ミツバチ ダンス。 人間以外の動物も「言語」を持っているのか?

ミツバチの世界 個を超えた驚きの行動を解く

ミツバチ ダンス

玉川豆知識 No. 58 ミツバチのダンスと布団蒸し殺法 1. ミツバチ研究の始まり 玉川大学と玉川学園は、多摩丘陵という恵まれた環境を生かして自然を学びの題材にしてきました。 中でも歴史とユニークさを誇るのは、ミツバチの研究です。 戦後の食糧難時、甘味食品への関心は高く、日本各地でミツバチの飼育熱が起きていました。 そのような状況の中、ミツバチの花粉媒介を利用した果樹類の増産に挑戦すべく、1950(昭和25)年、農学部の岡田一次教授によって、玉川のミツバチ研究は始まりました。 やがて1979(昭和54)年、国内外の諸研究機関との交流と国際的な貢献を目的に、日本で唯一のミツバチに関する総合研究機関として、ミツバチ科学研究所(現:ミツバチ科学研究センター)を設立しました。 以来、ミツバチ科学研究所はアジアの養蜂を牽引し、世界に研究成果を発信し続けてきました。 1980(昭和55)年には『ミツバチ科学』という機関誌を創刊し、ミツバチ関係の研究論文や解説、学会報告ならびに紀行文などを掲載しています。 あるミツバチが、蜜をたくさん取れるいい場所を見つけたとします。 そのミツバチは巣に帰ると興奮して8の字型にダンスを踊ります。 すると周りのハチがそれに興味を示し、情報を得ようとします。 情報は、この8の字の中心部分を進む時に発信されます。 この時、翅を震わせる羽音が250Hz。 ピアノの真ん中の「ド」より1オクターブ低い「ド」の音です。 1秒間に250回の振動で、1kmを1秒に置き換えて、情報表現しています。 そして、方向を教えるには「太陽コンパス」を使います。 巣板上でダンスの8の字の中央線の方向が重力場に対する軸から30度右に傾いていたら、飛び立ったとき、太陽から右30度の角度で、目的地に飛んでいきます。 このようにミツバチの8の字ダンスは、巣にいる仲間たちに蜜や花粉などがある場所をしらせる情報伝達手段となっています。 このコンテンツを見るためにはJavaScriptを有効にしてください。 Please enable JavaScript to watch this content. 黄色い個体が8の字ダンスを踊り、周りのハチが餌場情報(方角と距離)を受け取る。 オオスズメバチはニホンミツバチの巣をみつけると餌場マークフェロモンを出し、周囲の木などにこすりつけ、仲間を集めて攻撃してきます。 ニホンミツバチはこれに対する対策を講じるためにフェロモンを察知すると、巣を出たり入ったりしてオオスズメバチをおびき寄せます。 そして、1匹のオオスズメバチが巣に入ってくると待ち伏せていた500匹にものぼるニホンミツバチの働き蜂がいっせいに飛びかかり、巨大な球を作ってオオスズメバチを中に閉じ込め、胸の筋肉を震わせ発熱します。 これを「布団蒸し殺法(熱殺蜂球)」と名付けました。 この習性は本学の小野正人教授が発見。 1987年にスイスの国際誌に発表され、フェロモンなどが関与するメカニズムの解明とともに、1995年イギリスの科学誌『ネイチャー』に掲載。 その後、大きな反響を呼び、世界各国のメディアで紹介されました。 多岐にわたった研究や活動 -ミツバチの研究を通して社会に貢献する- 玉川のミツバチに関する研究や活動は多岐にわたります。 例えば、脳科学研究とコラボして、ミツバチの遺伝子・脳の研究を行っています。 幼稚園児や小学生を対象に開かれるサマースクールの体験学習において、ミツバチの観察やハチミツの採取などを通して、子供たちに生物に対する親しみを感じてもらう活動なども実施しています。 近年、ミツバチの天敵であるスズメバチは、人に危害を与えることから駆除が行われています。 しかし、スズメバチが人に攻撃するのは、人間が自然と生物に関わるバランスを崩したことが起因しています。 玉川のミツバチ研究では、目先の利害だけにとらわれず、生物のネットワークを理解し、さまざまな生物と共存・共生していく感覚を養っていくことが大切なことを発信し、これからも生物の多様性と持続可能な環境を考え、社会に貢献する活動を続けていきます。

