ワーム検出器の構築について

ワーム検出器の構築について 2026年9月25日 ミミズ研究の次のフロンティアは、ミミズの生息場所を、その場で、可能であれば圃場スケールで可視化（マッピング）できるようになることです。アリ、クモ、カブトムシ、ハチ/送粉者、そして地上の無脊椎動物の動きについては、私たちははるかに多くのことを知っています。しかし、地下のすべてについては、ほとんど何も知りません。率直に言って、私たちがもっと知らないというのは、私たち全員の汚点です。まあ、それは少し大げさかもしれませんが、土壌の肥沃さと健康にとって非常に重要な生物群であるにもかかわらず、彼らの動きについてはほとんど何も知りません。誤解しないでください、多くの研究が野外でミミズをサンプリングしてきました。そのため、特に農業景観において、さまざまな生態系におけるそれらの豊富さと多様性については知っています。しかし、私がより理解したいのは、これらのミミズの、個体としても集団としても、その動きなのです。これを研究するには、何らかのワーム検出器を作る必要があります。単一種だけでなく、圃場内のミミズのコミュニティをマッピングできることは、非常に価値のあるデータとなるでしょう。現在、私の知る限り、そのようなミミズデータを取得できる方法は存在しません。これは、最新の技術を使えば、まもなくさらに調査できるようになるかもしれないと私が期待している、研究のギャップです。 私の小さなワームフェノミクスに関する文献レビュー… ミミズの動きを、その場で、個体としても集団としても記録/マッピングしようと試みた唯一の研究は、デンマークのMatherとChristensen（1988）によるものでした。彼らは、世界中に広く分布し、特に雨の後によく地表に現れて跡を残すため、観察/記録が容易な、Lumbricus terrestrisという種を研究しました。私の知る限り、これが現在、ミミズの動きをマッピング/可視化する上で最も近いところまで来ています。ミミズのフェノミクスに関する論文はもっとあるかもしれませんが、私はまだ徹底的に調べていません。この研究の著者であるJanice MatherとOle Christensenは、伝説的な人物ですが、6年後に同様の実験を行い、侵略的外来種のニュージーランドコウガイビル、Arthurdendyus triangulatusの個体移動をデンマークのフェロー諸島で研究しました。この研究は前者と異なり、前者の研究では糸を使ってミミズの跡を測定しましたが、後者（1994年）では、コウガイビルを黒いプラスチックの上に置き、都合よく配置された水滴で粘液の跡を測定しました。個々のミミズが移動した距離に関するデータがあるのは、これら2つの論文だけでしたが、どちらも地上の動きのみを測定・記録していました。これらの論文以降、技術全体、そしてフェノミクス分野全体で多くの進歩があったことを考えると、新しい技術/方法を開発する時期が来たと本当に感じています。 余談ですが：個々のミミズはどれくらい移動できるのでしょうか？ 1987年10月23日と24日の夜、30匹のL. terrestrisは、平均最小距離9.0 m（標準偏差3.6 m）を移動しました。個々のミミズが移動した距離は、研究エリアで3.8 mから19.3 mの範囲でした。しかし、ミミズの跡が定義された研究エリア（未舗装の道路）の外に出て、隣接する圃場に続いたため、すべてのミミズの跡の全長を測定できませんでした。さらに、トラクターによる妨害や足跡も、一部のミミズの跡を損傷しました。したがって、推定値は控えめであり、これが平均最小距離の値を使用している理由です。要するに、平均的なL. terrestrisは、1晩あたり少なくとも9.0 m移動できることがわかっています（n=30）。 何が可能か？そのような技術を開発するためのアイデア 私はすぐにLiDARを思い浮かべました。LiDARを使えるでしょうか？いいえ、おそらく無理でしょう。しかし、光のパルスを送信する代わりに（地面を貫通できない）、マイクロ波、あるいは他の波長の光を使用してみてはどうでしょうか？マイクロ波は、地中レーダー（ground penetrating radar）で使用されています。