虫はなぜ、夜になると明かりに集まってくるの?
― 引き寄せられているのではなく、背中を向けているだけです
夏の夜、自動販売機や街灯のまわりに、小さな虫がたくさん飛んでいます。「光が好きだから寄ってくる」と、長いあいだ説明されてきました。ところが、高速度カメラで一匹ずつの飛び方を追いかけてみると、虫は明かりへ向かってまっすぐ飛んではいませんでした。虫がしていたのは、まったく別のことだったのです。
夜のコンビニの前に立つと、明かりのまわりで虫が飛び回っています。ガの仲間、小さな羽虫、たまに大きな甲虫。近づいてよく見ると、虫たちは明かりに一直線に飛びこんではいません。
多くは、明かりのまわりをぐるぐると回っています。ときどき急に上へ舞い上がり、そのまま失速して落ちる虫もいます。地面をはい回っている虫もいます。
「光が好き」なら、まっすぐ突っこんで、そこで止まるはずです。回り続けているのは、どこか変です。この「変な動き」こそが、答えのしっぽでした。
理由は、大きく2つです
空を飛ぶ虫にとって、上下がわからなくなるのは命取りです。そこで多くの虫は、いちばん明るいほうへ背中を向けます。自然の夜では、明るいのは空だけ。背中を明るいほうへ向ければ、それだけで体は水平に保たれます。
街灯は、空とちがって「すぐそこ」にあります。背中をそちらへ向け続けると、体はどんどん傾きます。傾いた虫は進む向きが曲がり、明かりのまわりを回るか、上へ舞い上がるか、下へ落ちるかしかなくなります。
つまり虫は、明かりに呼ばれているのではありません。何億年も正しく働いてきた「上を知るしくみ」が、人間のつくった明かりのそばでだけ、うまく働かなくなっているのです。順番に見ていきます。
虫の「上」は、明るいほうにあります
飛んでいる最中に上下がわからなくなると、生きものはすぐに墜落します。人間は耳の奥で重力の向きを感じていますが、小さな虫にはその余裕がありません。かわりに使っているのが、明るさです。
晴れた昼も、月のない夜も、空は地面より明るいという性質があります。虫はこの当たり前を使い、明るいほうへ背中を向けます。これを背光反応といいます。特別な計算はいりません。目に入る光がいちばん強い向きへ背中を回すだけで、体は自然に水平になります(図1の左)。
街灯のそばでは、背中を向けるだけで道が曲がります
ここからが本題です。空は、どこまで飛んでも「ずっと上」にあります。虫が10メートル動いても、空の明るい向きはほとんど変わりません。だから背中を向け続けても、まっすぐ飛べます。
ところが街灯は、数メートル先にあります。虫が少し横へ進むだけで、街灯の見える向きは大きく変わります。背中をそちらへ向け直すと、体はどんどん傾いていきます(図1の右)。
飛ぶ生きものは、体が傾くと進む向きも曲がります。自転車が体を傾けたほうへ曲がるのと同じです。背中を明かりへ向け続けるかぎり、虫は傾き続け、曲がり続けます。その結果が、あの「明かりのまわりをぐるぐる回る」動きです。
虫が明かりの真上を通ろうとすると、背中は下を向くことになり、体はひっくり返ります。明かりの上へ出たときに急上昇して失速するのも、明かりの下でうろうろするのも、同じしくみで説明がつきます。高速度カメラを使った2024年の研究では、こうした軌道が実際に記録されたと報告されています。
月も明るい光源です。それでも虫が月に群がらないのは、月がとても遠いからです。虫が何メートル飛んでも、月の見える向きはまったく変わりません。背中を月へ向けたままでも、体は傾かず、まっすぐ飛べます。近いか遠いかだけで、結果がここまで変わります。
この考え方が正しいなら、対策は「明るさを消す」ことだけではありません。光を上へ逃がさず、必要な地面だけを照らす照明にすると、飛んでいる虫の背中に届く光が減ります。実際、上向きの光をさえぎるかさをつけた照明では、集まる虫が減ると報告されています。夜の照明が生きものに与える影響は光害と呼ばれ、対策が進められています。
まとめ
虫は光に呼ばれてはいませんでした。空が明るく地面が暗いという、何億年も変わらなかった当たり前を使って、上下を保っていただけです。人間が地上に強い明かりを置いたことで、その頼りになる目印が、突然そこら中に現れてしまいました。虫は正しく反応し、そして飛べなくなります。
虫は、明かりに引き寄せられているのではありません。
明るいほうを「上」だと思って、背中を向けているだけです。
光と生きもののかかわりは、ホタルはなぜ、熱くならずに光れるの?でも取り上げています。虫が空の目印を使って進む話はミツバチの8の字ダンスと、地球規模の目印をたよりに進む話は渡り鳥は、どうやって道に迷わないの?とつながっています。
- 夏の夜、少し離れた場所から、街灯や自動販売機の明かりを5分ほど眺めてみてください。虫が明かりへ「まっすぐ突っこんでいる」のか、「まわりを回っている」のかを見ます。回っている虫のほうが多いはずです。
- 明かりの真横にいる虫と、真下にいる虫で、飛び方がちがうかを比べます。真下の虫は、ひっくり返ったり地面に降りたりしやすいと予想できます。
- 懐中電灯を地面に置いて真上に向けたときと、横に寝かせて水平に照らしたときで、集まってくる虫の数や動き方が変わるかを比べます。
明るい時間に下見をして、車の通る場所を避け、長そで・長ズボンで観察してください。虫の多い場所には、刺す虫もいます。
もっと知りたい人へ ― 用語・数式・教科書とのつながり中学理科から大学の専門科目まで、どのレベルの話かを明示しています
- 中学中学校の理科で習う範囲
- 高校高校の「生物基礎・物理基礎」で習う範囲
- 高校+高校の発展、または教科書のコラム扱いの内容
- 大学高校では習わない、大学の専門科目(行動生態学・神経行動学)の内容