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ミツバチのダンスコミュニケーションの原理

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その一つが仲間の働き蜂に花の場所を教える「尻振りダンス」です。 シッポを振りながら踊る「尻振りダンス」は驚くほど正確なもので、人間の目にも見えますし、ダンスの意味を理解すれば我々もちゃんと花のある場所に行けるほどです。 これを発見したのはドイツのカール・フォン・フリッシュ博士で、博士はこの功績で1973年にノーベル賞を受賞しています。 尻振りダンスで、花の方向と距離を伝える働き蜂 ミツバチの"言葉"を発見したフリッシュ博士 円形ダンス 8の字ダンス ぐるぐる円を描いて踊るだけの単純なダンスで「円形ダンス」と呼ばれています。 円形ダンスは、花が100m以内にある時に行われ、「近くに蜜を出す花が咲いているよ。 みんなで蜜を集めに行こうよ」という意味になります。 花が100m以上離れた場所にある時は、数字の"8"をつぶしたような「8の字ダンス」を踊ります。 真ん中の直線部分が花の方向を示し、ダンスのテンポが花の距離を表します。 「 8の字ダンス」による花の方向 「8の字ダンス」による 花までの距離 「8の字ダンス」の真ん中の直線に上から垂線を下ろすと角度できますが、実はこの角度は花と巣箱と太陽を結ぶ角度に一致しています。 この図では、「太陽を右60度に見なから飛びなさい」という意味になります。 花までの距離が近ければ早く踊り、遠くにあればゆっくり踊ります。 図は15秒間のダンスの回数をグラフにしたもので、5回踊った場合は「巣箱から750mほど離れた所に花があるよ」と教えていることになります。

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人間以外の動物も「言語」を持っているのか?

