面白い!南極ペンギンに小型カメラ、ペンギン目線で生態解明|国立極地研究所・渡辺助教の研究チーム、この研究分野で世界を日本がリードしていくことになりそう…

南極の野生のペンギンの背中に小型カメラを取り付けて、その行動をペンギンの目線で撮影するという世界でも例のない調査に国立極地研究所の渡辺佑基助教の研究チームが成功したという。 「面白い!」と言ってはカメラを装着されたペンギンには失礼ではあるが、この研究成果は科学雑誌の「アメリカ科学アカデミー紀要」に22日掲載されている。 海洋動物の研究では世界的に知られるアメリカ、カリフォルニア大学のダニエル・コスタ教授は「..今後はこの研究分野を日本がリードしていくことになるのではないか」といっている。 では、この成果を伝えるニュース記事――

ペンギン目線カメラで生態解明1ペンギン目線カメラで生態解明
(NHK 1月22日6時14分)

地球温暖化が南極の生き物の生態にどのような影響を及ぼしているか、解明する手がかりにしようと、野生のペンギンの背中に小型カメラを取り付けて、その行動をペンギンの目線で撮影するという世界でも例のない調査に日本の研究チームが成功しました。

調査を行ったのは、国立極地研究所の渡辺佑基助教の研究チームで、調査結果をまとめた論文が科学雑誌の「アメリカ科学アカデミー紀要」に22日、掲載されました。
ペンギン目線カメラで生態解明2研究チームは、3年前からおととしにかけて南極に滞在し、アデリーペンギンと呼ばれる野生のペンギン14羽の背中に直径2センチの超小型カメラを取り付けて、その行動をペンギンの目線で撮影しました。
ペンギン目線カメラで生態解明3そしてカメラを回収して映像を確認したところ、ペンギンが時速10キロ前後のスピードで南極の氷の下の海域を泳ぎ回り、俊敏な動きで餌をとる様子が写っていました。 この映像によって、アデリーペンギンが、南極の氷のすぐ下の海域に生息する魚とオキアミを主な餌としていることが改めて確認できたということです。

研究チームでは、地球温暖化などの影響で南極の氷がとけて失われると餌の魚が少なくなり、ペンギンが生息できる範囲が狭まってしまうおそれがあることが分かったとしています。 野生のペンギンにカメラを取り付けての撮影に成功したのは世界で初めてだということで、研究チームではこの手法をほかの生物にも応用したいとしています。

● 渡辺助教“ものすごいスピードで驚いた”

研究を行った国立極地研究所の渡辺佑基助教は、「私たちが陸で見ているのはペンギンの世界のごく一部にすぎず、実際には水の中でものすごいスピードで泳ぎ回り、餌を食べていることが分かって驚いた。まさに水の中を飛んでいるかのようだ。今後はこの手法をほかの動物にも応用して、地球温暖化が生物に与える影響について調べてみたい」と話しています。
ペンギン目線カメラで生態解明4● “海洋動物研究のお手本となる成果”

アメリカ西海岸などに生息するゾウアザラシの研究を行い、海洋動物の研究では世界的に知られるアメリカ、カリフォルニア大学のダニエル・コスタ教授は「今回の研究は、これまで私たちがデータから推測していたものを、映像という目に見える形で明らかにしたことに大きな意義がある。今後の海洋動物研究のお手本となるような成果で、今後はこの研究分野を日本がリードしていくことになるのではないか」と話しています。
ペンギン目線カメラで生態解明5
米科学雑誌の「アメリカ科学アカデミー紀要」に22日掲載されているということなので、さっそく「アメリカ科学アカデミー紀要」の電子版 PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) http://www.pnas.org/ を調べてみたが、まだ”Abstract”(要約)は掲載されていなかった。 後日、掲載されてからキャプチャしよう…
ペンギン目線カメラで生態解明6

【PNAS更新情報 2013-1-30】
「アメリカ科学アカデミー紀要」の電子版PNASを確認したところ発表論文の”Abstract”(要約)掲載を確認した。 以下のように掲載されている――

Linking animal-borne videohttp://www.pnas.org/content/early/2013/01/16/1216244110.abstract

なお、上記リンク末尾に Supporting Information (支援情報)へのリンクが掲載されている http://www.pnas.org/content/suppl/2013/01/16/1216244110.DCSupplemental このリンクへ行くとPDF版の支援情報と撮影された動画(MOV形式)へのリンクが掲載されているが、下記にそれを抜粋――


