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40) 鵜野レイナ・東英生・玉手英利．2009．親子判定で明らかになったツキノワグマ幼獣の単独行動．哺乳類科学 49:217-223.
## (3) 補完法・代替法の開発に関する研究

早稲田大学 人間科学部

岩手大学 農学部

<研究協力者>

新潟大学大学院（院生フェロー研究員）

三浦 慎悟

青井 俊樹

東出 大志

平成21～23年度累計予算額：7,535千円（うち23年度予算額：3,656千円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨] クマ類の個体数推定法としてヘア・トラップ法が定着しつつあるが、この方法には試料採取過程、DNA分析過程に多くの問題点が指摘されてきた。ここでは、ヘア・トラップ法に変わる新たな方法の提案を主要な課題とし、カメラトラップと生体標識を用いたツキノワグマ個体数推定手法の開発に向けて、4つのテーマに取り組んだ。まず (i) ツキノワグマにおける個体識別部位（Natural-marking）の探索を行い、胸部斑紋による個体識別の可能性を確認した。次に (ii) ツキノワグマにおける胸部斑紋を用いた個体識別の信頼性検証において、クマ牧場飼育個体の胸部斑紋を対象に、画像解析やブラインドテストを用いた詳細な検討を行った。その結果、ツキノワグマの胸部斑紋は、普遍性、唯一性、持続性および簡便性を満たす優れた生体標識であり、簡便に高精度の識別が可能であることが確認された。(iii) カメラトラップによる胸部斑紋の撮影手法開発では、野生個体を対象に自動撮影カメラを用いた胸部斑紋撮影手法の開発を実施し、個体識別可能な画像サンプルを安定的に採取可能なカメラトラップを構築した。最終的に (iv) ツキノワグマ個体数推定調査におけるカメラトラップ法の適用として、北上モデル調査地に80基のカメラトラップを設置し個体数推定を実施し、その有用性を示した。今後解決すべき課題もあるが、我々の開発したカメラトラップ法は、ツキノワグマの個体数推定における実用的な調査手法であり、保護管理の現場での活用が期待される。また、個体数推定とともにクマ類の保護管理において重要と考えられる加害個体の特定に向けて、(v) 痕跡からのDNA抽出による個体識別法の開発の現状についてのレビューを実施し、被害作物の食痕からDNAを採取し個体識別を行う手法を示した。

[キーワード] カメラトラップ、生体標識、胸部斑紋、個体識別、保護管理

### 1. はじめに

科学的での確な野生動物の保全や管理にとって正確な個体数の把握は欠かせない。そして標識再捕獲法の原理を用いた正確な個体数推定の実施に際しては、対象とする動物の個体を識別する技術が要求される。近年、個体識別に際しては非侵襲的手法の利用が一般的であり、クマ類の生息数推定にはヘア・トラップ法（遺伝的タッギング法）が広く用いられるようになってきた $ ^{1),2} $ 。だが、この方法には、体毛サンプルの採取過程やDNA分析過程において、コンタミの発生や体毛サンプルの劣化、DNA抽出率の低下、読み取りエラーなど様々な課題も報告されている $ ^{3),4} $ 。加え
て、DNA分析に要する金銭的コストや専門性が、保護管理計画の策定に伴った個体数推定調査の実施に際して障壁となることも多い。したがって、クマ類の個体数推定法の確立には、ヘア・トラップ法にまつわるこれらの問題点を解決すると同時に、それに替わる新たな手法の開発が求められる。現在クマ類ではほとんど用いられていないが、ヘア・トラップと同様の非侵襲的な個体数推定調査手法として、生体標識（natural-marking）による個体識別と、カメラトラップ（CT）によるサンプリングを組み合わせた手法が知られている。動物が持つ模様のパターンなどの生体標識を用いたこの個体識別手法は、毛皮に特徴的な模様を有するネコ科哺乳類をはじめ、様々な動物で古くから利用されてきた $ ^{5),6)} $ 。これに近年利用が盛んな自動撮影カメラを用いたカメラトラップによるサンプリングを組み合わせた調査手法は、様々な動物の個体数推定調査において広く用いられるようになっている $ ^{7),8)} $ 。この手法には非侵襲性であることに加え、安価で簡便、高精度であるという利点がある。そこで本サブテーマでは、ツキノワグマの個体数推定における新たな方法として、生体標識を用いたカメラトラップによる調査手法の開発を主要な課題として設定した。

