気候が温暖化するにつれ、昆虫による作物の損失を過小評価していた可能性があります。
科学者らは、昆虫の代謝が熱によって速まり、昆虫がより多くを食べることを明らかにしました。
気温の上昇により、昆虫が生息できる適した生息地の範囲も広がる可能性があります。
最近のモデルは、気候が温暖化するにつれて、草食動物や害虫が農作物にさらに大きな被害を与えることを示しています。ある研究では、気温が摂氏1度（華氏1.8度）上昇するごとに、昆虫によって失われる作物の収穫量が10～25％増加すると予測されています。
研究者らによると、これらのモデルは不完全であり、損失を過小評価している可能性があるとのことです。研究結果では、感染したトマトの株は、毛虫を撃退しようとするものの、気温上昇への適応が不十分であることが示されています。この諸刃の剣が、作物の生産性をさらに悪化させています。
この研究によると、2つの要因が関係しています。1つ目は気温の上昇です。昆虫の代謝は熱によって速まり、昆虫がより多くを食べるようになります。また、気温の上昇により、昆虫が生息できる適した生息地の範囲も広がる可能性があります。
2つ目は、現在のモデルが無視しているものですが、感染した植物が熱にどのように反応するかという点です。
「植物が2つのストレスに同時に対処することを妨げる制約があることは分かっています」と、ミシガン州立大学植物研究所のグレッグ・ハウ教授は述べています。「この場合、植物が気温の上昇と昆虫の攻撃に同時にどのように対処するのかはほとんど分かっていないため、そのギャップを埋めようと考えました」
植物には、さまざまな脅威に対処するためのシステムがあります。毛虫の攻撃ですか？そのためのシステムがあります。毛虫が葉をかじると、植物はジャスモン酸（JA）と呼ばれるホルモンを生成します。JAは植物に防御化合物を素早く生成するよう指示し、毛虫の攻撃を阻止します。
暑すぎますか？過熱した作物には、自らを冷やすための別の手段があります。当然ながら、木陰のような涼しい場所へ逃げることはできません。その代わりに、葉を熱い土壌から持ち上げます。また、「発汗」として、皮膚の毛穴に似た気孔を開くことで汗をかき、葉の表面の小孔から水分を蒸発させ、葉を冷やします。
ハウ研究室のポスドク研究員であるネイサン・ハブコは、トマトの株を摂氏38度（華氏100.4度）に保たれた高温の生育チャンバーで育てることで、ブレークスルーを達成しました。また、空腹の毛虫を株に放しました。
「『通常』と『高温』の温度で育てた2組の植物がある生育チャンバーの扉を開けたとき、非常に驚きました」とハウ教授は述べています。「温度の高いスペースにいた毛虫は、はるかに大きく成長しており、植物をほぼ食べ尽くしていました。」
「気温が高いと、傷ついたトマトの株はさらに多くのJAを生成し、防御反応が強まります」とハブコは述べています。「しかし、そのことが毛虫を抑止するわけではありません。さらに、JAが植物の自己冷却能力を妨げ、葉を持ち上げたり発汗したりできなくなることも分かりました。」
おそらく、植物は傷ついた部分から水分が失われるのを防ぐために気孔を閉じますが、結果として熱中症に相当する状態に陥ります。毛虫が巧妙に、葉の気孔を閉じた状態に保ち、葉の温度を高く維持するために、さらに被害を与えている可能性さえあり、それによって昆虫の成長と発育が促進されると考えられます。
そして、その影響は深刻です。
「光合成、すなわち作物がバイオマスを生成する仕組みが、これらの植物では著しく阻害されていることが分かりました」とハブコは述べています。「バイオマスを生成するための資源は存在しますが、何らかの理由で適切に利用されず、作物の生産性が低下します。」
研究者らは、解決すべき未解決の課題をまだ多く抱えているものの、現時点では、この研究によって、地球の気温が上昇すると、植物は対処すべきことが多すぎる状況に置かれる可能性があることが示唆されていると述べています。
「防御反応と植物の生産性の間には、予期せぬトレードオフが存在することを、私たちはまだ十分に理解していないと考えています。特に、他の種類の環境ストレスが存在する場合にはなおさらです」とハウ教授は述べています。「植物が高温やその他のストレスにさらされている場合、防御反応を活性化させることは、益よりも害をもたらす可能性があります。」