- 研究大学でも「定説」として教わらない、いま研究者が調べている最中の話
中学用語:この現象には名前があります
- 背光反応(はいこうはんのう):明るいほうへ背中を向けて、体の上下を保つ反応。多くの飛ぶ虫や、水中を泳ぐ生きものにも見られます。
- 走光性(そうこうせい):光のほうへ進む、または光から逃げる性質。虫が明かりに集まる理由として、長いあいだこれが挙げられてきました。
- 光害(ひかりがい):夜の人工的な明かりが、生きものの行動や星空の見え方に影響を与えること。上へもれる光を減らす対策がとられています。
中学高校式で確かめる:月と街灯は、何がちがうのか
背中を向ける相手が「遠い」か「近い」かで、飛ぶ道すじが変わります。虫が横へ5メートル動いたとき、光の見える向きがどれだけ変わるかを、距離との割合で比べてみます。割合が大きいほど、向きが大きく変わります。
| 月までのおよその距離 | 380000000 メートル(38万キロメートル) |
| 街灯までの距離の例 | 10 メートル |
| 虫が横へ飛ぶ距離の例 | 5 メートル |
| 街灯の場合、飛んだ距離を光源までの距離で割る | 5 ÷ 10 = 0.5 |
| 月の場合、同じように割る | 5 ÷ 380000000 ≒ 0.000000013 |
| どれだけちがうかを比べる | 0.5 ÷ 0.000000013 ≒ 38000000 |
同じ5メートルを飛んでも、向きの変わりやすさは街灯のほうが約3800万倍です。月なら背中を向けたままでまっすぐ飛べますが、街灯では体が傾き続けます。数字にすると、これほどちがう相手を、虫の目は同じ「明るいほう」として扱ってしまうわけです。
高校高校+傾くと、なぜ曲がるのか
高校飛ぶ生きものの体には、はねが生む上向きの力がはたらいています。体をかたむけると、この力の一部が横向きの成分になります。横向きの力を受けた体は、その向きへ曲がっていきます。旋回中の自転車や、かたむいて曲がる航空機と同じつり合いです。
高校+この横向きの力が、円をえがくときの向心力にあたります。背中を光へ向け続けると、かたむきが解けないため、力は同じ側にはたらき続けます。速さがあまり変わらないなら、道すじは近似的に円になり、虫は明かりのまわりを回り続けます。
大学姿勢の制御は、いくつもの感覚の足し算です
昆虫の姿勢制御は、光の分布だけに頼っているわけではありません。ハエの仲間では、後ろばねが変化した平均棍という器官が、体の回転を機械的に感じ取っています。触角に当たる風や、複眼が受け取る景色の流れも使われます。ふだんはこれらが互いを補い合いますが、強い人工照明は光の情報だけを極端にゆがめるため、統合の結果が破たんすると考えられています。行動生態学では、こうした「進化してきた環境と、いまの環境とのずれ」が生きものをわなにかける状況として研究されています。
研究まだはっきりとはわかっていないこと
- すべての虫に当てはまるのか。 飛び方が高速度で記録された種類は、まだ限られています。ガや甲虫の一部では確かめられていますが、ごく小さな虫や、地面を歩く虫で同じ説明が成り立つかは、これからの課題です。
- 光の色や明滅の影響。 青白い光のほうが虫を集めやすいと言われますが、それが背光反応の強さのちがいなのか、目の感度のちがいなのかは、まだ切り分けが十分ではありません。
- 生きものの数への長期的な影響。 夜の明かりが虫の減少にどれだけ効いているのかは、農薬や生息地の減少など他の要因と混ざっており、その大きさは議論が続いています。
つまりこの記事の内容も、「いまわかっている範囲での説明」です。長く教科書に載ってきた走光性という言葉も、こうして少しずつ書きかえられていきます。
教科書とのつながり(レベル別)
| レベル | 科目・単元 | この記事のどこ |
|---|---|---|
| 中学 | 理科・第2分野「刺激と反応」 | 明るさを手がかりに上下を保つという話 |
| 高校 | 生物基礎「刺激の受容と反応」、物理基礎「力のつり合い」 | 背光反応と、かたむきが曲がりを生むしくみ |
| 高校+ | 物理「円運動と向心力」 | 明かりのまわりを回り続ける道すじ |
| 大学 | 行動生態学・神経行動学 | いくつもの感覚を合わせた姿勢の制御と、その破たん |
| 研究 | 光害の生態学 | まだはっきりとはわかっていないこと |
| ― | 生活とのつながり | 屋外の照明を、上へもらさない向きにする工夫 |
- Fabian, S. T. ほか「Why flying insects gather at artificial light」Nature Communications, 2024年(飛行中の昆虫を高速度撮影し、背中側を光へ向ける姿勢の制御で軌道を説明した研究)
- Owens, A. C. S. ・Lewis, S. M.「The impact of artificial light at night on nocturnal insects: A review and synthesis」Ecology and Evolution, 2018年
- Longcore, T. ・Rich, C.「Ecological light pollution」Frontiers in Ecology and the Environment, 2004年
- 環境省『光害対策ガイドライン(改訂版)』(屋外照明の上方への光もれを抑える考え方について)
※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。夜間の観察は、明るい時間に下見をしたうえで、交通のある場所を避け、安全な場所で行ってください。