また、クマ類の保護管理においては農林業被害や人身被害など、近年増加傾向にある人間との軋轢を軽減することも重要な意味を持つ。こうした軋轢への対処として、多くの自治体では有害捕獲を実施しており、個体数推定値に基づいた捕獲上限が定められている。そのためこれまで数多くの個体が捕殺されてきたが、必ずしもそれが被害低減には繋がっていないのが現状である。したがってクマ類の保護管理においては、個体数推定に基づく保護管理（個体群管理）だけではなく、加害個体を特定したうえでの管理（個体管理）が重要であると考えられる $ ^{9} $ 。そこで本サブテーマでは、科学的根拠に基づいた加害個体の特定へ向け、痕跡からのDNA抽出による個体識別法の開発の現状についてのレビューも併せて実施した。

## 2 ．研究開発目的

ツキノワグマの保護管理のため、地方自治体などが実施する個体数推定において利用可能な、安価で簡便、高精度な調査手法を提案することを本サブテーマの上位目的とした。生体標識とカメラトラップを用いたツキノワグマの個体数推定調査手法の確立に向けて、(i) ツキノワグマにおける個体識別部位の探索、(ii) ツキノワグマにおける胸部斑紋を用いた個体識別の信頼性検証、(iii) カメラトラップによる胸部斑紋の撮影手法開発、および(iv) ツキノワグマ個体数推定調査におけるカメラトラップ法の適用、以上4項目を具体的な目標に据えた。また、個体数推定とともにクマ類の保護管理において重要と考えられる加害個体の特定に向けて、(v) 痕跡からのDNA抽出による個体識別法の開発の現状についてのレビューを実施した。

## 3 ．研究開発方法

## （１）ツキノワグマにおける個体識別部位（Natural-marking）の探索

頭部形状、鼻紋、胸部斑紋および下顎紋の4部位を対象とし、個体識別への利用可能性を検証した。頭部形状の有効性については、頭骨の計測値を用いて検証を行うこととし、森林総合研究所東北支所所蔵のツキノワグマの頭骨から、様々な齢階級、性別の82個体のサンプルを選択して計測した。計測に際しては、生体でも特徴が確認できることを前提に、目・鼻・口の3か所を対象とし、両目間・目鼻間・鼻幅・鼻口間・目口間の5項目の長さを測定した後、個体ごとに両目間を1
とする相対値を算出し、比較を行った。鼻紋に関しては、秋田県の阿仁熊牧場にて撮影した飼育個体の写真から、鼻部が確認できた数個体の撮影画像を用いて検討した。胸部斑紋および下顎紋に関しては、秋田県の阿仁熊牧場と岐阜県の奥飛騨クマ牧場において飼育個体の胸部写真を撮影し、その撮影画像を用いた。対象とする生体標識（胸部斑紋）を正確に記録するため、個体が誘引物に誘引されて直立姿勢をとった瞬間になるべく正面から撮影を行うことを原則とした。各牧場において採取されたサンプルは全70個体、計431枚である。

## （２）ツキノワグマにおける胸部斑紋を用いた個体識別の信頼性検証

## 1 ）摄影方法

秋田県の阿仁熊牧場において、2009年夏、2010年春と夏の3シーズンにわたって撮影を実施し、これによって得られた飼育個体62頭の胸部画像を基に検討を行った。検討項目は普遍性、唯一性、持続性および簡便性の4項目である。普遍性は、62個体について胸部斑紋の有無を記録し、その発現率を算出した。唯一性は撮影時の角度やクマの姿勢変化がなく、正確に胸部斑紋を撮影できた52個体を、持続性は3シーズンの間継続的に斑紋を撮影できた16個体を対象とし、画像処理・解析を用いた検証を行った。簡便性は62個体の斑紋画像をもとにブラインドテストを実施することで検証した。

