第51回入賞作品 小学校の部
文部科学大臣賞

シギゾウムシとくらべてわかった!
ハイイロチョッキリ7つのなぞ

文部科学大臣賞

岐阜県関市立倉知小学校3年
 山田 佑哉
  • 岐阜県関市立倉知小学校3年
     山田 佑哉
  • 第51回入賞作品
    小学校の部
    文部科学大臣賞

    文部科学大臣賞

研究の動機

 シギゾウムシとハイイロチョッキリは、どちらもドングリに穴をあけて卵を産むが、その後で枝を切り落とすのはハイイロチョッキリだ。でも、どうやって卵を産み、枝を切るのか? 昆虫学者ファーブルは自分で観察や実験をして確かめた。ぼくも自分の目で、はっきりさせたい。

ハイイロチョッキリの口ばし シギゾウムシの口ばし

なぞ1:ハイイロチョッキリとシギゾウムシは、いっしょにすんでいるの?

《疑問》

昨年の研究で、ハイイロチョッキリのものと思っていたドングリから、なぜシギゾウムシが出てきたのか?

《仮説》

 ハイイロチョッキリとシギゾウムシがいっしょにすんでいる木があり、それぞれに卵を産んだドングリが落ちている。

《調査》

木の下に落ちている、枝がついたドングリはハイイロチョッキリ、枝がついていないドングリはシギゾウムシとはっきり区別し、いつ、どの木にいるのかを調べる。場所は「百年公園」の北半分に決める。

《結果》

1回目調査(2009年8/22):切りたてのコナラの枝を発見した。穴のあいたドングリを割ってみると、中に卵が入っていた※。この木にはハイイロチョッキリがすんでいるのに違いない。2本の木から合計22本のハイイロチョッキリの枝を見つけた。脚立を使い、木の上のハイイロチョッキリを探したが、発見できなかった。
※ハイイロチョッキリはドングリの帽子の上から穴をあけ、中に卵を産んでから、木のくずみたいなものでフタをする。
8/26:大量の枝が落ちている木を発見した。目の前で枝がポトン、ポトンと落ちてくる。ハイイロチョッキリが枝を切っている瞬間なのだと思い、脚立に上がって探したが、すごく高い所から枝が落ちてくるので見つからなかった。この日だけでハイイロチョッキリの枝を合計369本ゲットした。
9/6:前回の木に行ってみたが、落ちた枝は1本もなかった。ドングリがなくなったので別の木に引っ越したのだ(実際にハイイロチョッキリはよく飛ぶ)と思い、近くの木を探したら、やはり切り落とされた枝を発見した。木の高い所で、切り落とされる途中の枝を見つけた※。どうして途中でやめてしまったのだろう?
※ハイイロチョッキリの口は長くて、かたくて、先がギザギザしている。メスがこの口の先を使って、体を右左に動かしながら少しずつ枝を切る。オスはメスに協力する。
9/23:ハイイロチョッキリがどうしても見つからないので作戦変更だ。枝が落ちている木の下にビニールシートを敷いて、お父さんに木を蹴ってもらった。バラバラと枝やドングリが落ちてきた。黒い何かが動いている! ハイイロチョッキリを発見した。木の上にいるハイイロチョッキリを捕まえたのは初めて。やはり、枝が落ちている木にはハイイロチョッキリがすんでいる。8本の木から合計4匹をゲットした。
