計測自動制御学会東北支部第247回研究集会（2008．12．19）
資料番号247・10

少数の働きアリによる行動の解析とモデル化〜トゲオオハリアリの行動解析〜

Analysisandmodelingofasmallnumberofants○ 結城麻衣，菅原研，林 叔克

O MaiYuki，KenSugawara，YbshikatsuHayashi
東北学院大学教養学部情報科学科

DepartmentofInformationScience，TbhokuGakuinUniversity
NPO法人naturalscience
キーワード：社会性昆虫（socialinsect）、数理モデル（mathematicalmodel）、行動解析（behavioranalysis）

連絡先：〒981−3193仙台市泉区天神沢2−1・1東北学院大学教養学部情報科学科
菅原研，TbuFax：022−773・3306，E−mail：sugawara＠cs．tohoku−gakuin．ac．jp

1．はじめに昆虫は小規模な脳機能と限られた感覚機能で、自然環境に適応し、様々な生活体系を構築してきら徐々に数を増やしていくことで、部分的なところからコロニー全体に視点を広げていくボトムアップ型の研究はあまり行われていない。
個体レベルで行動を観察すると単体の場合とた。その中でもアリなどの社会性昆虫は、数十か複数の場合でその行動は異なることが見受けらら数万、場合により数十万にいたる個体による群れる。すなわち、行動レベルでの解析からその特れを成し、秩序だった社会を形成して生活してい性を議論できる余地が十分にあると考えられる。

る。社会性昆虫の注目すべき特徴は、その秩序の本研究では、ボトムアップ型の方法をとり、障害形成が1匹あるいは少数匹の統治者の集中管理に物のない閉空間に少数の働きアリを放ち、行動をよってもたらされるものではなく、各個体間の局計測する。特に時間軸に対する振る舞いと空間軸所的な情報交換に大きく依存している点にある。

に対する振る舞いの2点から、アリのコロニーにおける局所的な情報交換の役割を推定していく。

2．目的局所的なやり取りから、どのように秩序だった社会が形成されていくのだろうか。今までアリの3．実験手法
本研究では、個休の動作ではなく、行動に着目研究は数多くされてきたが［1】、その多くはコロニする。よって、アリの軌跡や移動速度に着目し、ー全体の行動特性から徐々に部分的に視点を落背景にある行動のメカニズムを探っていく。としていくトップダウン型の研究である。逆に単■観察装置

体および少数個体の行動に注目して、少数個体か1．直径30cmの半球型のアクリルボールの中に同じコロニーの働きアリを放つ（図1）。半ものである。これらの図から1匹の場合に比べ、球はアリを識別しやすくするために外側に個別の軌跡には偏りがあるように見えるが、2匹紙粘土でコーティングする。実験前にエタノの軌跡を重ねてみると、1匹の時と同様に空間全ールで消毒し30分以上おいてから実験を行体を覆っていることがわかる。また、2匹の軌跡

う。

が集中しているところと接触しているところが2．半球に蓋をして、真上からビデオカメラで録一致することがわかる。

画する。撮影時間は約4〜5時間とする。

図3 アリ2匹それぞれの軌跡
図1 半球上にいるアリの様子■画像処理法

1．撮影後、動画像から一定の時間間隔で静止画を切り出す。
2．二億化と重心計算からアリの座標を求める。
3．座標を元に、アリの移動距離等を算出する。

これらの処理はLabVIEW＋NIVisionで行った。
図4 アリ2匹の軌跡の重ねあわせ（左）と、コンタクトが生じているポイント（右）4．結果と考察4．1空間軸に関する結果と考察

図5は、コンタクトがあった点を時系列にしたがって結線したものと、60分毎の衝突頻度を示し■ 結果1匹のアリの軌跡（4時間分）を示したものが
図2である。中心付近に軌跡の偏りがあるものの、半球全体を歩いていることがわかる。

たものである。2匹が接触している位置は不定であること、時間経過毎に接触回数が減っていることが分かる。

時間（分） 接触風致
（ト6060−12014120−1807

図5 コンタクトがあった点の時系列結線図（左）と60
図2 アリ1匹の軌跡

分毎の衝突頻度（右）次に2匹のアリを実験フィールドに放ったときの軌跡（3時間分）を示す。図3は各個体の軌跡を示したものであり、図4は2匹の軌跡を重ね、かつ、2匹がコンタクトしたところに印をつけた

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● 考察

軌跡の結果から、2匹の接触位置が不定で、時間が経過すると接触回数が減少することがわかった。また、実験映像から、停止しているアリの1匹の場合約90分、2匹の場合約100分を境に、活ところに、片方のアリが1度接触した後、短時間発度が変化している点（図8）については次のよで再度接触しに戻ってくる行動が度々見られる。

うな仮説が考えられる。

アリの行動を単なるランダムウオークと捉えると、2匹のコンタクト位置が不定になることは不思議ではない。しかし、接触回数が減少することと、停止しているアリのもとに短時間で戻ってくる行動も含めて理解するためには、単なるランダムウオークを行っているのではなく、何らかの行動のリズムと個体間相互作用を考慮する必要があると考えられる。

実験開始直後のアリにとって、半球内は未知の空間である為、空間内を活発に探索し始める。アリは移動時にフェロモンを出すことが明らかになっている［2，3］。したがって、歩き回ることによって半球内にフェロモンが次々に塗布されていくことになる。半球内に広くフェロモンが塗布されることによって、実験空間はアリにとって「認知した空間」となり、活発度が低くなることが考えら

4．2 時間軸に関する結果と考察れる。

■ 結果l活動度i
ち与一
■喜一∫︼

エこれらの図から、アリの移動速度は一定ではなく、▼の場合の各個体の速度の時間変化を図7に示す。

変動していることが分かる。さらに動いていない

ウ ○ む b 0 0 〇〇 〇 U O コ a 〇アリl匹の速度の時間変化を図6に、また、2匹「 エロ 4ニ ーO bユ ユ㍗1￣○ ユ￣010p ゝ山

未知の空間（つまり休んでいる）状態も繰り返し現れている■ tHnl●lm■′りた知の空間

図8 アリ2匹における活動度の時間変化ことも示されている。特に2匹の場合、100分あたりを境に、2匹とも休む回数が増えている。また、各個体が交互に移動一休止していることも見出すことができる。

5．今後の予定
本研究で観測された行動特性から、各個体にリズムを設けること、ならびにフェロモンの導入すコへ︶れる。具体的なモデル化の作業とシミュレーショ

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こ︑一言︑■皇≡ることでモデル化を行うことができると考えら
つ○〇lンによる検証をすることで仮説検証を進めていコ〇

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図6 アリ1匹の移動速度の時間変化
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参考文献

〇 〇
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【2】T．Akino，R．Ⅵ皿aOka：Traialdiscriminationsignalof

一言ミー呈一＞う ・↓【1］松本忠夫著：社会性昆虫の生態，培風館（1983）．

〇⊃〇0LasIusjApoDjcus．Chemoecology12：21・30（2005）．

コ ・〇
0＝○■つう〇

ミ〇 1〇○ ＿ココ 14〇 ⊥う〇 ＿S⊃ コ〇つ ＝コつ っ三つ【3】T．Abno，M．Mori皿OtO，R．Yamaoka：The chemicalてin、亡【l■¶jn）

図7 アリ2匹それぞれの移動速度の時間変化

basis fbr trail recognitionin LasL us堺ODeSL9．
Chemoecology15：13・20（2005）．

■ 考察「動く」「休む」が交互に繰り返されていることから、アリは個体に固有の行動リズムを持っていると考えられる。