## 2 ）画像处理·解析

まずクマの毛流や頸部のくびれを参考に画像の正規化を行い（図(3)-1a）、次に正規化画像をグレースケール化、ノイズ除去、背景減算、二値化処理することで、胸部斑紋のみが抽出された比較画像1を作成した（図(3)-1b）。さらに得られた比較画像1の斑紋を左右末端が水平になるように回転させ（図(3)-1c）、その輪郭線のみが抽出された比較画像2を作成した（図(3)-1d）。続いて画像の解析を行い、比較画像1からサイズの指標として斑紋領域のピクセル数、位置の指標として斑紋領域の重心を、傾きの指標として斑紋領域を囲う最適楕円形の角度、比較画像2から形状の指標として輪郭線を構成する各ピクセルの座標を算出した。これら4つの特徴量を基に様々な画像間において斑紋の差異度を算出し、それを比較することで唯一性と持続性を検証した。唯一性の検証に用いた画像の組み合わせは、同一個体から2回の処理を通して得られた画像（52通り）、同一日に撮影された同一個体の異なる画像（43通り）、異なる個体の画像（52個体1,326通り）の3パターンである。持続性の検証は、同一日、2010年春から2010年夏の3か月、2009年夏と2010年春の9か月、2009年夏と2010年夏の12か月の異なる4期間において同一個体の斑紋の相違度を比較することで検証した。なお、すべての画像処理・解析に際してはImageJ（NIH, Bethesda, MD）を用いた。

## 3 ）ブラインドテスト

ブラインドテストは、目視による個体識別の精度を検討することを目的とし、新潟大学の学生と教員20名、本プロジェクトの研究者14名の計34名を対象に実施した。このテストは左右2枚の斑紋画像から同一個体か異個体かを判断するものである。各設問は、高品質写真の比較、撮影角度のある写真との比較、クマに姿勢変化がみられる写真との比較、の3通りで構成されており、全36問である。なお、テストに用いた画像は無作為に選択している。
図(3)-1 画像処理手順のイメージ

## （３）カメラトラップによる胸部斑紋の撮影手法開発

## 1 ）カメラトラップの設置

大規模ヘア・トラップ調査地として選定した北上山地モデル地域の北東部、青松葉山の周辺地域（N39°47', E141°28'）において、2タイプのカメラトラップ（図(3)-2）を設置し、野生ツキノワグマ個体を対象とした撮影手法の開発を行った。本調査では斑紋撮影手法の提案を目的とするため、ヘア・トラップ設置点の中から、地形や植生、前セッションでの確認などの情報に基づき、よりツキノワグマの利用が期待される設置点をセッション間で流動的に選択し、カメラトラップを設置した。なお、調査は2010年の6月から8月に6セッション（約10日間/1セッション）実施した。前半の4セッションは2タイプ（A1、B1）の撮影手法の試験を実施し、これを受けて改良した2タイプ（A2、B2）のカメラトラップについて、後半の2セッションで実用性の検討を行った。表(3)-1に各調査セッションにおけるカメラトラップの設置地点数を示す。

表(3)-1 カメラトラップタイプと設置数

CTタイプ	セッション	計
1	2	3	4	5	6
A1	10	10	5	5	30
A2	20	20	40
B1	8	7	15
B2	20	20	40
(a)

(b)

(c)

(c)

(d)

(d)

図(3)-2 カメラトラップイメージ

## 2 ）カメラトラップ構造

斑紋の撮影に用いたカメラトラップはタイプAとタイプBの2種類である。タイプAは立木2本の間に150 cmの高さでSPF材（2×4材:1820×89×38mm）を地面と平行に設置、材の片面中央部に誘引物を取り付け、誘引物設置面の反対側からトラップ全体が撮影できるように自動撮影カメラを設置したトラップ設定である（図(3)-2a）。この設定では、ツキノワグマを直立姿勢に誘導することで斑紋の撮影を試みている。一方タイプBではSPF材で作成したL字型の構造物を170 cmの高さで立木に設置、L字の先端に誘引物を、L字の基部に下向きに自動撮影カメラが設置されている（図(3)-2b）。この設定では、ツキノワグマを樹に登らせ、背筋を反ったような姿勢に誘導することで斑紋の撮影を試みている。なお、前半4セッションの撮影状況を受けて、後半の2セッションではそれぞれの設定に改良を加えため、これらを区別し、改良前をA1およびB1、改良後の設定をA2およびB2とする。A2における改良点は、誘引物のリンゴからハチミツへの変更と、誘引トラップとカメラの設置距離を3m以上に設定した点である。B2ではL字型の構造物において、誘引物の設置位置とカメラの設置角度に改良を加えた（図(3)-2c, d）。
自動撮影カメラは焦電型赤外線センサー内臓のBushnell $ ^{®} $ Trophy Cam（model:119435C）を使用した。カメラは動画撮影モード（サイズ640×480）で撮影時間は30秒または60秒、撮影後の休止時間を10秒、センサー感度をHighに設定して用いた。

