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研究室紹介

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研究室紹介


奈良女子大学理学部情報科学科 高須研究室

高須夫悟

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図 1. 最近書いたモデルの仮定の一つ (Stokke et al. 2007).
私は数理的手法を用いた生物集団の構造と進化に関する研究をしています。鳥学に関しては、大学院修士時代から鳥類の育児寄生いわゆる托卵に関する数理モデル研究を続けてきました。托卵鳥の中でも、ユーラシア大陸域の東端(日本)から西端(イギリス)まで広く分布するカッコウ Cuculus canorus とその宿主の関係は、日本の鳥学者を含めた多くの研究者による数十年の研究の歴史があり、軍拡競争型の共進化のモデルケースとして実証研究と理論研究の両面から注目されています。

fig2
写真 2. 11月末のノルウェー・トロンハイムフィヨルドの昼.
 大学院博士課程在籍時、信州大学の中村浩志先生によるカッコウの托卵の野外調査を 2 シーズンに渡り千曲川河川敷にてお手伝いしたこともあるのですが、学部・大学院時代を含めて数理生物学の研究室に所属していたこともあり、生態学のいわゆるフィールド研究に関する正規の教育を受けたことはありません。なので、フィールド調査には全く自信がありません。また野外の鳥の見分けも自信がありません。シジュウカラとゴジュウカラの区別もおぼつかない程です(ネクタイをしているのがどちらだったでしょうか?)。

fig3
写真 3. 11月末のノルウェー・トロンハイム街中の昼下がり.
 こういう私ですから、鳥学に関しては専ら数理モデルの立場から托卵鳥と宿主の関係に切り込んで行くことを目指しています。数理モデル解析に軸足を置く数理生物学とは、研究対象を仮定に基づく数式モデルとして表現し、モデル解析を通じて設定した仮定の検証、もしくは個々の仮定が絡み合った総体としての振る舞いの理解を目指す研究分野です。生き物を直に取り扱わないので、ある意味、地に足がついていないというか、帰無仮説のような存在、ともいえるかもしれません。しかし、抽象化された仮説を論理的に積み重ねた結果、どのような振る舞いが可能になるのかを知ることは、野外で我々が目にする複雑な現象を理解するために不可欠であると考えます。フィールド研究者が研究対象に関する仮説を立て、それを検証すべくデータ収集・実験を行うように、数理生物学では、仮想的な仮説の帰結を数理的に解明することを目指します。

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写真 4. ハンガリー自然史博物館所蔵のコレクション.
 たとえば、托卵では、1)宿主は托卵を受け入れると自らの適応度が下がる、2)托卵鳥は托卵を受け入れてもらわないと子孫を残せない、という現実系で我々が目にする事実から、3)宿主には托卵排除をする方向への淘汰圧がかかる、4)托卵鳥には托卵を成功させる方向への淘汰圧がかかる、ことが予想され、実際に、卵認識・托卵排除能力を持つ宿主の存在や卵擬態をする托卵鳥の存在が確認されています。この程度のことなら何もわざわざ数理モデルを持ち出すまでもないのですが、宿主と托卵鳥の卵模様が子孫へ受け継がれる遺伝様式(まだよく明らかにされていない)を考えると、はたしてすんなり托卵鳥の卵擬態が進化するのかどうか、等の様々な疑問が生じます。将来的には分子遺伝学の手法を用いて卵模様の遺伝機構を明らかにする必要があるのですが、数理モデルの強みは、卵模様が母系的に遺伝する(雄は無関係)と仮定したモデルと両性が関係すると仮定したモデルの振る舞いを定性的・定量的に示すことができる点にあります。もっとも、モデル解析だけで終わってしまっては、地に足がついていない研究で終わってしまうので、最終的にはモデルで仮定した仮定の検証が必要になります。数理研究であっても、どこかで実証研究との接点をつないでおく事が大切になります。

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写真 5. European Ornithologists' Union 2007 in Vienna.
 学生の頃から私はいろいろな研究者と議論しするのが好きで、国際会議にも(外国に行けるということで)まめに参加し、国内外の托卵研究者と交流を深めてきました。今ではノルウェー、ハンガリー、チェコ、中国の鳥学者と共同研究(モデリング担当)を進めるに至り、定期的な意見交換・モデル解析・現地訪問などで忙しい日を送っています。托卵以外の数理的研究にも取り組んでいるのですが、こと托卵に関しては、托卵研究者との議論を通じて新しいモデルのネタが貯まる一方で、なかなか論文として捌けて行かないという贅沢な悩みもあります。

私が所属する奈良女子大学理学部・情報科学科では、約半分の学部生が大学院に進学し、博士号取得後多くの学生は一般企業や官公庁に職を得ます。そのため私はまだ博士課程の学生を指導したことはありません。ただ、托卵に関する私の数理的研究を知って、これまでスペインとスウェーデンからポストドク研究者が私の研究室に長期滞在したことがあります。当大学は女子大のため、修士課程・博士課程の正規学生は女子に限りますが、学術振興会の特別研究員や学位取得後のポストドク研究生は男子でも正規受け入れが可能です。私の研究室では実証的な鳥学に関する指導や議論はできませんが、数理に関する指導・議論に興味がある方は、長期・短期を問わず是非当研究室にお越し下さい。歓迎します!



