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くらし☆解説

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くらし☆解説 「カエルの合唱には法則があった」

谷田部 雅嗣  解説委員

▽VTR 夏の田んぼ(夜景)⇒ニホンアマガエルup
おなじみの鳴き声ですが
これから夏にかけて聞こえるこの「カエルの合唱」には、規則正しい法則があることが明らかになりました。

くらし☆解説、テーマは「カエルの合唱には法則があった」
担当は谷田部雅嗣解説委員です。
 
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Q1 カエルの合唱で見つかった法則というのはどういうことか

田んぼなどで鳴くカエル。勝手気ままに鳴いているように聞こえるかもしれませんが、数学的な美しい法則にのっとって鳴いていることがわかったんです。
カエルの合唱というと、誰でも聞いたり歌ったりしたことのある音楽がありますね。

▽ドイツ民謡 かえるの合唱♪~  
 
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Q2 輪唱は学校で習いましたが

この歌の元になったのはドイツの民謡です。
ドイツのカエルが鳴く様子を歌ったものです。
昭和22年に作曲家の岡本敏明さんが、訳詞して作られました。
日本語訳とドイツ語の歌詞の内容は同じです。
輪唱という法則にそって歌うことでハーモニーが生まれます。
 
Q3 山や川、田んぼで鳴くカエルの声も、なにか輪唱しているように聞こえるような気もしますが。実際のカエルについて行われたのはどんな研究なんですか?

「カエルの合唱には数学的な法則があった」というタイトルで、論文はイギリスの科学専門誌の電子版に掲載されました。
理化学研究所、東京大学、京都大学などの研究チームが行った研究です。
 
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研究の中心になったのは合原一究さん。
子供のころからカエルなど両生類や爬虫類に興味を持っていました。
数学も得意で、数学を使って動物の行動の行動に隠された法則を明らかにする研究をしています。
研究の対象になったのは、日本を代表するカエルであるニホンアマガエル。
これまでにも、カエルの鳴き声などは研究されてきましたが、自然の中でカエルたちがどのように鳴いているのかは謎でした。
 
Q4 そもそもカエルはなぜ鳴くんですか

アマガエルに限らず、鳴くのはオスだけです。
鳴く理由は、メスをひきつけるための求愛行動であったり、縄張りを主張するためだと考えられています。
 
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実験室でカエルの鳴き声を聞くと…
一匹だと、このように1秒間に数回、規則正しく鳴きます。
数式で表すとこのようになります。
 
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図にすると、円が一回転するごとに1回なきます。
では二匹ではどうなのか。
 
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一匹目のカエルの声に合わせて二匹目も鳴き始めますが…
交互に規則正しく鳴きます。
二つの動きが交互に繰り返され、やはり数式で表現出来る現象です。
お互いが重ならないように互い違いに鳴きます。
 
Q5 なぜ交互に鳴くのか

カエルには耳があるので、当然相手の鳴き声が聞こえます。
自分が鳴いているときには聞こえませんから、相手が鳴いているときには鳴きやみます。
逆に言うと、縄張りを主張する声を聞かせるため、相手が鳴きやんだときに声を出すわけです。
 
Q6 自然の中ではどのように鳴くと考えられるんですか

そこが研究のテーマになります。
たくさんのカエルが自然の中ではどのように鳴いているのか。
交互に鳴くといっても、たくさんいると、二匹だけのようにはいきません。
考えられる鳴き方は・・・
 
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(1) 相手かまわず勝手に鳴く。
 
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(2) 波が伝わるように、次々に隣のカエルが鳴く。
 
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(3) 隣り合った同士が重ならないように、2つのグループに分かれて鳴く。
大きく分けると、この3つが考えられます。
これを確かめるために必要なのは鳴いているカエルの鳴くタイミングと、鳴く位置です。
位置と時間が正確に測定出来なくては確かめられません。
 