## 3 ）解析方法

ツキノワグマがカメラトラップに誘引された時、誘引個体の多くは連続して撮影される。したがって、連続して撮影された動画のうち1回でも斑紋が確認されていれば、個体識別の目的は達成できると考えられる。このような連続した撮影画像の取り扱いについて、撮影枚数を指標とした動物の相対密度の推定に際しては、同一個体の連続撮影による過大評価を防ぐために独立イベントを抽出することで比較が行われており、撮影間隔が30分以上である場合を独立イベントと判断している $ ^{10} $ 。そこで便宜的に30分を閾値として撮影をイベントごとに整理し、その中で誘引物が利用可能な状態であるイベント（有効イベント）を抽出した。この有効イベントを対象に各CT設定における撮影枚数や斑紋撮影率、斑紋写真の質などについて比較を行った。なお、斑紋撮影率＝斑紋撮影イベント数／有効イベント数である。撮影斑紋の質は3段階で評価し、体勢変化やブレがなく斑紋全体が明瞭に撮影されている場合をA、ブレや形の変化は多少見られるが全体を撮影できているものをB、姿勢変化などにより一部しか撮影されなかった場合をCとした（図(3)-3）。

## （４）ツキノワグマ個体数推定調査におけるカメラトラップ法の適用

## 1 ）北上山地調查地カメラトラップ設置

2010年北上モデル調査地北部の約340km²の範囲を調査地とし、2011年の6月末から8月末にかけて5セッション（10日間／1セッション）の調査を実施した。調査には前年度開発したカメラトラップ（タイプA）を用い、調査地内80地点に設置した（図(3)-4,(3)-5）。2010年と同様、誘引物はハチミツであり、匂い拡散のため上部に複数の穴をあけたペットボトルに200ml程度を入れて使用した。自動撮影カメラはBushnell $ ^{®} $ Trophy Cam（2010年および2011年モデル）を使用し、動画撮影モード、撮影時間30秒、休止時間1秒、センサー感度をHighに設定した。

## 2 ）動画サンプル整理

撮影動画をすべて確認し、クマが撮影されているものについては斑紋の撮影状況と、その時点における誘引物の有無を記録した。斑紋が撮影された場合、動画内で最も正確に斑紋を捉えた瞬間を静止画として切り出し、前年度同様に斑紋の撮影品質に従い3段階に分類した（図(3)-3）。また、斑紋が撮影されなかった動画については、その時のツキノワグマの行動を記録した。

図(3)-3 胸部斑紋の撮影品質
図(3)-4 北上調査地とトラップ設置点（黒点）

図(3)-5 トラップ設置状況
## 3 ）個体識別

胸部斑紋の撮影品質がAおよびBの画像を対象に実施し、品質がCの画像については、明らかに異なる特徴を有していると判断できる場合のみで利用した。個体識別は、斑紋の大きさや分裂の有無、凹凸形状とその位置などの情報を基に目視で行った。また、下顎紋や傷などそのほかの特徴を有する個体についてはこれらを補助的に用いた。

## 4 ）个体数推定

第2セッション目以降の個体識別データを基に、統計解析ソフトRのパッケージとして公開されている、空間明示型標識再捕獲モデルのSPACECAPを用いて推定を行った。

## （５）痕跡からのDNA抽出による個体識別法の開発

ツキノワグマの口腔内剥離細胞を採取するため、食害発生地に残された食痕試料の表面を滅菌した綿棒で拭い、綿棒の先をDNAの安定剤（EDTA）を添加したDNA抽出バッファーの中に折り入れた。DNAの抽出は、綿棒を入れたまま行なった。まず、フェノール・クロロフォルム抽出を行い $ ^{11} $ 、続いて植物由来のポリフェノールや多糖類を除去するためにCTAB処理 $ ^{12} $ を行った。回収したDNAは水で溶解し分析に供した。個体識別用のマイクロサテライト配列 $ ^{13} $ のうち6座位と、性判別用のアメロゲニン遺伝子 $ ^{14} $ を増幅した。これら手法詳細は齊藤 $ ^{15} $ にとりまとめられている。

## 4 ．結果及び考察

## （１）ツキノワグマにおける個体識別部位（Natural-marking）の探索

## 1 ）頭部形状

両目間の距離を1とした時の各項目の相対値は、個体毎に異なる値を示した（図(3)-6）。特に目口間で変異が大きいが、鼻幅では変異が小さい事がわかる。これは、基準とした両目間の距離が横方向の変化であるのに対し、目口間は縦方向、鼻の幅は横方向の変化であることによると考えられる。この結果は方向性の異なる測定値の比率を用いることで、より大きな変異が抽出されることを示唆している。各項目では変異が認められたものの、今回用いた特徴だけでは個体識別を行うには不十分であった。しかし、これ以上の特徴を生体の頭部から抽出することは難しいため、現時点では個体識別における頭部形状の利用は難しく、その有効性は低いと考えられる。

