ニホンアマガエルの多体系発声行動に関する数理物理学的および生物行動学的研究

日本树蛙多系统声音行为的数学和生物行为研究

基本信息

批准号：
08J00608
负责人：
合原一究
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

平成22年度は、主にアマガエル3体系に関する実験・数理研究を行い、査読付き学術論文として公表した(Phys.Rev.E, 83, 031913 (2011))。我々は先行研究において、オスのニホンアマガエル2匹は交互に逆相同期して鳴く傾向があることを報告している。本論文においては、まずアマガエル2体系の逆相同期発声行動を説明する2次の高調波の影響を考慮した振動子モデルを導入し、それを3体系に拡張することでアマガエル3匹の同期発声行動を理論的に予測した。この際、2次の高調波の影響の大きさを表すパラメーターと3組の内1組のカエル同士の相互作用の大きさのパラメーターの2つを変化させて、振動子モデルにおける同期状態の変化を調べる分岐解析を行った。次に、3匹のアマガエルを使った行動実験を行い、理論的に予測された三相同期状態や1:2逆相同期状態が実際に観測されることを示した。この際、録音データに対して独立成分分析法を用いた時系列データ解析を行うことで、個々の同期状態の安定性を定量的に解析した。他方で、音声可視化デバイス「カエルホタル」を用いたフィールド調査を行い、実際の水田でアマガエルの空間配置と発声タイミングを検出できることを示した。今後の課題としては、このフィールド調査方法の拡張およびアマガエル多体系の振動子モデルとしての理論解析を予定している。これらの研究成果を査読付き上述の学術論文1件の他、国内会議9件および国際会議2件におけるポスター・口頭発表として公開した。

2010财年，我们主要对三个树蛙系统进行了实验和数学研究，并将其作为同行评审的学术论文发表（Phys.Rev.E, 83, 031913 (2011)）。在之前的一项研究中，我们报道了两只雄性日本树蛙倾向于交替、反相同步地叫声。在本文中，我们首先引入考虑二阶谐波影响的振荡器模型来解释两个树蛙系统的反相同步发声行为，然后将其扩展到三个树蛙系统以产生理论上预测了三只树蛙的行为。此时，通过改变两个参数来改变振荡器模型中的同步状态：表示二次谐波影响大小的参数和表示我们执行的三对青蛙之一之间相互作用大小的参数。进行分叉分析以进行调查。接下来，我们用三只树蛙进行了行为实验，结果表明理论上预测的三相同步状态和1:2反相同步状态实际上是可以观察到的。此时，通过对记录的数据进行使用独立分量分析的时间序列数据分析来定量分析每个同步状态的稳定性。另一方面，我们使用音频可视化设备“青蛙萤火虫”进行了实地调查，结果表明可以检测实际稻田中树蛙发声的空间排列和时间。未来，我们计划扩展这种实地调查方法，并对树蛙作为振荡器模型进行理论分析。这些研究成果发表在上述同行评审的学术论文中，以及在9个国内会议和2个国际会议上的海报和口头报告。