受付日 2008.07.30


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東京大学農学生命科学研究科 生物多様性科学研究室

藤田 剛

概要
fig1
写真 1. 衛星追跡の対象種ハチクマ(撮影:中村照男).
その名のとおり、私たちの研究室では生物多様性を研究対象とし、その進化的・生態学的なプロセスの理解と保全を目指した研究を展開しています。対象生物の限定はしていませんが、樋口広芳教授を中心としたグループは、主に鳥類、とくにマガンやコアジサシ、サシバなどの希少種、ツバメやサギ、カワウなど人と関わりの深い種、そしてカモ類やハチクマなどの渡り鳥を題材とし、その生態、系統地理、集団構造、行動、生息地保全などに関わるテーマで研究を進めています。宮下 直(ただし)准教授を中心にしたグループは、生物間相互作用と空間階層をキーワードに、ウシガエルやザリガニ、マングースなどの外来種やシカなど大型哺乳類による生態系インパクトの解明や保全管理のための研究、クモ類の生活史進化に関する研究を行っています。

 アプローチはフィールドワークを主としていますが、系統地理や集団構造解析、血縁度解析のためのミトコンドリア DNA やマイクロサテライト DNA など分子マーカー解析、既存モニタリングデータをもとにした個体群パラメータなどの推定、統計モデルや個体ベースモデルなどのプロセスモデルを使った分布や個体群動態予測などにも積極的に取り込んでいます。生物多様性の理解と保全のためには、まず実際に野外で起こっていることを把握することが重要であり、フィールドデータを最大限集めることに加え、既存のモニタリングデータや分子マーカーなどの情報を最大限活用することも必要だと考えているからです。そして、統計モデルやプロセスモデルは、とくに生物多様性の保全を図る上で、重要な役割を果たすと考えています。

fig2
写真 2. カワウ(撮影:熊田那央).
関連分野
 保全生物学、鳥類学、群集生態学、個体群生態学、進化生態学、行動生態学、系統地理学

構成
 2008 年 8 月現在のメンバーは 35 名。内訳は、教員 4 (下記教員構成を参照)、ポスドク 4、研究生 2、博士院生 7、修士院生 12、学部生 2、スタッフ 4 です。この内、鳥の研究に携わっているのは、教員 3 人 (樋口、藤田、山口) を筆頭に 15 人。大規模な「鳥の研究室」であり、かつ、鳥に拘らずに研究を進めるメンバーとも身近に相互作用できる点が、この研究室の特徴です。

教員

  • 樋口広芳 (教授, http://www.justmystage.com/home/hhiguchi/)
  • 宮下 直 (准教授)
  • 藤田 剛 (助教, http://www.es.a.u-tokyo.ac.jp/bs/staff/go/index.html)
  • 山口典之 (特任助教, http://homepage2.nifty.com/noriyuki/index.html)

  • fig3
    写真 3. 霞ヶ浦周辺でのサギ類の餌動物調査(撮影 片山直樹).
    鳥関連の研究活動
     現在進行中の主な研究活動例を、鳥に関係するものにしぼって紹介しましょう。

    人工衛星による鳥類の渡り経路解明と渡り鳥の感染症拡大への影響評価
     人工衛星を利用した渡り鳥の追跡は、遠く離れた繁殖地と中継地、越冬地、それぞれの重要性を評価するために非常に有効な手段です。樋口教授を中心に進めてこられたこの研究プロジェクトによって、マナヅルやタンチョウ、クロヅル、コウノトリ、サシバなど多くの中・大型鳥類の渡り経路が明らかになり、その生息地保全にも大きく貢献してきました。現在は、猛禽類の中でも生態に不明な点の多いハチクマの渡り追跡や、感染症伝播に関わる可能性のあるカモ類に焦点をあて、大々的に移動追跡を進めています。