図(3)-6 各個体における頭骨計測値の相対値分布
## 2 ）鼻紋

いずれの個体においてもほとんど鼻紋は確認されなかった（図(3)-7）。唯一明瞭な特徴は、鼻の中心部に見られる筋と、それと交差するように左右の鼻の穴にかけて見られる筋の2つであるが、この特徴は複数個体で共通して確認された。また、それ以外に鼻紋らしき特徴は撮影画像からは確認できなかったため、個体識別における鼻紋の有効性は低いと考えられる。

## 3 ）胸部斑紋（月の輪紋）

分析対象とした70個体のうち、胸部に月の輪紋が確認されたのは68個体であり、全体の97%であった（表(3)-2）。この68個体はいずれも異なる斑紋パターンを有しており、特にその大きさ、位置、分裂の有無および極端な凹凸形状などによって容易に識別が可能であった（図(3)-8）。斑紋が分裂した個体の識別が最も容易であり、他の特徴を用いずとも分裂の位置関係だけで識別は可能である（図(3)-8b）。ツキノワグマ胸部の月の輪紋は個体間でその形状に大きな変異があり、サイズに関する項目としては特に長さと太さが、形状に関しては月輪紋の分裂や特徴的な凹凸形状などが識別に際して有効な指標であると考えられる。なお、一部個体では月の輪紋が認められなかったが（図(3)-8c）、97%と大多数の個体で月の輪紋が確認されたため、識別に際し十分に指標として利用可能であると判断した。

## 4 ）下顎紋

全70個体のうち28個体、40％と比較的多くの個体で下顎紋が確認された（表(3)-3）。下顎紋の形状は把握が難しい上に、サイズが小さいこともあって胸部斑紋ほど形状に変異が見られないが、位置情報は容易に得る事が可能である。例えば図(3)-9aの個体では、下顎紋が左側に寄っていることがわかる。同様に図(3)-9bの個体は中央、図(3)-9cの個体は右側と、位置情報によって大きく3パターンに分類が可能であった。比較的多くの個体で確認でき、数パターンの判別は容易であることから、下顎紋を有する個体においては有効な指標となり得ると考えられる。

図(3)-7 3個体の鼻部画像

表(3)-2 撮影枚数と撮影個体および月の輪紋の有無

撮影枚数	撮影個体	月の輪紋
あり	なし
阿仁熊牧場	308	50	49 (98%)	1 (2%)
奥飛騨クマ牧場	123	20	19 (95%)	1 (5%)
計	431	70	68 (97%)	2 (3%)
(a)

(b)

(c)

図(3)-8 胸部斑紋の一例

(a)

(b)

(c)

図(3)-9 下顎紋の一例

表(3)-3 下顎紋の確認個体と位置情報の内訳

撮影場所	撮影個体	下顎紋確認個体	下顎紋の位置
左側	中央	右側
阿仁熊牧場	50	22	5	13	4
奥飛躍クマ牧場	20	6	0	5	1
計	70	28 (40%)	5 (18%)	18 (64%)	5 (18%)

## （２）ツキノワグマにおける胸部斑紋を用いた個体識別の信頼性検証

## 1 ）普遍性

阿仁クマ牧場で飼育されている62個体のツキノワグマのうち、59個体95%の個体で胸部斑紋が確認された。100%ではないものの、胸部斑紋はほぼすべての個体が有する普遍的な特徴であると考えられる。しかし、西日本の個体群では胸部斑紋を持たない個体が多いとの報告もある。これは個体群縮小による多様性低下の結果とも考えられるが、今後野生個体を対象とした調査を実施する上で、各地域個体群を対象とした胸部斑紋の発現率の調査も必要となるかもしれない。
図(3)-10 画像間におけるツキノワグマ胸部斑紋相違度の頻度分布