この研究成果のことをもう少し知りたいので「国立極地研究所」のサイトに行ってみた http://www.nipr.ac.jp/。 おお、Topics に「生物圏研究グループ 渡辺佑基助教と高橋晃周准教授の論文がPNASで出版されました。ペンギンにとりつけたビデオロガーの動画も配信中」とあるではないか。 さっそくそのサイトを調べてみると実写動画が3本公開されている、このリンク行ってみてください http://www.nipr.ac.jp/info/notice/20130122penguin/index.html

一応、そこで発表されている内容を転載すると――

「ペンギンにビデオカメラをつけて海中のエサ取りを観察」

情報・システム研究機構国立極地研究所(所長:白石和行)は、南極のアデリーペンギンに小型ビデオカメラをとりつけることにより、ペンギンが海中でエサをとる様子をペンギンの視点から観察することに成功しました。ビデオカメラで観察したエサ取りのタイミングを、同時に記録したペンギンの頭の動きと照合することにより、頭の動きだけからエサ取りの行動を検出できることがわかりました。長時間にわたって記録した頭の動きを分析することより、ペンギンがいつ、どこで、どのようなエサを捕えていたかを初めて把握することができました。

研究の背景

動物の生態をよりよく理解するためには、どんなエサをいつ、どこで、どのくらい食べたかを調べる必要があります。獲得したエサの質や量によって動物の健康状態あるいは生死が決まるからです。そのため、野生動物がエサをとったタイミングやエサの種類を長時間にわたって記録する手法が今までにいろいろと試されてきましたが、なかなかうまくいきませんでした。

たとえばもっとも直接的な方法として、動物の背中にビデオカメラをとりつけ、動物の視点からエサ取りを観察するやり方が試されました。しかし、ビデオカメラはメモリーや電力の消費量が大きいため、動物の背中につけられるくらいまで小型化すると、たった数時間しか記録できませんでした。

あるいは別の方法として、動物の頭の動きや胃の中の温度など、エサをとったタイミングに合わせて変動するデータを記録するやりかたが試されました。この手法ならビデオと違って長時間の記録が可能でしたが、データが本当にエサ取りのタイミングに対応しているのかどうか、疑問が残りました。

そこで本研究では、最新のバイオロギング技術を使い、小型ビデオカメラと頭の動きの記録計の両方をアデリーペンギンにとりつけました。一目瞭然だけど短時間しかもたないビデオカメラと、長時間もつけれど間接的でしかない記録計が、お互いの短所を補うかたちで機能するようにしました。

研究の内容

第52次日本南極地域観測隊において、2010年12月から2011年2月にかけ、昭和基地の近くにある袋浦と呼ばれるアデリーペンギンの営巣地で調査を実施しました。14羽のペンギンに防水テープを使って小型ビデオカメラを背中に、頭の動きの記録計を頭にそれぞれとりつけ、数日後に回収してデータを集めました。

まず、ビデオ映像を確認したところ、オキアミや魚を捕えるシーンが多数映っていました(図1、2、3)。魚はほとんどがボウズハゲギスという種類でした。この魚はいつも海氷のすぐ下を泳いでいる変わった生態の持ち主です。ペンギンは約85分の記録時間の間にオキアミを244匹、あるいは氷の下のボウズハゲギスを33匹も食べていました。オキアミの群れに遭遇したときは目にもとまらない速さで1秒あたり2匹も捕えていました。

次に、ビデオ映像で確認したエサ取りのタイミングを頭の動きのデータと照合したところ、両者はよく一致しました(図4)。ペンギンがエサを捕まえるときは必ず頭を強く振るので、そのシグナルが記録されていたわけです。ビデオがなくても頭の動きだけからエサ取りの行動を検出できることがわかりました。

そして最後に、数日間にわたるデータ全体からエサ取りの行動を検出することにより、ペンギンがいつ、なにを、どのくらい捕えていたかを把握することができました。一回の潜水中に捕獲したオキアミの数はばらつきがとても大きく、べき乗分布と呼ばれる統計モデルで表されました(図5)。これはペンギンにとってオキアミは当たり外れの大きい、予測の難しいエサであることを示しています。いっぽう氷の下のボウズハゲギスは、一回の潜水中に捕えた数のばらつきが少なく、安定したエサ資源であることがわかりました。

このようにビデオカメラと行動記録計の両方をペンギンにとりつけ、(1)ビデオで観察し、(2)ビデオと行動記録を照合し、(3)行動記録の全体からエサ取りを検出する、という3段階を踏むことによって、ペンギンがいつ、なにを、どのくらい食べていたのかを初めて明らかにすることができました。

