図8・開口端補正が正から負へ急激に変化する理由
図9の上図のように、細い糸の節が接合点付近に近づいたときのことを考える。図のように節が接合点の右にあるときは接合点の左側に点線のように腹が出る。開口端補正は図の△となり、正の値となる。一方、図9の下図のように、節が接合点の左側にあるときのことを考える。点線のように、腹の位置は接合点の右側にでき、開口端補正は負の値となる。このため、細い糸の長さを変えていった場合、節が接合点を通過する時に開口端補正は正から負へ大きく変化することがわかる。

図95 総合考察（1）水面波の開口端補正① 水面波においても開口端補正は存在するが、その値は管の幅によらない。
② 金属片をずらした場合、開口端補正の曲線もそれに伴って動き、ずれが一定以上になると分離する。
③ 金属片を傾けて開口端の方を広くした場合も開口端補正は生じる。この場合、中央が少しへこむ。
④ 管にフランジをつけた場合、フランジのまわりで波が消えるが、開口端補正は影響を受けない。

⑤ 水面波の開口端補正はそれぞれの部分の波形の合成で説明できる。
（2）弦の振動の開口端補正① 開口端補正は一定の周期で正と負に変動する。
② 正から負へは急激に変化する。
③ 変動の周期は細い糸に生ずる定常波の半波長と一致する。
④ 太い糸の線密度が小さい（2本の線密度が近い）ほど、開口端補正の変動の幅は大きくなる。

6 参考文献（1）仲野潤一、鈴木克明 気柱の共鳴―開口端補正の解明―静岡高校
静岡県理科研究発表論文集（2001）P61〜65（2）星野直哉、堀内一真 気柱の共鳴―開口端補正の解明―2 静岡高校
静岡県理科研究発表論文集（2002）P52〜56（3）気柱の共鳴の水面波による解明 富士宮北高校
静岡県理科研究発表論文集（2002）P75〜77（4）物理ⅠB 啓林館（5）物理学辞典縮刷版 培風館（1986）（6）矢野淳滋 物理教育 Vo1.33 第4号 P326
（1985）（7）福山 豊 物理教育 Vo1.33 第1号 P19（1985）（8）物理ⅠB・Ⅱ 入試問題集 2002 数研出版 P52（9）新編アクセス物理ⅠB・Ⅱ 2002 浜島書店 P105
（10）私信 仲田昭彦
「気柱共鳴における開口端の補正」（11）L.Ralylegh 「Theory of Sound」 P307

─ 18 ─

〈県学生科学賞・県科学教育振興委員会賞〉〈県高校生徒理科研究発表会・最優秀賞〉

5

トンボ釣りによるシオカラトンボの光感覚調査

これにエサを160cmほどの白い木綿糸で結1 研究の動機びつけ、竿とした。まず、この竿を用いて私たちは先日、前顧問の福井先生からトンボ聞いていたトンボ釣りの方法どおりに釣っ釣りという遊びがあり、かつて遊ばれていたこてみることにした。この際、シオカラトンとを伺った。そこから私たちは興味を抱き、こボの反応を「無関心」、「追跡」、「接触」、のトンボ釣りを使って何か実験ができないかと「捕食」の４つに分けて記録した。

考えた。また以前から私たちはトンボを研究対無関心…エサを近づけてもトンボが何の関象としてきたが、その中で疑問が浮かび上がっ心も示さない反応た。普段からトンボは的確にエサを捕えに来る。
いったいトンボにはエサがどのように見えてい追跡…エサに反応し、追いかける反応るのだろうか。複眼というヒトにはない組織を接触…エサを追いかけ、体当たりする反応持っているが、それは世界がどのように見える捕食…エサを完全につかんで食べてしまう反応ものなのか。光感覚、すなわち形や色、動きを識別する能力を持っているのか。これらを確か