地中レーダーがミミズを検出するのに十分な解像度を持っているかどうかは、現時点では不明です。3次元でデータを収集する必要があり、大気とは異なり、地面は固体であり気体ではないため、これは困難です。では、データを取得するために、地面にプローブを挿入する必要があるのでしょうか？私が想像するのはこれです…特定の波長（複数可）のパルスを送信するプローブを地面に挿入します。パルスは、ミミズが存在しない場合/存在する場合には異なる既知の強度と周波数を持っています。ミミズの数が0匹から1匹、そして10匹へと変化するにつれてこれがどのように変化するかは、事前の実験知識が必要になります。それにより、プローブは近くのミミズを検出し記録でき、GPSデータも取得できます。圃場全体にわたって系統的にこれを行います。おそらく15mごとに1つのプローブを設置します。その後、コンピューター上で、これらの生データをすべてモデル（土壌の種類、そしておそらく他の環境変数、土壌水分/温度などに基づいたキャリブレーション付き）に投入します。そして、そのデータを空間的に、すべての位置データと照合します。経度、緯度、そして深さも必要だと思いますが、「負の標高」という言葉が必要です。海抜ではなく、他の定数に基づいたものになるでしょうか？1 すべてのデータが照合されたら、3Dマップを生成できます。たとえ3次元でミミズがどこにいるかを正確に捉えたり、個々のミミズやその巣穴を可視化したりできなくても、少なくとも圃場スケールでミミズの確率を空間的に表示する2Dヒートマップを作成することはできないでしょうか？このような技術は私の頭の中ではかなり実現可能に思え、正しい方向への一歩となるでしょう。これがどれほど難しいかを完全に過小評価していることは確かです。 土壌水分/温度センサーを部分的に掘り起こした隣のミミズと幼虫： しかし、他の地中生節足動物ではなく、ミミズを検出しているとどうやってわかるのでしょうか？ミミズの際立った特徴は、その柔らかい体です。彼らは外骨格を持っていません - 代わりに、彼らは水圧骨格を持っています！これは検出において障害になるかもしれませんが、利点になるかもしれません。私にはわかりませんが、技術はミミズのこの属性を有利に利用しようとすべきだと思います。正確なミミズの「指紋」を特定するために予備的な研究が必要かもしれませんが、ミミズは他の土壌動物とはかなり異なるため、検出を試みるのに良い候補だと思います。理想的な条件下（例：雨の日、すべてのミミズが土壌プロファイルの上部に移動しているとき）で最初に試すこともできます。それは彼らを検出するのを容易にするでしょうか？ ワーム検出器が役立つ可能性のある質問… そのような技術/方法論を開発することに成功すれば、以下のような他の興味深い質問を調査し始めることができます。 ミミズの速度 個体レベルでのミミズの移動パターン コミュニティレベルでのミミズの移動パターン ミミズはどれくらい探求的か、あるいは静的か？（条件が安定しているとき、ミミズは新しいエリアに移動するのか、それとも自分のテリトリーにとどまるのか？） ミミズの鋳型/巣穴は土壌中でどれくらい持続するか？（巣穴の形成と破壊は土壌の種類によって決まりますが、土壌の圧縮/通気性を理解する上で重要です）。 ミミズの空間的不均一性の程度？そして、さらに多くの質問。 圃場スケールでミミズを可視化することには大きな利点があります。ミミズによって提供される生態系プロセス/サービスの規模も、面積の増加とともにスケールアップします。ミミズが土壌にもたらす利益をよりよく理解できるだけでなく、圃場スケールは農家が管理できるスケールです。圃場内のミミズの場所（少なくとも大まかに）を知ることは、農家が土壌への処理/投入をより正確に行うのに役立ちます。そのような知識は、短期的および長期的にミミズの個体群をサポートするのに役立つでしょう。 これはミミズだけのことではありません… 一般的に、これはミミズだけのことではありません。私たちはまだ、圃場スケールでの地下フェノミクスを解明できていません。これは、植物の地下根系をマッピング/構築することにも当てはまります。ワーム検出器の開発は、根系をより良く可視化するのにも役立つかもしれません。また、発見される可能性のあるものも…