高校生物 縄張りと群れ—個体間の関係を利益と費用の両面から説明する｜武蔵野個別指導塾

採餌と見張りの自作資料を比べ、縄張りの防衛費用や群れの個体別の利益を、順位と協同の条件から検討します。

よくあるのは、高校生が「群れれば全個体の利益が必ず増す」と書く場面です。仲間が多ければ捕食者を見つけやすいかもしれませんが、同じ餌を取り合う相手も増えます。群れの外と内、さらに群れの中の個体どうしを比べると、同じ行動がそれぞれに及ぼす影響は同一とは限りません。縄張りを守る行動や順位関係も、誰が何を得て何を負担するかを分けて考えます。

問題で区別したいこと

まず、ある場所に集まっているという観察と、個体間にどのような関係があるかという解釈を分けます。餌が集中した場所には、互いに協力しなくても個体が集まることがあります。集まったという事実だけから、協同している、あるいは全員の繁殖が有利になった、とまでは言えません。

次に、縄張りを持つことと、群れを作ることを単純な優劣で並べないことです。縄張りでは資源の利用を守れる可能性がある一方、侵入者への対応には時間やエネルギーが必要です。群れにも見張りなどの利益と、餌の競合などの費用があります。問われた条件で比較すべき相手を特定し、どの利益と費用が資料に示されているかを見ます。

最後に、資料から読める差と、その原因を区別します。例えば群れの個体の平均採餌量が大きくても、群れそのものが原因とは限りません。餌の豊富な場所に群れができた可能性もあるためです。条件をそろえた比較や、別の説明を排除するための観察が必要です。

縄張り・順位・群れをつなぐ

同種の個体の間には、資源や繁殖の機会をめぐる関係があります。縄張りは、個体または群れが他の個体の侵入を排除するなどして守る一定の空間です。行動圏はふだん活動する範囲で、他個体のものと重なり得ます。単に行動した範囲が記録されたことと、そこを防衛していたことは別です。防衛行動の相手や範囲を観察する必要があります。

図1のように、縄張りでは餌や繁殖場所への接近を守る利益が考えられます。一方、見回りや威嚇、争いは時間やエネルギーを要し、傷つく危険も伴います。守れる資源が乏しいときや、防ぐ相手が多すぎるときには、防衛の費用が利益を上回る場合も考えられます。縄張りの有無だけから差を断定せず、資源の分布と防衛の負担を調べます。

図1は関係を整理した自作の模式図です。矢印はそれぞれの関係から検討する項目を示し、利益が必ず費用を上回るという意味ではありません。餌を守れた量と見回り時間は単位が異なりますから、数値をそのまま引き算して総合利益とすることもできません。

順位は、同じ集団の個体どうしで争いの結果や資源への優先的な接近に一定の順序が見られる関係です。順位が形成されると、毎回激しく争わずに相手を避けることもあります。ただし上位個体が常にあらゆる資源を獲得するとは限らず、順位の安定性や場面による違いも確認します。低順位個体には待機や餌を得にくい費用があり得ます。争いが減ることと、各個体が同じ利益を受けることは別の話です。

群れは複数の個体がまとまって生活する状態です。捕食者の発見、採餌、繁殖などに関わる利益が生じる場合があります。例えば複数個体の見張りで捕食者を早く発見できれば、各個体が採餌に使える時間が増える可能性があります。反対に、餌の奪い合いや病原体が伝わる機会の増加などは費用になり得ます。どちらが強いかは餌や捕食者などの条件によって変わります。

協同は複数個体の行動が組み合わさることで、採餌や防衛などに関わる結果が生じることです。共同で見張る場合も、個体ごとの負担は同じとは限りません。行動の結果として誰の生存や繁殖にどのような影響があるかを調べて初めて、利益と費用を個体ごとに論じられます。行動の神経機構はここでは扱いません。

基本例題と標準例題

以下の表は、考え方を調べるために作った資料です。実際の測定結果ではありません。数値は指定した条件での時間や回数を表し、集団全体の繁殖成功を直接示すものではありません。

基本例題

同じ長さの観察時間をとり、ある個体が単独のときと群れにいるときの行動を比べました。採餌は単独で24分、群れで30分、見張りは単独で12分、群れで6分でした。各時間の群れから単独を引いた差を整数の分で求め、この資料から言える変化を述べてください。時間の内訳には他の行動もあります。