これらの基準をもとに専用の記録用紙に記めるべく、おとりであるイチモンジセセリに録した。

様々な条件を付けて実験してみることにした。
（4）結果
表1 本物の結果

2 トンボ釣りについての研究内容（1）トンボ釣りとは
トンボ釣りとは、戦後しばらくしてから遠州地方を中心に子どもたちの間で行われてきた遊びの一種で、タケやアシにイチモ
ンジセセリというチョウを糸でくくりつけ、これをエサとしてシオカラトンボを釣る、という遊びである。
（2）実験場所
実験は、磐田市の東北部に位置した桶ヶ谷沼にある、７つの実験池に分かれて行っ（5）考察た。ただし、担当者は毎回同じ者とした。

表１から、かなりの確率でトンボはセセリを捕食し、釣ることができると分かった。
しかし生きたセセリを大量に準備するのは（3）実験方法
トンボ釣りの実験を行うにあたって、用大変であり、糸に結ぶことで死なせてしまいる竿を作成した。実験池周辺に生えていうものも多い。そこで、私たちは変わりにる1m以上のアシを引き抜いて葉を落とし、模型を使うモデル実験を行おうと思い、調─ 19 ─

べることにした。

ウ実験結果
表2 ニセセリ結果（3）翅だけのニセセリ

大きさと形を同じにしたニセセリ6色（赤、青、

表4白、黒、黄、緑）を用意し、そのニセセリを全体のニセセリの結果

各実験池の担当者が全色一通り行った。

（5）ニセセリによる実験
ア

ニセセリの作り方（2）結果

私たちはイチモンジセセリの模型をニ

表6 各色の結果セセリと名づけ、以下の方法で作成した。
準備物としては画用紙、紙粘土、アクリル絵の具、木工用ボンドを用意した。
翅の有無での反応の違いを比較するた

まず、図鑑に載っている原寸大のセセリに合わせ、長さを測りとって設計図をエ作り、それを元に型紙を作成する。

考察

め、体だけと全体の結果を比較した。す

表2より、ニセセリによる試行は本物のると全体の方が無関心の割合が少なく、次に、その型紙に合わせて紙粘土で胴セセリでの実験に比べてトンボの反応が接触の反応があった。また本校生物部の体を作成する。本物のセセリは本来が頭、多少劣るものの、ある程度の追跡が認め過去の論文である「シオカラトンボの行胸、腹に分かれているが、ニセセリの胴られた。よってトンボは確実にニセセリ動様式の分析」より、シオカラトンボの体は完成すると大部分が翅で隠れるためをエサとして認識し関心を示しているた♂が普通のシオカラトンボの♀には連結簡単にひとつなぎとした。そのとき胸とめ、「偽物のエサ」を使ったトンボ釣りをや捕捉などの接触率が71％と非常に高かなるあたりを他よりやや高めに作る。翅し、考察することができると考え、実験ったのに対し、翅がないトンボの♀ではの型紙にあわせて画用紙を用いて作る。

として行うことにした。

連結がなく、接触率が29％と低かった。

胴体と翅にアクリル絵の具で色を塗る。
その際、セセリ特有の、翅に一列に並ん3形についての実験だ白い斑点をつけ、より本物に近付ける。

（1）実験方法
ア

胴体と翅をボンドで接合する。翅は本ニセセリを形だけ、翅だけ、全体の3つの形に分ける。

物と同じように後翅が外側に見えるようイにし、その翅を胴体の中心よりもやや頭それらを枝に止まっているトンボに近付け、反応を記録して比較し、トンボが部に近い所に付けて完成となる。

形を識別できるか調べる。

このニセセリを前に述べた竿に木綿糸で接合させる。このとき糸はニセセリの（2）体だけのニセセリ表3翅の付け根に、きつく結びつけた。
イ

表5 翅だけのニセセリの結果

体だけのニセセリの結果

また、翅だけの結果でも接触がある。
これら３つのことから、翅があるとない

この表6は実験池ごとに全反応数を100とでは、翅があるほうがシオカラトンボとして、各4つの反応の割合を示している。

操作方法の関心は高いということがわかる。よっ

この表から、色ごとに傾向をつかもうと竿に付けたニセセリをトンボに警戒さてニセセリの翅はトンボがエサを認識すしたが、実験池ごとにばらつきがあった。

る上で重要な部分だと考えられる。

これは実験池ごとの環境の違いが影響しれないように近付け、小刻みに動かしてセセリの動きをまね、反応を調べた。その際「捕食」の基準は「完全にニセセリを掴み、噛み付きが確認されること」に変更した。ているのではないかと思い、日当たりや（4）全体のニセセリ全体についての表4と他の形の結果を比大差はなかった。