Q7 簡単にわかりそうな気がしますが
 
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昼ならカエルの居場所はわかるでしょうが、夜では見えません。
たくさんのマイクを並べて、カエルの声を録音し、分析しようという試みが行われました。
しかし、他のカエルの群れや、動物の声など雑音が多く、鳴くタイミングも、カエルの位置も正確に測定することはできませんでした。
そこで、暗闇の中でも、カエルの鳴く位置とタイミングを正確に知るために開発されたのが、この装置です。
 
Q8 どんな装置なんですか
 
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「音源定位のための音声視覚化デバイス」
アメリカで特許が取得され、日本でも特許公開されています。
難しいですが、「カエルホタル」と命名されています。
簡単に言うと、カエルの声を拾うマイクと、LEDランプがついています。
声の大きさで光の強さが変わります。
カエルが近くで鳴けば強く、遠くで鳴けば弱く光ります。
この装置を田んぼのあぜ道に40㎝間隔で並べ、観察します。
 
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Q9 どんな所で研究が行われたのでしょうか
 
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観察がおこなわれたのは島根県隠岐の島町にある水田です。
棚田になっていて、カエルが田んぼのあぜ道に並んで鳴くので、観察しやすいと考えられました。
カエルホタルの光る様子をビデオカメラで記録します。
映像を分析すると、カエルの鳴くタイミングと位置がわかります。

実際に記録された映像です。
あぜ道に沿って並べられたカエルホタルがカエルの声に合わせて点滅しています。
これで、カエルの合唱を目で確認することが出来ました。
 
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こちらがそのデータです。
赤いほど強く光った場所で、近くにカエルがいます。
 
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40台のカエルホタルで捉えられたカエルは5匹。
鳴くタイミングは2つあります。
二つのグループに分かれて、交互に鳴いています。
規則正しく鳴いていますね。
この結果は数式で表せるほど整然としています。
結合振動子系モデルとして説明できるんです。
 
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Q10 難しい。どんな意味があるんですか

二匹同士の関係が田んぼのあぜ道に並んだカエルに全体及んで、規則正しく交互に鳴いている。
つまり、カエルの群れは隣り合う同士が重ならないように、二手に分かれて、交互に鳴くという数学的な法則が明らかになったんです。
 
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Q11 これが、世界で初めての研究ということですが、これからは
この法則は隠岐の島の水田だけで観察された結果であり、他の田んぼや他の地域で同じかどうかは、調べてみなくては分かりません。

他の種類のカエルの合唱にも法則があるのか。
合原さんたちは、海外でも研究を始めています。
そのカエルを二種類ご紹介しましょう。
 
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まず、オーストラリアの「アカメアメガエル」です。
体の長さが3センチから7センチとやや大柄。
目の周りが赤いのが特徴です。
鳴き声は…
ニホンアマガエルとは違います。
 
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こちらはパナマなど中米に生息する「ツンガラガエル」です。
体の長さは数センチですが、声に大きな特徴があります。
聞いてみて下さい。
 
Q12 声が二種類あるように聞こえます

なぜ、二種類の声を持っているのか。
どのように使い分けるのか。
謎は広がります。
そもそも、カエルが鳴くのが求愛行動や縄張り争いだとしても、自然の中にはヘビやコウモリなど天敵がたくさんいます。
鳴くことは天敵に自分の位置を知らせることになってしまいます。
コウモリやヘビなど他の動物の行動を合わせて分析することで、カエルの合唱の新たな謎が明らかになる日も来るでしょう。
 
Q13 この研究にはどんな意義があったんでしょう

自然を知ることは、学ぶこと。
人間は自然の中からいろいろな法則を見つけ出して学んできました。
カエルはお互いの主張を認めて、交互に秩序正しく鳴くという法則を持っていました。
人間同士ではどうでしょう。
 
<岩渕>
それではもう一度、数学的な法則が見つかったニホンアマガエルの合唱を聞きながらお別れです。

▽VTR ニホンアマガエルup⇒夏の田んぼ(夜景)

 

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