     言うまでもなく、鳥インフルエンザなどに代表される感染症問題は、現在の人間社会が直面している最重要課題のひとつです。そして、カモ類などの渡り鳥が、万が一でも感染症拡大に関わる可能性が生じた場合、その渡りや他の移動を通してどう伝播が進む可能性があるのかを解明する手段として、衛星追跡は有効な手段になります。これまで、渡り経路に不明な点の多かった、日本で越冬するカモ類を中心に、渡り中継地や繁殖地を特定するとともに、移動様式や生息地利用様式の定量的解析を進めています。文部科学省や環境省、そして米国地質調査局などから研究費を得て実施されており、昨年からは山口特任助教も加わって一段と解析が進んでいます (詳しくは樋口教授のウェブサイトをご覧ください)。

    fig4
    写真 4. その調査で捕まったアマガエル(撮影 片山直樹).
    農地景観における鳥類の分布決定プロセスと個体群動態
     国土の広大な面積を占める水田景観は、様々な生物の主要生息地として機能していることが、近年の研究によって明らかにされつつあります。水田景観での食料生産と生物多様性保全の両立は、自然環境保全上、最重要かつ緊急の課題として認識され始めています。藤田は、以下に示す院生らの研究成果の一部も踏まえながら、統計モデルと個体ベースモデルによる解析を通して、これらの農地を生息地とするモデル生物としての鳥類の分布決定プロセス解明と、農地などの景観構造がそのプロセスを通してどう個体群動態に影響を及ぼすのか、評価を試みています。

    院生の研究テーマ
     私たちの研究室への進学を検討している鳥学会会員の方たちのために、現在、所属している鳥関連の院生、研究生が進めている研究内容を紹介します。

  • 里山で繁殖するサシバの繁殖生態と生息地保全
  • 南北両半球にまたがって繁殖するコアジサシ亜種 Sterna albifrons sinensis の遺伝的構造と系統地理
  • 農地林で繁殖するアカゲラの営巣場所選択と個体群動態
  • 東アジアにおけるマガン越冬個体群の遺伝的構造と生息地保全
  • ツバメ雛によるベギングの適応的機能
  • 集団営巣地でのツバメのつがい形成・交尾戦略
  • 農地で採食するチュウサギの空間パターンの季節変化とその決定要因
  • カワウの集団ねぐら・営巣地の空間パターンの経年変化とその決定要因
  • カワウの齢査定法の開発
  • 丘陵地に散在する集落でのツバメの営巣場所選択

  •  これらの院生や研究生は、樋口教授を指導教員として研究を進めています。興味をもった方は、まず樋口教授 (higuchi[at]es.a.u-tokyo.ac.jp) に連絡をとり、直接お話されることをお薦めします。もちろん、一緒に研究を進めている藤田 (go[at]es.a.u-tokyo.ac.jp) や山口特任助教 (noriyuki[at]es.a.u-tokyo.ac.jp) への来訪も歓迎いたします。

    大学院入試
    修士課程:説明会は毎年 5 月中?下旬、出願期間は 7 月中旬、試験は 8 月下旬頃に実施。詳細は、農学生命科学研究科のウェブサイトにあります。
    博士課程:前期と後期、年 2 回の募集があります。前期の 1 次試験は 8 月下旬、後期は 2 月下旬。いずれも 2 次試験は 2 月下旬に実施しています (詳しくは、上のサイトを参照)。

    所在
    113-8657 東京都文京区弥生 1-1-1 東京大学本郷キャンパス
    農学部7号館B棟739号室 (樋口)、同732号室 (宮下)
    同2号館別館 466号室 (藤田)、同 464号室 (山口)



    受付日 2008.08.10


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    ダーウィン便り


    ダーウィン便り(10):幾何学おたくのニワシドリ

    江口和洋 (九州大学大学院理学研究院)

    ニワシドリは研究者を楽しませてくれます.よく知られているようにニワシドリの仲間はあずまやという構造物を造って,その廻りにいろいろな飾り物を並べます.有名なのは,アオアズマヤドリの集める青い物.本来はアカクサインコの羽根ですが,人家の近くでは青い洗濯ばさみやストローなどの人工物を集めます.オオニワシドリは,ちょっと違って,カタツムリの貝殻,動物の骨,小石など白または灰色の物をたくさん敷き詰めた上に,緑のガラスや木の実を置きます.緑の飾り物はあずまやの入り口付近の両側に置かれること,飾り物の中では緑のガラス,貝殻などが良く好まれることは,九州大学にいた勝野陽子さんの研究が明らかにしています(鳥学通信第 4 号).今回,私と春山菜央子さん(九大 4 年)はオオニワシドリの色彩選択を調べようとダーウィンに乗り込みました.

     オオニワシドリの色彩選択については,すでに Endler & Day (2006) がクイーンズランドの個体群で実験を行い,灰色,緑,紫,赤系統が好まれる一方で,黄色,オレンジ系統が「嫌われる」ことを示しています.私たちは少し視点を変えて,色物がどこに置かれるかを調べようとしました.自然状態では緑色がよく取り込まれていますが,その他の色物はほとんどありません.Endler たちは緑以外の色物も好まれることを示しているのだから,その他の色が少ないのは生息地にそのような色が少ないためで,あずまやの近くに置いてあげればそれを取り込んで,色に応じて配置するだろうと予想したわけです.ところが事実は論文より奇なりです.