較してみても、追跡、接触の割合が最ものかということを考えた。追跡はあくま高い。やはり、翅がついていること、セしかしよくよく考えてみると、この実で自分の縄張りの中に侵入してきた物体

セリの形状に酷似しているためだと言え

験は実験池の担当者、一人一人の判断のを確認するもの、接触はエサと思い攻撃る。よってトンボは全体のニセセリをエ仕方に左右されてしまうものであった。

したものと考えた。そして、この体だけサと認識していると思われる。

つまり担当者がどこまでを無関心とするか、どこからを追跡とするか、という判の結果を見ると、追跡があり、接触がないという特徴が見られる。これらのこと

4 色についての実験断の違いによって、結果の反応の良い悪から、トンボは体だけのニセセリをエサ（1）実験方法いが変わってしまうのだ。そこでグラフとしてみていないと考えられる。

─ 20 ─

植生、トンボの縄張りなどを調べたが、まず追跡や接触がどのような反応あるトンボが色を識別できるかを調べるために、

─ 21 ─に手を加えた。実験池ごとに、基本であべることにした。

ウ実験結果
表2 ニセセリ結果（3）翅だけのニセセリ

大きさと形を同じにしたニセセリ6色（赤、青、

表4白、黒、黄、緑）を用意し、そのニセセリを全体のニセセリの結果各実験池の担当者が全色一通り行った。

（5）ニセセリによる実験
ア

ニセセリの作り方（2）結果

私たちはイチモンジセセリの模型をニ

表6 各色の結果セセリと名づけ、以下の方法で作成した。
準備物としては画用紙、紙粘土、アクリル絵の具、木工用ボンドを用意した。
翅の有無での反応の違いを比較するた

まず、図鑑に載っている原寸大のセセリに合わせ、長さを測りとって設計図をエ作り、それを元に型紙を作成する。

考察

め、体だけと全体の結果を比較した。す

表2より、ニセセリによる試行は本物のると全体の方が無関心の割合が少なく、次に、その型紙に合わせて紙粘土で胴セセリでの実験に比べてトンボの反応が接触の反応があった。また本校生物部の体を作成する。本物のセセリは本来が頭、多少劣るものの、ある程度の追跡が認め過去の論文である「シオカラトンボの行胸、腹に分かれているが、ニセセリの胴られた。よってトンボは確実にニセセリ動様式の分析」より、シオカラトンボの体は完成すると大部分が翅で隠れるためをエサとして認識し関心を示しているた♂が普通のシオカラトンボの♀には連結簡単にひとつなぎとした。そのとき胸とめ、「偽物のエサ」を使ったトンボ釣りをや捕捉などの接触率が71％と非常に高かなるあたりを他よりやや高めに作る。翅し、考察することができると考え、実験ったのに対し、翅がないトンボの♀ではの型紙にあわせて画用紙を用いて作る。

として行うことにした。

連結がなく、接触率が29％と低かった。

胴体と翅にアクリル絵の具で色を塗る。
その際、セセリ特有の、翅に一列に並ん3形についての実験だ白い斑点をつけ、より本物に近付ける。

（1）実験方法ア

胴体と翅をボンドで接合する。翅は本ニセセリを形だけ、翅だけ、全体の3つの形に分ける。

物と同じように後翅が外側に見えるようイにし、その翅を胴体の中心よりもやや頭それらを枝に止まっているトンボに近付け、反応を記録して比較し、トンボが部に近い所に付けて完成となる。