図2のように、まず同じ行動どうしを比較します。矢印は単独から群れへの比較方向を示し、個体が必ず群れに移ることを示すものではありません。

採餌の差は30 − 24 = 6分、見張りの差は6 − 12 = -6分です。この個体については群れの条件で採餌時間が6分長く、見張り時間が6分短いと読めます。差を戻すと24 + 6 = 30分、12 − 6 = 6分となり、表の値に一致します。図2の数値も同じ対応です。

ただし、採餌時間が長いことは摂取量や繁殖成功が必ず増える証拠ではありません。餌の量や質、単位時間当たりの獲得量が不明だからです。他の個体についても測っていないので、群れの全個体に同じ差があるとは言えません。観察時間の合計が各条件で等しいという条件も、時間を直接比較するために必要です。

標準例題

同じ期間に、同種の個体AとBがそれぞれ得た餌の量を自作資料として示します。単独ではAが8単位、Bが7単位です。群れではAが11単位、Bが5単位でした。群れの値から単独の値を引いた各個体の差と、2個体の合計の差を整数の単位で求め、群れが全個体に利益を与えたと言えるか説明してください。餌の単位はこの資料内で共通です。

Aの差は11 − 8 = 3単位、Bの差は5 − 7 = -2単位です。合計では単独が8 + 7 = 15単位、群れが11 + 5 = 16単位なので、差は16 − 15 = 1単位です。別の求め方は個体別の差を加える方法で、3 + (-2) = 1単位となります。

元の条件に戻すと、Aは8 + 3 = 11、Bは7 − 2 = 5単位で、群れの合計は16単位です。合計は増えても、Bの獲得量は減っています。この餌量を利益の指標とする限り、全個体の利益が増したとは言えません。さらに餌量以外の防衛や傷の費用は記録されていないため、総合的な利益まで判定することはできません。

平均との差を求める場合も、2個体が同じ期間に得た値として扱います。単独の平均は(15)/(2) = 7.5単位、群れの平均は(16)/(2) = 8単位で、差は0.5単位です。平均の増加は個体別の増減を隠すため、両方を示すと説明が明確になります。

発展例題：見張りの差をどう調べるか

同じ種の個体について、餌の量と観察時間をそろえた複数の場所で単独と群れを比較する計画を考えます。資料上の1回の比較では、単独の見張り時間が18分、群れの個体の平均が10分でした。別の場所では、それぞれ14分と13分でした。各場所で単独から群れを引いた差を整数の分で求め、この2組から言えることと、群れが差の原因であると結論するために不足することを述べてください。

差は順に18 − 10 = 8分、14 − 13 = 1分です。群れの値に差を加えると10 + 8 = 18、13 + 1 = 14分となり、元の単独の値に戻ります。どちらの組でも群れの平均見張り時間は短いものの、差の大きさは異なります。これを折れ線などに示すなら、横軸に場所、縦軸に見張り時間を分で取り、同じ場所の2条件を比べます。場所の並びは時間の経過ではないため、線の傾きを時間変化と読んではいけません。

差が出た理由は、この2組からは確定しません。捕食者の現れやすさ、隠れ場所、個体の状態が条件間で違えば、それらも見張り時間に影響し得ます。可能なら群れの大きさ以外の条件をそろえ、場所や時間帯を変えて反復します。観察者が行動を分類する基準を先に定め、同じ基準で記録することも必要です。実際の捕獲や放逐の手順ではなく、資料と観察計画の比較として考えます。

それでも個体が自分で群れに入る場合、もともと警戒行動の異なる個体が条件ごとに偏る可能性があります。同じ個体を両条件で比べる設計は個体差を減らす助けになりますが、順序や時刻の影響は残ります。複数の順序と反復を設け、測定できなかった要因も結論に添えます。平均との差だけで全員の負担を判断せず、個体ごとの記録も調べます。

誤答を直す：平均と個体を混同しない

「群れの平均採餌量が増えた。したがって、群れのどの個体も得る餌が増えた」という答案を考えます。前半が資料に合っていても、後半は個体別の変化を確かめていません。図3のように、平均の比較と個体ごとの比較は問いが違います。