9/26:枝のついていない、穴のあいたドングリだけが落ちている木を発見した。ビニールシート作戦を実行すると、やはりシギゾウムシがいた。この日はシギゾウムシ2匹をゲット。
9/27:1本の木の下に、枝つきのドングリと枝なしのドングリを発見した。ビニールシート作戦で、ハイイロチョッキリとシギゾウムシを同時にゲットした。いっしょにすんでいることが分かった。やはり昨年のぼくは、シギゾウムシのドングリも拾っていたのだ。
10/3:枝つきドングリは少なくなり、枝なしのシギゾウムシのドングリがたくさん落ちているようになった。ビニールシート作戦でゲットしたのも、シギゾウムシばかり4匹だった。この日初めて、口が短いオスをゲットした。さらに、地面で動いている幼虫※を発見した。屋外で実際に幼虫を見たのは初めて。
※幼虫は卵から生まれて、ドングリの中身を食べて大きくなり、ドングリのからにアゴで穴をあけて出てくる。
10/11:ハイイロチョッキリがいる木は1本だけ(枝つきドングリも1本だけ)で、シギゾウムシがいる木は5本(ドングリは大量)発見した。ハイイロチョッキリはいなくなってしまったのか? ビニールシートにはシギゾウムシとともに幼虫が落ちてきた。よく見ると、ドングリの削りかすといっしょにフンも発見できた。その形から、間違いなくハイイロチョッキリの幼虫だ。枝を切る途中でやめたのが落ちてきたのだ。
10/18:ハイイロチョッキリの枝は1本も発見できなかった。全部死んでしまったのかもしれない。カブトムシも卵を産むと死んでしまうからだ。落ちているシギゾウムシのドングリは発見できた。木についているドングリも茶色になっている。ビニールシートでシギゾウムシを3匹ゲットした。
10/25:木にはドングリがなく、全部地面に落ちていた。木の上にはハイイロチョッキリもシギゾウムシもいないだろうと予想しながらビニールシート作戦を実行したら、何と、シギゾウムシが1匹ゲットできた。シギゾウムシは、ドングリがなくても生きていけるのか、びっくりです。さらに、変わった形の穴があいたドングリを発見した。フンの形からハイイロチョッキリのものだが、穴はドングリの帽子の所にあいている。そのほかに、ドングリの横に穴があいているのもあった。中にはフンがなく、細かいつぶばかりだった。
  調査から帰って飼育ケースの中を見ると、5匹全部のハイイロチョッキリが死んでいた。やはり枝つきドングリがなくなったのは、ハイイロチョッキリが卵を産んだ後に死んでしまったからだ。それはドングリが茶色になって、全部落ちてしまったためだと思う。その一方、8匹のシギゾウムシは元気だった。すべてが昆虫ゼリーに集まり、長い口をさし込んで食べていた。シギゾウムシはドングリがなくても、木のしるなどを吸って生きていけるのだと思う。
10/31:地面は落ち葉でいっぱいだった。ビニールシート作戦でも、ハイイロチョッキリもシギゾウムシも見つからなかった。近くで拾ったドングリには、幼虫が入っていた。いくつも調べてみると、幼虫の頭の大きさが少し違う。幼虫が出てくる穴のあけ方が違うことに関係し、ハイイロチョッキリとシギゾウムシの幼虫に違いがあるのかもしれない。