形を識別できるか調べる。

このニセセリを前に述べた竿に木綿糸で接合させる。このとき糸はニセセリの（2）体だけのニセセリ表3翅の付け根に、きつく結びつけた。
イ

表5 翅だけのニセセリの結果

体だけのニセセリの結果

また、翅だけの結果でも接触がある。
これら３つのことから、翅があるとない

この表6は実験池ごとに全反応数を100とでは、翅があるほうがシオカラトンボとして、各4つの反応の割合を示している。

操作方法の関心は高いということがわかる。よっ

この表から、色ごとに傾向をつかもうと竿に付けたニセセリをトンボに警戒さてニセセリの翅はトンボがエサを認識すしたが、実験池ごとにばらつきがあった。

る上で重要な部分だと考えられる。

これは実験池ごとの環境の違いが影響しれないように近付け、小刻みに動かしてセセリの動きをまね、反応を調べた。その際「捕食」の基準は「完全にニセセリを掴み、噛み付きが確認されること」に変更した。ているのではないかと思い、日当たりや（4）全体のニセセリ全体についての表4と他の形の結果を比大差はなかった。

較してみても、追跡、接触の割合が最ものかということを考えた。追跡はあくま高い。やはり、翅がついていること、セしかしよくよく考えてみると、この実で自分の縄張りの中に侵入してきた物体

セリの形状に酷似しているためだと言え

験は実験池の担当者、一人一人の判断のを確認するもの、接触はエサと思い攻撃る。よってトンボは全体のニセセリをエ仕方に左右されてしまうものであった。

したものと考えた。そして、この体だけサと認識していると思われる。

つまり担当者がどこまでを無関心とするか、どこからを追跡とするか、という判の結果を見ると、追跡があり、接触がないという特徴が見られる。これらのこと

4 色についての実験断の違いによって、結果の反応の良い悪から、トンボは体だけのニセセリをエサ（1）実験方法いが変わってしまうのだ。そこでグラフとしてみていないと考えられる。

─ 20 ─

植生、トンボの縄張りなどを調べたが、まず追跡や接触がどのような反応あるトンボが色を識別できるかを調べるために、

─ 21 ─に手を加えた。実験池ごとに、基本である茶色のニセセリでの無関心の数値と、いるかもしれない。そこで、色覚以外のトンボの動きを「チョウ」「トンボ」「静各色での数値を比べ、どのくらい増減し尺度として明度を考え、トンボが明度を止」の3つに分けて実験した。チョウの動きたかを求めて、「±」で示した。

用いて色を識別しているかを調べる追加とは、小刻みな上下運動で対照実験として実験を行った。の動き。トンボの動きとは、標的の周りを

表7

各色反応の増減の度合い（4）追加実験
ア準備

ア シオカラトンボはエサの形を大まかになら見分けることができる。
イ シオカラトンボは主に個体の翅を見てエサを認識している。

すばやく旋回させる動き。静止はトンボの② 色近くでニセセリを静止させる。
表10（3）で問題と赤、青、茶の3色と同じ明度の灰

ア シオカラトンボは赤、青、緑を識別すチョウの動きることができる。

色を調べ、それぞれ三種類のニセセリで先イ シオカラトンボは基本的に明度を用いほどと同様に実験しました。
イて色を識別しているが、赤だけは別の要結果因で識別しているようである。

表8 それぞれの色のニセセリの結果③ 動き
ア シオカラトンボは動くものに対して強表11トンボの動きく関心を示す。
ようするに、シオカラトンボはある程度までなら形、色、動きを識別できるよ

表9 それぞれの色と同じ明度のニセセリの結果うである。

なぜ、無関心だけかというと、無関心（2）今後の課題の割合の多い少ないで、十分トンボの反① 形

応の良い悪いが分かると考えたからであ

表12

静止

様々な形のモデルを作り、どの程度までる。同じ担当者での増減を示した表なの細かく形を見分けることができできる。

で、個人の判断の差は減っただろう。

ウ（2）考察考察② 色

表8と表9を比べてみると、赤、青、茶とア シオカラトンボの反応が赤より青の方表―７から、トンボの反応の良い順を調もに値が非常に近くなった。つまり、トンが茶に近く、良いのはなぜか。青と茶のべると青、黄、白、黒、緑、赤の順となっ