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蜂蜜生産や施設園芸作物の花粉交配に広く利用されるセイヨウミツバチは、餌となる花の場所を尻振り 8の字 ダンスで巣の仲間に伝えることで有名です。 ダンスの継続時間が餌場までの距離、ダンスを踊る向きが太陽との角度を表しますが、このダンス情報を読み取ってミツバチの採餌範囲を把握するには人による観察が必要な上に、判読に長時間を要していました。 そこで本研究は、一般的なビデオカメラを用いて巣箱の中を撮影したビデオ動画から自動でダンスを抽出・解読する手法を開発しました。 これにより、野外で飼育されるセイヨウミツバチの採餌範囲を効率よく推定できるようになり、ミツバチの飼育環境を的確に把握できます。 この飼育環境に餌源を確保するなどの環境管理を行うことで、花粉交配用ミツバチの増殖や国産蜂蜜の増産に役立ちます。 本成果は、ミツバチ研究の国際誌「Apidologie」に2019年4月にオンライン公開されました。 開発の社会的背景 セイヨウミツバチは蜂蜜やローヤルゼリーの生産だけではなく、イチゴをはじめとする施設園芸作物などの花粉交配にも広く用いられており、国内外問わず農業生産に重要な役割を果たしています。 しかし、蜜源となる植物の栽培面積減少や土地利用・農地管理の変化の影響を受け、その飼育が年々難しくなっています。 そのため、養蜂場の周辺に餌源を確保するなど飼育環境の改善が求められています。 研究の経緯 通常、セイヨウミツバチは野外で飼育されるため、採餌などに利用している範囲を把握することが飼育環境の管理に重要です。 この採餌範囲を把握するのに、セイヨウミツバチの「尻振り 8の字 ダンス」を利用することができます。 採餌に出かけた働きバチは餌となる有用な花をみつけると、巣に戻ってから尻振りダンスを通じて仲間にその場所を伝えます。 ダンスの継続時間が餌場までの距離、ダンスを踊る向きが太陽との角度を表しますが、このダンス情報を数多く読み取ることで、観察した巣箱のミツバチが採餌に利用している範囲を把握できます。 これまでは、ダンスの解読には人による観察が不可欠で、巣内を撮影したビデオ動画を何度も巻き戻しながらダンスしている働きバチをみつけ、ダンスの方向と継続時間を計測する長時間の作業が必要でした。 そのため、観察できる時間や巣箱の数に限りがあり、採餌範囲の日変化や季節変化をとらえることは困難でした。 既往の試みはいくつかありますが、屋内の実験環境で、1秒間に100フレーム程度撮影できるハイスピードカメラや人工照明を使用する必要があり、実際に養蜂家が使う野外環境への適用は不可能でした。 そこで本研究では現場での実用化を重視し、一般的なビデオカメラを用いて野外で巣内を撮影した動画から尻振りダンスを自動で解読する技術を開発しました。 研究の内容・意義• 尻振りダンスをするミツバチを撮影したビデオ動画を用いて、による画像解析から、自動でダンスを抽出・解読する手法を開発しました。 開発した手法は、一般的なビデオカメラを用いて撮影したビデオ動画を解読できます。 手作業では30分間の動画を解読するのに数日を要していましたが、本プログラムを用いることで、解読作業のほとんどをコンピューターに任せることができ、大幅な効率化が図れます。 開発した手法は、様々な養蜂場での採餌範囲の推定に使用できます。 動画の撮影には側面 一面のみ をアクリル板にした巣箱が必要ですが 、この観察巣箱は、通常、養蜂で使われるものを少しアレンジするだけで作成することができ、また観察の時以外は巣箱を通常の形に戻すことができます。 これは、比較的良好な精度といえます。 今回、ほぼ同時刻に数キロメートル離れた3つの巣箱で撮影した30分間の動画を用いた検証では、それぞれの巣箱から利用している餌場の方向や距離を特定することができ、巣箱ごとに利用している餌場が異なっているのがわかりました。 今後の予定・期待 今回開発した技術を用いれば、ミツバチの尻振りダンス解読時間を飛躍的に短縮できます。 採餌場所として主に利用している環境を的確に把握することで、例えば、餌場が遠い、農地の近くが餌場になっている、といった蜂群の育成環境の評価にも利用できるようになります。 こうした情報をもとに、必要な時期に餌源を確保するなどの環境管理を行うことで、 花粉交配用ミツバチの増殖や国産蜂蜜の増産に貢献することができます。 用語の解説 尻振り 8の字 ダンス ノーベル生理学・医学賞を受賞した動物行動学者カール・フォン・フリッシュが発見したミツバチ特有の情報伝達手段です。 花粉や蜜、水源など魅力的な資源のある場所を巣の仲間に伝えるダンスで、お尻 腹部 を左右に激しく振動させながら直進し、右回りでもどって再び直進、つぎは左回りでもどる動きをみせるため、ミツバチの動きを上からみたときにアラビア数字の8を描くことから8の字ダンスとも呼ばれます。 鉛直方向と腹部を振動させ直進しているときの頭の向きの角度が巣箱から太陽の方向と魅力的な資源のある場所の角度を表し、直進している時間がその場所までの距離で、ダンス継続1秒間がおよそ1kmにあたります。 【参考】 粒子画像流速測定法 PIV 液体や気体の動きを調べるのに、その中に混入させた粒子の動きを、光を照射してカメラ撮影した画像から計測する手法です。 移動速度を計測したい画像上の領域を設定し、その中の明るく写る粒子と背景の黒い部分の濃淡から、連続撮影した次の画像上で類似した濃淡の場所を探索することで流体の移動を調べるものです。 今回は、ミツバチの体、とくにお尻 腹部 が明るく写るのを粒子に見立ててその動きを計測するのに応用しました。 本研究ではPIVの計算に市販のソフトウェアを用いましたが、オープンソースのプログラムもあります。 採餌場所の密度推定マップと採餌範囲 ミツバチの尻振りダンスは混み合った巣板の上で行われることもあり、一つ一つのダンスには多くの誤差が含まれていることが知られています。 そこで、本研究では既往研究の成果に従い、一つ一つのダンスから解読された餌場までの角度と距離の推定誤差を考慮して、採餌場所を密度で推定しました。 また、この採餌場所密度は巣箱から遠くなるほど低下するため、巣箱からの距離 実際には距離の自乗 で重み付けを行いました。 発表論文 Satoru Okubo, Aoi Nikkeshi, Chisato S Tanaka, Kiyoshi Kimura, Mikio Yoshiyama, Nobuo Morimoto 2019. Forage area estimation in European honeybees Apis mellifera by automatic waggle decoding of videos using a generic camcorder in field apiaries. Apidologie. 参考図 図1 尻振りダンス自動解読の仕組み ダンスの最中に働きバチはお尻を激しく左右に振動させます。 本手法では、このお尻が素早く左右に振れる動きをビデオ画像から解析します。 画像変化の速度を画像上に等間隔に配置した格子点上で計算します。 一般的な動画質のビデオは1秒間に約30フレームで、ダンスの振動は1秒間に10から16往復のため、ビデオの連続するフレーム間でお尻が右から左、左から右に移動するように現れます a, b, c。 フレーム間で計算した速度ベクトル 速度の大きさと向き の変化を比較します d, e。 尻振りダンスでお尻が激しく振動している場合、速度ベクトルの向きが大きく変化することになりますので、この大きな変化を捉えることでダンスと思われる候補を抽出します。 ダンス候補が一定時間 約0. 5秒 以上継続して現れるかを確認し、一連のダンスを特定し、ダンスごとの継続時間とその方向を算出します。

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