《結論》

図2:ハイイロチョッキリとシギゾウムシはいっしょにすんでいる時期がある!ハイイロチョッキリの成虫は8月20日ごろから10月10日ごろまでいる。これは、ドングリが緑色の時期と同じだ。ドングリにあわせて生きている。
シギゾウムシの成虫は9月20日ごろから10月末ごろまでいる。ドングリが茶色になり、落ちてからも生きている。シギゾウムシは冬越しするのだろうか?
9月20日ごろから10月10日ごろまでは、ハイイロチョッキリとシギゾウムシがいっしょにすんでいる。
なぞ2:幼虫が出てくるドングリはいくつ?

《疑問》

調査で集めた枝つきの穴のあいたドングリは合計668個。昨年(08年)の研究(ドングリ20個)では、卵が入っていたのは半数、幼虫が出てきたのはさらにその半数だった。本当の数はどれぐらいだろうか?

《観察1・卵の数》

ドングリ100個にナンバー(1~100)をつけ、カッターで切って卵のある、なしを調べた。

《結果と考察》

卵があるドングリは100個中71個だった。№89のドングリには穴が2つあったが、卵は1個だけだった。№26と№33は1つの穴に卵が2つ入っていて、ふたごだと思う。昨年よりも多くの数のドングリを調べたので、「穴のあいたドングリのうち、卵がある割合は70%」という結論は信頼できる。

《観察2・幼虫の数》

観察1とは別のドングリ100個にナンバー(101~200)をつけた。1個ずつ仕切り部屋に入れ、幼虫の出てくるのを9月から12月末まで毎日観察した。またこれとは別のドングリ100個(201~300)を、自然状態に近いように飼育ケースの中の湿った土の上に置いて、同様に観察した。残り368個はそのまま箱に入れ、同じく箱に入れたシギゾウムシと比べて観察した※。幼虫の形と出てくる穴の違い
※幼虫の形と出てくる穴の違い:ハイイロチョッキリの幼虫は、頭とあごが小さい。ドングリの帽子の所に穴をあけて出てくる。シギゾウムシの幼虫は、頭とあごが大きい。ドングリの横に穴をあけて出てくる。

《結果と考察》

で幼虫が出てきたのは19個だった。では幼虫の出た穴のあるドングリは20個だった。これらのことから、幼虫が出てくるドングリの割合は100個中20個といえる。昨年の研究による予想では100個中25個ほどだったので、それよりもちょっと少ない。

《疑問》

穴のあいたドングリ100個中70個には卵がある。幼虫の出てきたドングリは70個中20個だ。では、残りの50個はどうなったのか?

《観察》

幼虫の出なかったの80個をあけて調べた。

《結果と考察》

53個のドングリに幼虫がいたが、少しひからびて弱っていた。そのままではドングリから出ることができず、きっと死んでしまっただろう。水をかけたら元気になって、土の中にもぐった。

なぞ3:ハイイロチョッキリの幼虫は、どうして動きがおそいの?

《疑問》

ハイイロチョッキリとシギゾウムシの幼虫は、動く速さが違うのか。

《実験》

ハイイロチョッキリの幼虫(10匹)が1分間にどのくらい進むのか調べ、その合計を昨年のシギゾウムシ(10匹)の結果と比べた。

《結果》

シギゾウムシの幼虫は1分間に合計736㎜進んだが、ハイイロチョッキリの幼虫は合計303㎜とはるかに遅かった。

《考察》

よく観察すると、シギゾウムシは大きなあごを地面に引っかけ、体をギューッとちぢめて、前へ進む。ハイイロチョッキリは頭とあごが小さいので、地面に引っかけることができないのだ。

なぞ4:どうやって冬越しするの?

《疑問》

1月24日(2010年)にCOP10(生物多様性条約第10回締約国会議)支援実行委員会の冬の自然観察会があって、知多半島に行ってきた。冬越しするこん虫など、朽木の虫を観察するもので、ハイイロチョッキリやシギゾウムシも、どうやって冬越しするのか調べた。

《観察》

観察会でハイイロチョッキリとシギゾウムシの幼虫が出た後のドングリを見つけた。くさった木の中でカミキリムシの幼虫やルリイロゴミムシダマシの成虫を発見した。家に帰って飼育ケースの中を調べると、落ち葉の下からシギゾウムシの成虫を見つけた。シギゾウムシは成虫のまま、あるいは幼虫として土の中で冬越しする。ハイイロチョッキリの成虫は10月に全部死に、幼虫が冬越しする。中には、幼虫のまま土中で2回も冬越しをするシギゾウムシ、ハイイロチョッキリもいる。
【冬越しの部屋】ハイイロチョッキリの土中の部屋の形は丸くて、かべがしっかりしていない。シギゾウムシの部屋は長細く、かべがしっかりとかたまっている。
【さなぎ】ハイイロチョッキリのさなぎを6月12日に確認した。体長は約8㎜、シギゾウムシのさなぎ(体長約10㎜)に比べ、とくにおなかの部分が短い。また口ばしも短く、毛が(とくに頭や背中に)多い。
【成虫】6月19日朝に自然状態のドングリ(201~300)から、ハイイロチョッキリの成虫が生まれていた。昨年11月に幼虫が土にもぐってから約7カ月。夕方に見ると合計16匹生まれていたが、7匹が死んでいた。飼育ケースには食べ物も水もなく、土は乾いていた。霧吹きでたっぷりの水とこん虫ゼリーをあげた。自然界で成虫は何を食べるのか?この時期は、コナラの木にあるのは、ドングリになる前の小さな帽子の部分だけだ。試したら、成虫は口ばしをさし込んで食べた。