図3の矢印は確認すべき順序であり、平均から全員の増加が導かれるという意味ではありません。標準例題では合計も平均も増えましたが、Bの餌量は減りました。直すなら「この2個体の平均餌量は増えたが、Bは減った」と、比べた指標と対象を限定します。

別の誤りは、群れにいる個体の見張りが短いとき、「協同によって短くなった」と直ちに原因を決めることです。比較した場所の危険度が異なる可能性を残しています。記述では観察された差を書いた後、群れの効果という仮説と他の要因を区別します。反復しても各条件が同じ場所や時刻に偏れば、偏りは消えません。

縄張りについても「守る場所が広いほど必ず得をする」とは限りません。広い範囲には多くの資源が含まれ得ますが、巡回や侵入者への対応も増え得ます。面積と獲得資源、防衛に費やした時間を別々に記録し、同じ期間で比較します。防衛費用を測っていない資料では、有利さの総合判定を保留します。

練習：条件を読み替える

次の資料はすべて自作です。量の単位は各問の中で共通とし、期間は各比較の条件間で等しいものとします。

1. 個体Cの採餌時間は単独で16分、群れで21分でした。群れから単独を引いた差を整数の分で求め、これだけから餌の摂取量が増えたと断定できるか答えてください。
2. 個体DとEの餌量は、単独ではそれぞれ9、12単位、群れではそれぞれ6、18単位でした。個体別と合計の差を群れから単独を引いて整数で求め、全員の餌量が増えたか答えてください。
3. ある場所で同種の個体が集まっていました。集まったことだけを根拠に協同があると断定できない理由を、資源の分布に触れて述べてください。
4. 縄張りを防衛する個体について、同じ期間の獲得餌量が場所Pで20単位、場所Qで28単位でした。防衛に費やした時間はPで2分、Qで9分です。Qの獲得餌量の差と防衛時間の差をそれぞれPとの差として整数で求め、総合的な有利さを決められるか説明してください。
5. 群れの見張り時間を調べる資料で、捕食者の少ない場所は群れ、多い場所は単独として比べました。群れの見張り時間が短かった場合、原因を確かめるための比較の改善を1つ述べてください。

練習の答えと考え方

1. 差は21 − 16 = 5分です。16 + 5 = 21分と元に戻ります。時間当たりに得る餌の量が不明なので、摂取量の増加は断定できません。
2. Dは6 − 9 = -3単位、Eは18 − 12 = 6単位です。単独の合計は21単位、群れの合計は24単位なので差は3単位です。個体別の差を加えても-3 + 6 = 3単位です。9 − 3 = 6、12 + 6 = 18と戻せます。Dは減っており、全員の増加ではありません。
3. 餌が一部に集中していれば、個体がそれぞれ餌を利用する結果として集まる可能性があります。互いの行動が組み合わさっているかは別に観察する必要があります。
4. 餌量の差は28 − 20 = 8単位、防衛時間の差は9 − 2 = 7分です。20 + 8 = 28、2 + 7 = 9と戻ります。Qでは餌量も防衛時間も大きいものの、異なる単位を直接差し引けず、他の費用も不明なので総合的な有利さは決められません。
5. 捕食者の現れやすさが近い場所で単独と群れを比べる、または場所ごとに両条件を反復して比べます。元の資料では場所の危険度と群れの有無が重なっているため、どちらが差に関わるか分離しにくいからです。

覚えておくこと

• 縄張りは防衛される空間であり、資源を守る利益と防衛の費用があります。
• 順位や群れの影響は、個体や条件によって異なります。
• 協同の可能性は集合の観察だけで断定できません。
• 平均の差と個体ごとの差を分け、原因は比較条件を吟味します。

つまずきを見つけるには

答案の「有利」という語に線を引き、誰にとって、どの指標が、何と比べて有利なのかを書き足してみます。群れの平均と個体別の変化を表に分けると、平均の上昇から全員の上昇へ飛躍した箇所が見えます。縄張りなら資源の獲得と防衛の負担を左右に置き、資料のない側を空欄のままにして判断の限界を示します。

個別指導では、描いた矢印が観察された差を表すのか、原因の仮説を表すのかを説明してもらい、比較条件と照合します。数値を使う場合は差を元の値に戻し、単位と期間も確かめます。個体間の関係は、得たものと負担したものを同じ条件で追うことで具体的に読めます。