ボは色を色みで見分けているのではなく、共通点は何か。

た。青は他の色と比べても特に反応が良く、明度で識別しているようだ。ただ、赤につ先ほどの茶色のニセセリとも変わらない結いては気になる点があった。数値は似てい結果をみると、トンボはチョウの動きと果であったため、他の色と判別されているるが実際釣ったときの反応は異なっておトンボの動きに同じ程度の関心を示していようである。逆に赤はトンボの反応が悪く、り、普通の赤は警戒され、逆に同じ明度のることが分かる。チョウの動きで反応が良

また実際に釣っているときも、少し近付け灰色のニセセリは興味がないようだった。

かったのは、トンボはチョウ類を捕食対象るだけで逃げられるほど、非常に警戒されよって、トンボは赤だけは色み、あるいはとしているため、トンボの動きで反応が良ていた。緑は赤と同じように、反応が悪い、別の要因で判断しているのかもしれない。

かった要因は、ニセセリを♂のトンボとみという結果であるが、実際に釣っているとまた、トンボが色を見分ける尺度としてなし、縄張り争いによる追い払いをしたた・立田栄光・三村珪一・冨永佳也・小原嘉

きには赤とトンボの反応が、緑は近付けて紫外線の反射率も考えられる。紫外線の反めだと考えられる。しかし、この2つの動き

明：昆虫の神経生物学、培風館（1979）も特に反応せず。興味がなさそうであった。

射率は色ごとに違うので、トンボはこれをを区別しているとは限らないのではないか

・小原嘉明：モンシロチョウ〜キャベツ畑のこの反応の違いからトンボは赤と緑を区別利用して色を見分けることができるかもしと考えた。さらに静止への関心が全くないしているようである。

れない。

ため、トンボ単に動くものに関心を示してここで１つ疑問が残った。人間の色相の（3）考察

外線の反射率を利用しているか。
③ 動き
チョウの動きとトンボの動きに対する関心がどのように違うか。

7 参考文献

動物行動学〜、中公新書（2003）
・蟻川謙太郎・木下充代・竹内勇一：生物の科学いる、という結論に至った。今後は、より観点からすると、「青よりも赤の方が茶に5近い」と思われる。しかしトンボの反応は（1）動機

動きについての実験

実験回数を増やしてトンボの行動に関するトンボの関心はチョウの動きに限るのだ

みをとらえる能力、すなわち色覚が必要でろうか。前に述べたニセセリをチョウとは6 まとめと今後の課題あるが、トンボにこれはあるのだろうか。

違った動かし方で実験したらどうなるか。

（1）まとめ（2）実験方法

─ 22 ─

遺伝2002年5月号、P23〜P32（2002）

・井上清・谷幸三：トンボのすべて、トンボ出版（1999）

考察を進めたいと思う。

逆であった。色相をとらえるためには、色もしかしたら、色覚以外で色を識別して

イ シオカラトンボは色を識別する際、紫・日本文教出版株式会社：高校美術Ⅰ、日本①

文教出版株式会社（2000）
・磐田南高校生物部：シオカラトンボの行動様式の分析（2000）形

─ 23 ─

る茶色のニセセリでの無関心の数値と、いるかもしれない。そこで、色覚以外のトンボの動きを「チョウ」「トンボ」「静各色での数値を比べ、どのくらい増減し尺度として明度を考え、トンボが明度を止」の3つに分けて実験した。チョウの動き

たかを求めて、「±」で示した。

用いて色を識別しているかを調べる追加とは、小刻みな上下運動で対照実験として実験を行った。の動き。トンボの動きとは、標的の周りを

表7各色反応の増減の度合い（4）追加実験
ア準備

ア シオカラトンボはエサの形を大まかになら見分けることができる。
イ シオカラトンボは主に個体の翅を見てエサを認識している。

すばやく旋回させる動き。静止はトンボの② 色近くでニセセリを静止させる。
表10（3）で問題と赤、青、茶の3色と同じ明度の灰

ア シオカラトンボは赤、青、緑を識別す

チョウの動きることができる。

色を調べ、それぞれ三種類のニセセリで先イ シオカラトンボは基本的に明度を用いほどと同様に実験しました。
イて色を識別しているが、赤だけは別の要結果因で識別しているようである。