《考察》

生まれた16匹の成虫には、ぼくが53個のドングリから取り出して救った幼虫も含まれる。本当の自然状態で100個のドングリから出てこられる成虫は、4、5匹ぐらいではないか。自然はきびしい。
【2回の冬越し】7月3日に、2年前の08年10月5日から穴あきドングリ(100個)を自然状態にしておいた飼育ケースから、3匹のハイイロチョッキリの成虫が出てきた。じつに637日ぶり。その間、09年8月にはハイイロチョッキリ6匹、シギゾウムシ3匹の成虫が出てきたが、その後は何もしていなかった。

《考察》

2年後に出てくるものがいるのは、いっぺんに全部が成虫になって、食べ物不足や悪い環境などで全滅しないように、命を引き継いでいく工夫だと思う。

なぞ5:本当にコナラが好きなの?

《疑問》

ハイイロチョッキリの成虫はドングリをたくさん食べるので、ぼくはいつもコナラの枝を採りに行く。シギゾウムシにはクヌギが好きなクヌギシギゾウムシ、クリが好きなクリシギゾウムシがいる。本当にハイイロチョッキリはコナラが好きなのか?

《実験》

飼育ケースに、ドングリのついたコナラ、クヌギ、アラカシの枝(各3本)を入れ、朝夕に何匹のハイイロチョッキリがいるのか調べる。

《結果と考察》

10日間で20回実験した。ハイイロチョッキリがいた数はコナラ45匹、クヌギ21匹、アラカシ22匹、切り落とされた枝の本数はコナラ11本、クヌギ5本、アラカシ2本。やはりハイイロチョッキリはコナラが一番大好きだ。「百年公園」北半分にはクヌギ(あるいはアベマキ)もあるが、とくにコナラを選んでいるようだ。

なぞ6:枝を切りやすい体のつくりをしているの?

《疑問》

ハイイロチョッキリは枝を切るが、シギゾウムシは切らない。体のつくりに違いがあるのか?

《観察》

【シギゾウムシ】口ばしはキリのようで、ドングリに穴をあけやすい。最初に口ばしをドングリに立てたまま、体を一周させ、頭だけを左右に何回も動かして、簡単に穴をあける。
【ハイイロチョッキリ】口ばしは「カニほじくり」のようにギザギザだ。口ばしをキツツキのように何回もドングリに刺して、キズをつける。次に体全体をゆっくり左右に回すように動かして、穴をあける。とても大変そうだ。枝を切るときは口ばしのギザギザを枝に刺し、体全体をゆっくり左右に横に揺らしながら、枝を切り落とす。

《結論》

ハイイロチョッキリの口ばしは、ドングリに穴をあけ、枝を切りやすいつくりをしている。

なぞ7:どうやってドングリに卵を産んで、枝をチョッキリするの?

 交尾後のオスとメスがドングリを決めて産卵し、枝を切り落とすまでを約1時間ビデオ撮影した。

《結果》

ドングリ決め(かかった時間15分13秒):交尾後のオスとメスは、枝先にある3個のドングリの上を歩き回った。どのドングリに卵を産むかを決め、他の虫が先に産んでいないかを確かめるためだと思う。
キズつけ(55秒):メスが枝の根元に来て枝にキズをつけ始めた。何のためだろう?オスはメスの後ろで体を支え、応援しているようだ。
ドングリに移動(51秒):オスとメスはで決めたドングリに移動した。
穴あけ(19分08秒):メスがドングリの帽子の所に穴をあけはじめた。オスはメスの近くにいて、敵を見張っているようだ。
産卵(33秒):メスはお尻を穴につけた。お尻の先がパカッと動いて、白い卵が穴に入っていった。
穴埋め(10分07秒):メスは口ばしを穴にさし込んで、木のくずで埋めている。木のくずは、穴あけの時に口の中にためていたのかもしれない。最後に、足りない分は周りから集めていた。
枝切り(7分31秒):でキズをつけた場所に戻り、口ばしをさして、体全体を左右にゆっくり動かしながらキズを大きくしている。
仕上げ(6分24秒):キズが大きくなり、オスが枝先に移動して体重をかけると、枝が折れた。枝を切り離そうと、メスはねばり強く体を動かし、最後の仕上げにかかる。ついに枝は切り落とされた。

