地を毎日訪問した。ヒキガエルは手または網で捕獲し、親指の婚姻瘤の発達などの二次性徴から性別を判定した。頭胴長（SVL）はノギスで0.5mm単位まで測定し、重量はバネ秤で5g単位まで測定した。1992年には、ヒキガエル個体は指切り法にて個別にマークされ、1993〜1994年に初めて捕獲されたヒキガエルは、後ろ足の水かきの一部を切り取って、初捕獲年度を示すマークを付けた。
1992年に個体識別のために切り取られた指骨は、骨組織による年齢査定のために10%緩衝ホルマリンに保存した。各成体の年齢を判定するために使用された方法は、基本的に草野ら
(1995a、b) が使用した方法と同じです。指骨は 5% 硝酸で 2 〜 3 時間脱灰し、凍結ミクロトームを使用して断面 (厚さ 20μm)
を作成し、ヘマトキシリン (マイヤー酸ヘマラム) で 30 分間染色した。骨幹の中央領域から、より小さな髄腔を持つ切片を観察用に選択し
(成長停止線は骨端に存在しないか不完全であることが多いため)、接眼ミクロメーターを使用して光学顕微鏡で観察した。染色切片には、より淡い背景物質の広い領域で区切られた、狭い同心円状の好ヘマトキシリンリングが見られました。これらの暗く染色されたリングは、冬季の成長停止の結果であると解釈されたため、成長停止線
(LAG、Castanet ら、1993 年を参照) と見なされました。各個体の年齢は、骨膜骨に存在する LAG
の数を数えることによって決定しました。標本は繁殖期に採集され、その年の成長がまだ始まっていないため、骨の外側の縁は追加の LAG とみなした
(Smirina、1972)。これらの LAG はほぼ円形または楕円形であるため、接眼ミクロメーターを使用して各 LAG
の最長軸と最短軸を測定し、その幾何平均を LAG の直径とした。
骨膜骨の吸収は骨の内面から起こり、吸収線、つまり狭く不規則なヘマトキシリン好性線で示される (Hemelaar および van Gelder、1980
を参照)。吸収線の直径も同様に測定した。成体のヒキガエルでは、吸収の過程で古い LAG が破壊されている可能性があり、特に 1
歳時のLAGはその傾向が顕著になる (例: Hemelaar および Gelder、1980)。実際、多くの指骨の最も内側の LAG
は部分的に破壊されていた。この部分的な破壊は年齢判定に重大な問題を引き起こす可能性があるため、吸収の程度は、1 歳の幼体など、年齢がわかっている個体の LAG
の直径を使用して評価する必要がある (Kusano ら、1995a、b
を参照)。残念ながら、個体識別のために切断された指を年齢査定の材料として使用したため、検査した指骨は必ずしも同じ指から採取されたわけではなかった。その結果、異なる個体間で
LAG の直径を直接比較することはできなかった。
Marunouchi ら(2000) は、標識再捕獲調査を用いて、LAG
直径と現在の体の大きさから個体の体の大きさを正確に逆算できることを実証した。最も有効な逆算式 (BCF) は Dahl-Lea 法です:
Li = LcDi/Dc (L: SVL (mm)、D: 骨の直径 (μm)、c: 捕獲時、i: i 回目の冬)。この式を使用して、吸収の程度を評価した。
一般に、動物は生殖に大量のエネルギーを割り当てる。したがって、性成熟に達すると、成長はかなり遅くなる (例: Kusano、1982、Ryser、1989)。2 つの LAG 間の間隔が短いほど成長が遅いことを示し、これらの短い間隔の最初のものは性成熟時の年齢を示している可能性がある (ただし、Augert および Joly、1993 を参照)。そのため、これにより繁殖開始年齢年齢を雌雄とも推定した。
統計分析
統計分析にはソフトウェア R 2.9.2 を使用しました。繁殖期成体の体重は、2 元配置分散分析
(ANOVA)
を使用して性別と年齢間で比較した。性別と年齢間の体サイズ分布の違いは、分散の異質性のため、ウェルチ検定を使用して対比較を行なった。年齢分布の違いも、雌雄間で検定したが、非正規性のため、マン