     まず,Endler たちに習って,チョークと木のへらに様々の色を塗って,あずまやの近くに置きました.しかし,赤や黄色はあずまやから遙か遠くへ運ばれて,その他の色は無視に近い状態で,あずまやに取り込まれる物は一つもありません.最初から彼らの結果とは異なって,つまずいてしまいました.それからは苦難の連続で,ホームセンターなどいろいろの店をまわって,さまざまの材質のプラスチックを探しては使って見ましたが,赤,黄色が嫌われることがはっきりするだけで,取り込みは無し.結局,現場で集めた色ガラスと透明ガラスに色を塗った色ガラスのイミテーションで,なんとか取り込みが見られるようになりました.

    fig6
    写真 1. 最初はこのように並べました(写真:春山菜央子).
     実験はまだ進行中です.ここでは,オオニワシドリの個性の豊かさを紹介します.嫌いな色はあずまやから離れたところに運んでいきます.その方向がランダムではなく,個体によって,1?3方向くらいに決まっているようなのです.黄色は 5 m 以上,赤は 2 m 以上離れた所に,水色や紺色はあずまやのすぐ近くに放り出されます.ペーパークロマトグラフを見るようで,黄色はいかにも嫌いという感じがします.ただ運び去るだけではなく,見るのもいやだというように,集めて倒木の下に隠すように置かれることもあります.一方,別のあずまやでは,嫌いな色の傾向は共通していますが,遠くへは運ばず,貝殻の上にさえ無ければよいというように,そのすぐ外に置かれます.

    fig6
    写真 2. オオニワシドリが書いた図形.貝殻上に緑のガラスが手前に向かって引かれ,その左側に紺色のガラスの線が延び,直角に水色の線がつながり,手前に紺色,黄緑,赤のガラスの線が見える.
     その中で,「幾何学おたく」と言えそうな例がありました.実験では色を塗ったガラスの各色を貝殻上に縞状に並べて配置しました.24 時間後に見てみると,好まれる緑以外はすべて外に放り出されていましたが,緑のガラスは並べた時の直線状のままでした.他のあずまやでは,あずまやの入り口に集められるか,外に放り出されるかしますが,ここだけは違いました.それだけではありません.写真を見ていただくとわかりますが,緑の線と平行に紺色のガラスが並べられています.しかも,紺色のガラスの一つ一つがほぼ等間隔で並んでいます.この紺色の線に直角に水色のガラスが並んでいますが,これがまた,ほぼ等間隔です.さらに,水色の線の外側に紺色と黄緑と赤のガラスの線が引かれていますが,このガラスの間隔もほぼ等間隔です.最初はどのガラスも貝殻上に置きましたから,緑以外はすべてニワシドリが並べたものです.緑だけに手をつけなかったことにも,彼の強い意志がうかがわれます.さらに,このあずまやでは,他の色の組み合わせを使った前日の実験では,ガラスを矩尺状に直角に並べた線を 2 つ平行に描いていました.このオスは幾何学を楽しんでいるのだという妄想が起きても当然だと思いませんか.

     オオニワシドリは本当に面白いですよ.誰か,一緒に研究をしませんか?



    受付日 2008.07.27


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    編集後記


     鳥学通信第 21 号をお届けします。今号から、鳥の研究ができる大学の研究室や、鳥類の研究者が在籍している研究機関などを紹介する「研究室紹介」という新企画をスタートしました。大学、大学院への進学や就職を考えている若い皆さんの参考になれば幸いです。トップバッターとして、奈良女子大学理学部情報科学科の高須さんと、東京大学生物多様性科学研究室の藤田さんにそれぞれの研究室をご紹介いただきました。今後、シリーズとして続けていきたいと考えていますのでご期待下さい。(編集長)



     鳥学通信は、皆様からの原稿投稿・企画をお待ちしております。鳥学会への意見、調査のおもしろグッズ、研究アイデア等、読みたい連載ネタ、なんでもよろしいですので会員のみなさまの原稿・意見をお待ちしています。原稿・意見の投稿は、編集長の百瀬宛 (mailto: ornith_letterslagopus.com) までメールでお願いします。
     鳥学通信は、2月,5月,8月,11月の1日に定期号を発行します。臨時号は、原稿が集まり次第、随時、発行します。







    鳥学通信 No.21 (2008年8月11日)
    編集・電子出版:日本鳥学会広報委員会
    百瀬 浩 (編集長)・山口典之 (副編集長)・
    天野達也・染谷さやか・高須夫悟・東條一史・時田賢一・和田 岳
    Copyright (C) 2005-08 Ornithological Society of Japan

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