《考察》

枝の取り合いハイイロチョッキリの一連の作業のうち、ドングリの穴あけ・穴埋め(=29分15秒)と枝切り(=14分50秒)にすごく時間がかかった。オスとメスは最後まで協力し合う。


【枝の取り合い】別のビデオ撮影で、ハイイロチョッキリ同士の争いを見た。1匹のメスがのキズつけを終えてドングリに戻ると、別のオス・メスが他のドングリに穴をあけ始めていた。1匹のメスは急いで穴あけ・産卵・穴埋めを終えて別のオス・メスに抗議すると、オスの反撃を受けた。そこで1匹のメスは枝を切り始め、別のオス・メスもろとも切り落としてしまった。別のオス・メスは産卵をあきらめ、去っていった。1匹のメスは交尾後、何らかの原因でオスと別れてしまったのだ。1匹でも自分の子を守る努力をしている。

研究を終えて

 2年かけてハイイロチョッキリの研究を続け、今年は次々と発見があった。ハイイロチョッキリの特徴をシギゾウムシと比べたので、とても分かりやすかった。ハイイロチョッキリもシギゾウムシも、口ばしの形など、生活に合わせた体のつくりをしている。ハイイロチョッキリが産卵から枝を切り落とすまでに時間がかかったり、最後までオスとメスが協力したり、2年後に出てくる成虫がいるなど、命をつないでいくための工夫や苦労があることも分かった。ハイイロチョッキリやシギゾウムシ以外にも、森には生き物たちがいる。ぼくは将来、森の保護センターを作りたい。そのためにも研究を続け、勉強していきたい。

指導について

指導について山田茂樹

 自然体験が好きで、日頃から家族で博物館や科学館等に出かけます。今回の研究のきっかけも「トヨタ白川郷自然学校」でインタープリターの方と一緒に森の中を歩き、「チョッキリくんが切った枝」を見せてもらった感動的な体験でした。
  そのため、まずは自分の足で何度も森を歩き、多くの事実を集めることを大切にしました。森を歩くたびに、自然を観る目が育ち、豊かな感性を身に着けることができたと考えています。
  集めた事実は、できるだけ数字にし、図表やグラフを使って考え、誰にでも分かりやすく伝える工夫をしました。デジカメも便利なのですが、本人が詳しく観察するためには、スケッチが有効だということも感じました。
  また、ひとつの結果が出ると、きまって家族の夕食時の話題となり、お互いに考えを出し合うことで新しい発想が生まれ、研究の方向が発展していく楽しみや喜びを家族全員で味わうことができました。

審査評

審査評[審査員] 小澤紀美子

 文部科学大臣賞の受賞おめでとうございます。どんぐりを落としてしまうハイイロチョッキリの不思議の研究2年目の作品で、ていねいに自分の体も使ってハイイロチョッキリの幼虫の動きを再現し、7つの疑問(仮説)を追究しています。
 どんぐりを668個集め、まずは100個のどんぐりに入っている虫の卵の割合の調査。一個一個に番号をふり調べていくと、ハイイロチョッキリの卵がアリに食べられているどんぐりを発見。次に、他の100個のどんぐり内の幼虫数と体重調査。さらに100個のどんぐりは自然状態での観察。残り368個のどんぐりは昨年の研究を基礎にシギゾウムシどんぐりとの比較調査。ハイイロチョッキリの幼虫とシギゾウムシとの頭とあごの違いやさなぎの形態的な違いを調べ確かな描写力で表現し、一つ一つの疑問を解決していきます。たくさん生まれたどんぐりの中の卵がすべて幼虫になるわけではないことも発見し、虫と植物がそれぞれ支え合い、冬ごもりして命をつないでいることに気づいていきます。その過程で自然観察会へ参加し、家族との対話から疑問の解決の方法を探るなど、研究の発展のさせ方は科学的な探求心にあふれ、今後の展開も楽しみです。

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