ホイットニー検定を適用した。
繁殖個体の年齢と SVL の関係は、単回帰分析を使用して雌雄間で分析した。これらの回帰は、共分散分析
(ANCOVA) によって両性間で比較した。また、すべてのテストでは有意水準は P<0.05とした。多重検定の際は、有意水準を逐次
Bonferroni法を使用して調整した。
結果
体サイズと体重
調査期間中に、合計 195 匹の雄と 84 匹の雌が捕獲された。これらの繁殖個体から、総計3
回の繁殖期に雄で合計 284 回、雌で 104 回、SVL と体重を測定した。最初の捕獲時の SVL は、雄で 94 〜 168 mm、雌で 105 〜 154
mm だった。雄と雌の平均 SVL はそれぞれ 125.8 mm (SD=13.8) と 134.2 mm (SD=9.5) で、SVL の性差は有意だった
(ウェルチ検定、t=5.875、df= 223.446、P<<0.001)。繁殖個体群の体サイズ分布の年間変動をテストするために、性別と年による SVL
のペアワイズ比較を実施した。結果は、年次変動は有意ではなかったが、1994年を除いて性差は有意であった（図1）。
調査した84匹のメスのうち、19匹は体重測定時にすでに卵を産んでいた。これらの産卵期のメスを除いた繁殖期のメスの体重を分析した。最初の捕獲時の体重は、オスで45〜363g、メスで135〜415gであった。オスとメスの平均体重はそれぞれ202g（SD=63）、278g（SD=62）であり、体重の性差は有意であった（t=8.459、df=
258、P<<0.001）。体重の年次変動を検定するために、体重と年次を主効果として2元配置分散分析を実施した。結果は、性別（F1,360 =
79.256、P<<0.001）と年（F2,360 = 15.866、P<<0.001）の主効果は有意であったが、相互作用項は有意ではなかった（F2,360 =
1.039、P = 0.355）。繁殖期の成体の平均体重は年によって大きく異なり、3年間を通じて雌は雄よりも大幅に重かった。雄の平均体重は1992年に237
g（SD=54、N=94）、1993年に194 g（SD=60、N=77）、1994年に209
g（SD=62、N=113）であったのに対し、雌の平均体重は1992年に320 g（SD=61、N=19）、1993年に271
g（SD=57、N=28）、1994年に268 g（SD=67、N=35）であった。
図１.
繁殖個体の頭胴長の頻度分布
合計 79 匹の雄と 26 匹の雌が指骨により年齢判定に成功した。指骨の横断面では、染色された LAG が明瞭で数えやすかった (図 2)。横断面には 1 〜 8 個の LAG があり、したがって、調査個体の年齢は 1 〜 8 歳と推定された。私たちは、吸収線の直径から SVL を逆算し、最も内側の LAG が無傷の標本と最も内側の LAG がほぼ完全に破壊された標本の SVL を比較した (図 2C)。逆算された SVL は 32.6 〜 90.2 mm の範囲だった (図 3)。検査された 15 個の標本は、最も内側の LAG がほぼ完全に破壊されていた。吸収線から逆算されたこれらの標本の SVL は、1 つの標本を除いてすべて 62 mm より大きかった (図 3)。逆算したSVLで吸収線が62mmを超えたとき、1歳時のLAGが完全に吸収されたと仮定し、合計15匹の個体に関しては実際に計数したLAGの数に1を加えた。ヒキガエルの他の個体群では、標識再捕獲調査により、新しく変態したヒキガエルのSVLはわずか7〜10mmであったが、その年の晩秋までに平均約60mmに増加したことが報告されてる。この事実は、前述した仮定が合理的であったことを示唆している。
図２．指骨切片の写真。（A）１歳のオス、（B）４歳の成体、（C）最も内側のLAGがほとんど消滅している４歳の成体。白い矢印はLAGを示す。
図３．吸収線のサイズの頻度分布。SVLは吸収線のサイズから逆算された。