表8 それぞれの色のニセセリの結果③ 動き
ア シオカラトンボは動くものに対して強表11

トンボの動きく関心を示す。
ようするに、シオカラトンボはある程度までなら形、色、動きを識別できるよ

表9 それぞれの色と同じ明度のニセセリの結果うである。

なぜ、無関心だけかというと、無関心（2）今後の課題の割合の多い少ないで、十分トンボの反① 形応の良い悪いが分かると考えたからであ

表12

静止

様々な形のモデルを作り、どの程度までる。同じ担当者での増減を示した表なの細かく形を見分けることができできる。

で、個人の判断の差は減っただろう。

ウ（2）考察考察② 色

表8と表9を比べてみると、赤、青、茶とア シオカラトンボの反応が赤より青の方

表―７から、トンボの反応の良い順を調もに値が非常に近くなった。つまり、トンが茶に近く、良いのはなぜか。青と茶のべると青、黄、白、黒、緑、赤の順となっ

ボは色を色みで見分けているのではなく、共通点は何か。

た。青は他の色と比べても特に反応が良く、明度で識別しているようだ。ただ、赤につ先ほどの茶色のニセセリとも変わらない結いては気になる点があった。数値は似てい結果をみると、トンボはチョウの動きと果であったため、他の色と判別されているるが実際釣ったときの反応は異なっておトンボの動きに同じ程度の関心を示していようである。逆に赤はトンボの反応が悪く、り、普通の赤は警戒され、逆に同じ明度のることが分かる。チョウの動きで反応が良

また実際に釣っているときも、少し近付け灰色のニセセリは興味がないようだった。

かったのは、トンボはチョウ類を捕食対象るだけで逃げられるほど、非常に警戒されよって、トンボは赤だけは色み、あるいはとしているため、トンボの動きで反応が良ていた。緑は赤と同じように、反応が悪い、別の要因で判断しているのかもしれない。

かった要因は、ニセセリを♂のトンボとみという結果であるが、実際に釣っているとまた、トンボが色を見分ける尺度としてなし、縄張り争いによる追い払いをしたた・立田栄光・三村珪一・冨永佳也・小原嘉

きには赤とトンボの反応が、緑は近付けて紫外線の反射率も考えられる。紫外線の反めだと考えられる。しかし、この2つの動き

明：昆虫の神経生物学、培風館（1979）

も特に反応せず。興味がなさそうであった。

射率は色ごとに違うので、トンボはこれをを区別しているとは限らないのではないか

・小原嘉明：モンシロチョウ〜キャベツ畑の

この反応の違いからトンボは赤と緑を区別利用して色を見分けることができるかもしと考えた。さらに静止への関心が全くないしているようである。

れない。

ため、トンボ単に動くものに関心を示してここで１つ疑問が残った。人間の色相の（3）考察

外線の反射率を利用しているか。
③ 動き
チョウの動きとトンボの動きに対する関心がどのように違うか。

7 参考文献

動物行動学〜、中公新書（2003）
・蟻川謙太郎・木下充代・竹内勇一：生物の科学いる、という結論に至った。今後は、より観点からすると、「青よりも赤の方が茶に5近い」と思われる。しかしトンボの反応は（1）動機

動きについての実験

実験回数を増やしてトンボの行動に関するトンボの関心はチョウの動きに限るのだ

みをとらえる能力、すなわち色覚が必要でろうか。前に述べたニセセリをチョウとは

6 まとめと今後の課題

あるが、トンボにこれはあるのだろうか。

違った動かし方で実験したらどうなるか。

（1）まとめ（2）実験方法─ 22 ─

遺伝2002年5月号、P23〜P32（2002）

・井上清・谷幸三：トンボのすべて、トンボ出版（1999）

考察を進めたいと思う。

逆であった。色相をとらえるためには、色もしかしたら、色覚以外で色を識別して

イ シオカラトンボは色を識別する際、紫・日本文教出版株式会社：高校美術Ⅰ、日本①

文教出版株式会社（2000）
・磐田南高校生物部：シオカラトンボの行動様式の分析（2000）形─ 23 ─