今後の展望

南極のアデリーペンギンにとって、ボウズハゲギスはオキアミと違っていつも安定して捕えることのできる貴重なエサ資源であることがわかりました。近い将来、気候変動とともに海氷の張り出し具合が変化すれば、そのすぐ下に居つくボウズハゲギスの分布も変化し、それはそのままアデリーペンギンの生存率にも影響を与えかねません。今回のような調査を長期間にわたって継続することで、ペンギンと環境との関わりを明らかにし、将来の変化を予測することが可能になると期待されます。

また、ビデオカメラと行動記録計とを組み合わせる本研究の手法は、ペンギンに限らずいろいろな動物に応用が可能です。野生動物がどのような環境のもと、どんなエサをどれくらい食べていたかを調べることで、動物の生態をよりよく理解するだけでなく、動物が環境に与える影響をも評価することができると考えられます。

発表論文

この成果は米国科学アカデミー紀要(PNAS)に掲載されました。

論文タイトル

Linking animal-borne video to accelerometers reveals prey capture variability

著者

Yuuki Y. Watanabe1 and Akinori Takahashi1
1 National Institute of Polar Research

よーく調べてみると、National Geographic http://http://nationalgeographic.jp のサイトで詳細記事が掲載されていた TOP>Webナショジオ>南極なう!> 特別編 渡辺佑基「ペンギンカメラでついに大発見!」、1ページだけ転載する。 後はこのリンクから http://nationalgeographic.jp/nng/article/20130121/337617/index.shtml ――

特別編 渡辺佑基「ペンギンカメラでついに大発見!」
(第53次南極観測隊員 渡辺祐基/田邊優貴子)

「南極なう」の最終回でペンギンの調査の成果を発表できたときにはぜひとも紹介したいと書いたけれど、そのときがきました! ペンギンにビデオカメラをとりつけて海中のエサ取りを観察したという論文が1月22日付で「米国科学アカデミー紀要(PNAS)」に掲載された。PNASは多くの研究者にとって憧れの権威ある科学雑誌であり、私なんかに手が届くはずがないと思っていたので(おそらく駄目だろうと思いながら投稿したのである)、正直いってうれしくてしょうがない。そこで今回はうれしさにまかせて「南極なう」の特別編。論文の内容をできるだけわかりやすく紹介したいと思う。
ペンギン目線カメラで生態解明7論文のタイトルは「Linking animal-borne video to accelerometers reveals prey capture variability」。日本語に訳すと「動物装着のビデオと加速度計をリンクさせることによりエサ取りのバリエーションがわかる」となり、何だか緊張感に欠けた感じになってしまうが、英語としてはカッコいい渾身のタイトルをつけたつもりである。ともあれこの論文では、南極のアデリーペンギンに小型ビデオカメラと行動記録計の両方をとりつけ、ふたつの情報をうまくリンクさせることにより、ペンギンがいつ、どこで、どんなエサを捕えていたかを明らかにすることができた。

この論文の最大の意義は、野生動物のエサ取りの行動を初めて長時間にわたってモニタリングできた点にある。

野生動物がどんなエサをどれだけ食べたかは、健康状態あるいは生死を決定するとても重要な情報なので、なんとかそれを連続的に記録しようと過去20年以上にわたりいろいろな手法が試されてきた…..


オトットト~、アデリーペンギンの話を忘れていた――

ペンギン目線カメラで生態解明8アデリーペンギン ☛ (学名:Pygoscelis adeliae)は、ペンギン科・アデリーペンギン属に分類されるペンギンの一種。中型のペンギン。南極大陸で繁殖するペンギンはこの種とコウテイペンギンのみである。 種名は、1840年に南極に上陸したフランス人探検家デュモン・デュルヴィルの妻・アデリー (Ad?lie) への献名で、彼が上陸した場所はアデリーランドと名付けられ、そこで発見された本種にもアデリーの名が付けられた。 体長60-70cm、体重5kgほど。羽毛は腹側が白く、頭部と背中側が黒いが、目の周りには白いアイリングがある。足はピンク色をしている。くちばしの根元から先端近くまで羽毛でおおわれているのも特徴で、くちばしが短いように見えるが、口を開けると目の前まで開く。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82
%A2%E3%83%87%E3%83%AA%E3%83%BC
%E3%83%9A%E3%83%B3%E3%82%AE%E3%83%B3

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