繁殖期の成体は1〜8歳と推定された。平均年齢と中央値は、それぞれ雄で 4.5 歳 (SD=1.6、N=79) と 4 歳、雌で 5.2 歳
(SD=1.5、N=26) と 5 歳だった (図 4)。性別による年齢分布の有意差は検出できなかった (Mann-Whitney
検定、P=0.071)。最年少の雄と雌は、それぞれ 1 歳と 3 歳だった。この事実は、雄と雌の性成熟年齢に差があり、雄は繁殖活動を開始するのに 1
年しかかからないのに対し、雌は 3
年かかることを示唆している。安定個体群では、年齢分布は繁殖初年度の最大値から最高齢の年齢層まで、かなり着実に低下するはずだ。雄の 2 歳と 3
歳の年齢層の間で数が増加していることは、初回繁殖年齢が個体間で異なり、この個体群の繁殖成功度が毎年変動していることを示唆している (図 4)。
個体の成長が著しく遅くなる年齢から、雄は1〜4歳で繁殖を始めると推定され、平均は2.4歳（SD=0.7、N=78）であるのに対し、雌は2〜4歳で繁殖を始めると推定され、平均は2.7歳（SD=0.5、N=25）である（図4）。年齢の中央値はそれぞれ2歳と3歳であった。初回繁殖時の最頻年齢は、両性の中央値と同じであった。初回繁殖年齢は雄の方が雌よりも有意に若かった（Mann-Whitney検定、P=0.020）。
図４．繁殖個体の年齢構成と繁殖開始年齢。
アズマヒキガエルでは、オスでは体サイズと年齢の間に有意な相関関係が存在することがわかった (r=0.511、N=79、P<<0.001) が、メスでは相関関係は有意ではなかった (r=0.251、n=26、P=0.215、図 5)。これはサンプル数が少なかったためと思われる。雌雄間で SVL と年齢の回帰を比較するため、共分散分析 (ANCOVA) を行った。傾き (F1,101=3.702、P=0.057) と切片 (F1,102=2.853、P=0.094) のどちらにも雌雄間で有意差は検出されなかった。この結果は、年齢調整を行った場合、雌雄間で SVL に有意差は検出されなかったことを示している。両性のプールされたデータから、共通の回帰線が計算した：Y = 115.1 + 3.61 X、N = 105、R2 = 0.241、F1、103 = 32.71、P<<0.001）。回帰係数の推定値は、性成熟後、SVLが毎年3〜4 mm増加することを示してる。
図５．年齢と体サイズの関係
考察
体サイズと年齢の個体群間変異
松井 (1984) は、B. japonicus の体長の地理的変異は大きく、SVL
の個体群平均は雄で 70.9 〜 143.3 mm、雌で 68.9 〜 160.1 mm の範囲で変動し、全個体群の平均はそれぞれ 116.3 mm と
126.7 mm であることを示した。関東南西部では、東京都港区の アズマヒキガエルの平均 SVL は全個体群の平均値よりも小さく、雄で 108.0 mm、雌で
118.4 mm である (Hisai、1982)。しかし、芹沢・金井 (1970) は、東京都八王子市の
アズマヒキガエルの平均体長がかなり大きいことを報告している。八王子個体群は港区個体群からそれほど離れていない（約37km）にもかかわらず、平均SVLはそれぞれ135mmと138mmであった。山北町の平均SVLは八王子のそれに近い：125.8mmと134.2mm。港区の個体群は市街地の壁に囲まれた小さな孤立した森林に生息しているため、高い個体密度と人為的撹乱が、比較的小さな体サイズに影響している可能性がある（松井、1984を参照）。
ここで報告された研究の結果によると、研究対象個体群の繁殖年齢は1〜8歳であり、繁殖開始年齢は雄で1〜4歳、雌で2〜4歳と推定された（図4）。最も若い雄はわずか1歳であった。これまで本種および近縁種に関する骨組織による年齢査定は報告されていないが、長期にわたる標識再捕獲研究によって個々のヒキガエルの年齢を推定し、繁殖開始年齢が報告されている