## 2 ）唯一性

胸部斑紋における面積、位置、角度および形状、4つの特徴はいずれも個体間で大きく異なっていた（図(3)-10）。面積の相違度は一様に分布（range: 0.00-0.94）しており、個体間において斑紋サイズの変異が大きいことがわかる（図(3)-10a）。重心の差もばらつきがあり（range: 1.8-135.9）、個体間の斑紋発現位置に変異が認められるが、分布は40ピクセルを中心とした山型であり、僅かながら差が小さい側に偏っている（図(3)-10b）。同様に傾きの差も値はばらついており（range: 0.0-57.3）、個体間の斑紋角度に変異が認められるが、その分布は5°をピークに右肩下がりの傾向を示す（図(3)-10c）。輪郭線のズレの平均値も大きくばらついており（range: 12.7-66.1）、その分布は10ピクセルを中心とした一山型である（図(3)-10d）。

一方で同一個体の画像間の比較においては、同じ写真を用いた場合にも僅かな差が検出された（図(3)-10：薄灰斜線部）。同一写真において斑紋の持つ特徴は同じであるため、この画像間の差は、写真から比較画像を生成する際の正規化および斑紋抽出過程に生じた人為的誤差と捉える事ができる。また、同様に同一日に撮影された同一個体の画像比較でも差が検出され、同一写真における差よりも大きな値を示した。これは上記誤差に加え、撮影時の微妙なアングルやピントの違い、個体の姿勢変化が生じた影響であると考えられる。個体識別においては、個体間の差異が、これら個体内の相違よりも大きいことが前提となる。つまり、個体内の差よりも大きな相違
度が検出された場合には、2枚の画像は別個体のものであると判定できるが、個体間の差異が個体内の差異と重複する場合、その識別は不可能となる（または誤って同一個体と判定される）。このような重複が起こる頻度（つまり異なる2個体が同一個体であると誤って判定される確率）はDNA解析においても $ P_{id} $ （Probability of identity）として算出されており、個体識別の精度の評価や、用いるマイクロサテライトの選定に利用されている。4つの胸部斑紋の特徴においてこの $ P_{id} $ を算出した結果を表(3)-4に示す。 $ P_{id} $ は傾きで最も高く、形状で最も低い値であった。つまり、個体識別において形状が最も有効な特徴であり、傾きにはほとんど個体差がなく個体識別における有用性は低いと考えられる。なお、52個体1326通りの組み合わせのうち、4つの特徴すべてが一致し、同一個体と誤判別された事例はなく、胸部斑紋を用いた個体識別の $ P_{id} $ は0.00075以下であると考えられた。胸部斑紋の特徴は個体ごとに著しく異なっており、唯一性を満たす有用な個体識別標識であることが明らかとなった。

表(3)-4 各特徴における相違度の範囲と $ P_{id} $

特徴	相違度の範囲	重複数	$ P_{id} $
個体内	個体間
サイズ	0.00 - 0.15	0.00 - 0.94	178	0.134
位置	0.18 - 16.36	1.79 - 135.86	194	0.146
傾き	0.02 - 9.82	0.04 - 57.32	537	0.405
形状	0.21 - 4.25	3.17 - 23.57	6	0.005

図(3)-11 各画像間における相違度の頻度分布

箱内部の太線は中央値、箱の上下は四分位点、上下に伸びる棒はそれぞれ最大値と最小値を示す。棒の下に付された異なるアルファベットは多重比較において有意な差が認められたことを示す。
## 3 ）持続性

Kruskal-Wallis test の結果、胸部斑紋のサイズ、位置および傾きの3つの特徴量においては、4期間において相違度の分布に有意な差は認められなかった（図(3)-11a, b, c）。一方、形状においては各期間で相違度の分布に有意な差（Kruskal-Wallis test: P = 0.0015）が認められた。多重比較の結果、同一日と9か月（P = 0.009）、同一日と12か月（P = 0.045）および3か月と9か月の相違度（P = 0.040）に有意な差が認められた（図(3)-11d）。これは、胸部斑紋の形状が時間の経過とともにわずかに変化する可能性を示唆するものである。しかし、これらの変化は非常に微量であり、個体識別にはほとんど影響しなかった。したがって、1年間であれば胸部斑紋の特徴はほとんど変化しないと考えられる。今後は斑紋の持続性に関して、より長期的な検討が必要である。

## 4 ）简便性

正確に撮影された斑紋写真を用いた場合、個体識別の正答率は非常に高く、被験者の半数以上が100%の正答率を示す結果となった（図(3)-12）。一方、撮影アングルやクマの姿勢変化を伴う写真においては識別率の低下が認められた。特に正確な写真を用いた場合に比べ、姿勢変化を伴う写真の正答率は有意に低く（Wilcoxson rank sum test: P < 0.05）、その平均値は約85%であった。なお、学生とクマ研究者の正答率に差は認められなかった。識別に用いる画像の質が悪いときには識別率が低下するため十分注意が必要であるが、ツキノワグマの胸部斑紋に基づく個体識別は、目視で正確に実施可能であり、また識別に際して特にクマに関する専門的な知識を必要としないため、簡便で高精度な手法であると考えられる。