(Hisai, 1981; Okuno, 1984)。東京都港区および石川県金沢市では、繁殖開始齢の最小値は雄で2歳、雌で2〜3歳と報告されている
。山北町では、変態したばかりの幼生は通常5月に繁殖池から出てきて (個人観察)、変態時の体長は全長で10 mm以下である
。繁殖中の雄の1歳時の平均全長は102.6 mm (SD=5.8, N=4、図5)
であった。このように、山北町で新しく変態したヒキガエルの幼生の中には、急速に成長する大きな潜在能力を持つものもいることが明らかだ。それらの体長は、わずか半年で
90 mm 以上に達すると推定された。しかし、そのような雄は非常に少なく、調査した繁殖雄全体のわずか 6% (78 匹中 5 匹) だった (図
4)。雄の大部分は体長が 100 mm 以上に成長し、2 歳以上で繁殖を始めた。
アズマヒキガエルおよび近縁なニホンヒキガエルの雄でこのような早期の性成熟を示す報告は見当たらない。年齢推定が古い LAG
の吸収過程によって過小評価された可能性を排除することはでないが、年齢が 1
歳と推定された雄の吸収線の直径が比較的小さかったため、これが起こった可能性は低いと考えられる (図 2A)。
体サイズの性的二型
体サイズの性的二型は多くの無尾類種で確認されている。雌は一般に同種の雄よりも大きいが、体サイズの性的二型の程度は種または個体群間で著しく異なる。日本の種では、サイズ比
(平均雌 SVL/平均雄 SVL) はほぼ 1.0 から 1.45 まで変化する (Fukuyama and Kusano, 1989 を参照)。Matsui
(1984) は、アズマヒキガエルにおける雌雄間のサイズ二型の程度に地理的なばらつきがあると報告した。松井は、各個体群の雌雄のサイズ比が約 0.9 から 1.2
まで変化することを発見し、雌雄のサイズ比と緯度の間には有意な相関関係があり、雌雄間のサイズ二型の程度は北の個体群ほど大きくなることを観察した
(松井、1984)。東京都港区と八王子では、雌雄のサイズ比はそれぞれ 1.10 と 1.02 であった (芹沢・金井、1970 年、久井、1982
年)。本研究では、山北町では 1.07 であることが示された。関東南西部では、調査したすべての個体群において、性的二型の程度は中程度であると思われる
(松井、1984 年)。
性選択の結果としての無尾類の雌雄間のサイズ二型の方向と程度を説明するために、いくつかの仮説が提案されている。
Monnet と Cherry (2002)
は、文献から無尾類の形態学的および人口統計学的データを収集し、無尾類におけるサイズの二型性の変動のほとんどは、繁殖個体群の雌雄間の年齢構成の差によって説明できることを示した。彼らは、性選択が無尾類のサイズ二型性に影響を与える場合、それはおそらく二次的なものにすぎないと結論付けた。ヒキガエル属については、8
種の 15 個体群からデータを収集し、雌雄のサイズ比 (0.88 〜 1.27) と年齢差 (-0.98 〜 1.56 歳、Monnet と
Cherry、2002) の間に明確な関係があることを示した。私たちの研究では、研究対象個体群の雌雄のサイズ比と年齢差の値は、それぞれ 1.07 と 0.7
であった。この結果は、Monnet と Cherry (2002)
で示されたヒキガエル属の雌雄のサイズ比と年齢差の関係と矛盾しない。繁殖集団の年齢構成の違いは、無尾類における性的サイズ二型の方向と大きさを決定する最も重要な要因の
1 つだろう。
この小文は、下記の論文の内容を紹介したものです。詳しくは元の論文を読んでください。
| Kusano, T., K. Maruyama, and S. Kaneko. 2010.
Body size and age structure of a breeding population of the Japanese
common toad, Bufo japonicus formosus (Amphibia: Bufonidae). Current Herpetology 29(1): 23-3 |
戻る