図(3)-12 斑紋写真の品質と個体識別の正答率

箱内部の太線は中央値、箱の上下は四分位点、上下に伸びる棒はそれぞれ最大値と最小値を示す。棒の下に付された異なるアルファベットは多重比較において有意な差が認められたことを示す。
## （３）カメラトラップによる胸部斑紋の撮影手法開発

北上山地モデル調査地における2010年の調査期間中に撮影されたツキノワグマの動画数は361であり、そのうち179の動画で斑紋の撮影に成功した（表(3)-5）。これらを撮影イベントで整理し、斑紋撮影率を算出したところ、タイプA2で87%、タイプB2で95%とどちらも非常に高い値を示した。トラップタイプごとに比較を行うと、撮影枚数、斑紋撮影率ともにタイプBの設計においてタイプAよりも高い結果であった。タイプBでは樹に登るようにクマの行動を誘導しており、誘引物が取りにくかったために撮影枚数が増え、斑紋の撮影機会が増加したものと考えられる。なお、各タイプとも斑紋撮影率は改良後（A2、B2）の設計において、改良前（A1、B1）より高くなっており、改良により性能が向上した事がわかる。

撮影された斑紋の質はタイプAで高い結果となった（図(3)-13）。タイプAにおいては、誘引物を取るためにクマが手を挙げてしまい、斑紋がうまく撮影されないこともあるが（図(3)-14b）、比較的安定して高品質の斑紋画像を得ることが可能である（図(3)-14a）。加えて、ツキノワグマの全身が撮影されるため、体サイズからの齢階級区分や親子関係の把握、生殖器官が確認できれば性判別も可能であるという利点もある。一方、タイプBは対象との距離が近く、斑紋の形状を細部まで把握できる利点はあるものの（図(3)-14c）、斑紋が撮影範囲内に収まらず一部しか撮影できないことも多く、クマの激しい動きによって斑紋がぶれてしまうこともあった（図(3)-14d）。なお、本手法では斑紋を撮影するために、誘引物を用いてツキノワグマの姿勢を誘導しているが、各動画において斑紋をカメラに向けた姿勢を長時間維持することはほとんどなかった。動画撮影では静止画よりも画質が低下するというデメリットがあるが、現時点ではこの少ない機会を逃さず斑紋を撮影するためには、動画で撮影を行うのが最善と考えられる。

本研究により、高確率で正確にツキノワグマの胸部斑紋を撮影するための手法が概ね確立され、野外調査における有効性も示された。今後は得られる情報量が多く、より正確に斑紋の撮影が可能なタイプAをベースに、誘引物の固定方法を改良するなど、より安定的な斑紋の撮影に向けた検討を続ける所存である。また、自動撮影カメラは日々高性能になっており、本手法における課題のいくつかが機材の技術進歩によって改善される可能性もあるため、調査機材の選定を含めた手法の継続的改良も必要と考える。

表(3)-5 カメラトラップタイプと撮影状況

CTタイプ	クマ動画数	斑紋撮影動画数	撮影イベント数	*撮影枚数/イベント	斑紋撮影率
A1	39	27	12	1.5	67%
A2	97	43	15	3.0	87%
B1	50	20	10	2.0	80%
B2	175	89	20	4.0	95%
計	361	179	57

*すべて中央値
図(3)-13 各トラップ設定における斑紋撮影品質

A1: タイプA（改良前） A2: タイプA（改良後） B1: タイプB（改良前） B2: タイプB（改良後） A: 高品質 B: 斑紋全体撮影だがAに劣る C: 低品質（一部撮影やぶれなど）

(a)

(b)

(c)

(d)

図(3)-14 カメラトラップによる撮影画像 1（動画からの切り出し）
## （４）ツキノワグマ個体数推定調査におけるカメラトラップ法の適用

## 1 ）摄影状况

北上山地モデル調査地における2011年調査ではヘア・トラップ調査と並行して、カメラトラップ80基による調査を5セッション実施した。のべ調査努力量は400TS（トラップ・セッション）であった。このうちカメラが正常に動作した有効TS数は333である（表(3)-6）。正常に動作しなかった原因としては、カメラの誤作動や人為的ミス（電源入れ忘れ、設定ミス、設置ミス）、クマの攻撃による破損などが挙げられる。特に第1セッションで有効トラップ数が低い値となったが、これはすべてカメラの誤作動によるものである。本調査に用いた自動撮影カメラはすべて同様のモデルであるが、前年度に用いた2010年製造機体と同様の設定で2011年製造機体を用いたところ、2～3時間で記録容量を使い切るほどの連続撮影状態となった。特に仕様書に変更点はないものの、センサーの感度に何らかの設定変更があったことが原因として考えられる。市販の自動撮影カメラを利用する場合、新しく購入した機材は事前に動作確認を行う必要があるだろう。

有効333TSのうち、クマが撮影されたのは113TS（34%）であり、クマの撮影率はセッションの経過とともに増加していた（表(3)-6）。これは各セッションにおける誘引物量の変化や気温変化などによる誘引物の誘引効果の違いや、ツキノワグマの利用環境・行動圏の違いが反映された結果と考えられる。本調査によって得られたクマ撮影動画数は1,024であり、トラップあたりのクマ動画数は10程度とセッション間での違いは確認されなかった。

表(3)-6 各セッションにおけるカメラトラップの撮影状況（2011年北上山地調査地）

トラップ数・サンプル数	調査セッション	計
S1	S2	S3	S4	S5
設置トラップ数	80	80	80	80	80	400
有効トラップ数	35	74	74	76	74	333
クマ撮影トラップ数	6	16	23	30	38	113
クマ撮影率（／有効トラップ）	17%	22%	31%	39%	51%	34%
サンプル数	65	168	246	370	355	1,204
サンプル数／トラップ	10.8	10.5	10.7	12.3	9.3	10.7

## 2 ）斑纹撮影状况

撮影した1,204の動画において斑紋が撮影できたのは592であり、斑紋撮影率は49％となった（表(3)-7）。撮影された斑紋の質に注目すると、個体識別可能な品質で撮影された動画（A＋B）は27％であった。本手法では誘引物によってツキノワグマの姿勢を誘導しているため、トラップに誘引物がある状態と、誘引物がなくなって以降の撮影率に着目した。すると、誘引物ありでは斑紋撮影率が67％と高い値を示したのに対し、誘引物なしでは34％に低下した。個体識別可能な斑紋の撮影に限ると、これらの値はそれぞれ37％と18％である。これは本手法を用いた斑紋の撮影に際して、誘引物が重要な要素となっていることを示す結果である。したがって、できる限り誘引物を取られないようにトラップの構造を改良することによって、より多くのサンプルを得ることが可能と思われる。なお、この値は1動画あたりの撮影率を示したものである。基本的に訪問個体がトラップに滞在中、複数枚の動画が得られることを考慮すると、個体あたりの撮影率はさらに高
いと考えられる。たとえば5つの動画が連続して得られた場合、そのうち少なくとも1回で斑紋が撮影できる確率は90%（ $ 1-0.63^{5}=0.9 $ ）となる。したがって、本手法を用いることにより、トラップ訪問個体の大部分の斑紋が撮影可能であると考えられる。

## 3 ）個体識別

撮影された斑紋動画のうち、主にその品質がA・Bのものを対象として個体識別を行った。本調査において得られた野生個体の斑紋画像の一部を示す（図(3)-15）。これらの画像から、野生個体においても、斑紋の持つ特徴は多様であり、個体ごとに著しく異なっていることは明らかである。我々は胸部斑紋の特徴から、調査期間中に53個体のツキノワグマを識別した。そのうち複数TSにわたって識別された再確認個体は25個体となった。

表(3)-7 カメラトラップによる斑紋撮影状況

クマ動画数	斑紋動画数	斑紋撮影率	品質別斑紋撮影率（／クマ動画数）
A	B	C
誘引物あり	552	370	67%	11%	26%	33%
誘引物なし	652	222	34%	5%	13%	16%
計	1,204	592	49%	8%	19%	23%

図(3)-15 カメラトラップによる撮影画像2（動画からの切り出し）
## 4 ）个体数推定

カメラトラップによる4セッションの調査によって得られた個体データに基づき、SPACECAPを用いて推定された生息密度は0.193頭/km²（95%信用区間：0.132－0.262）である。この値は並行して実施したヘア・トラップを用いた個体数推定値とほとんど同じであり、本手法によってもHTと同程度の精度で個体数推定が可能であると考えられる（詳細はサブテーマ4報告を参照）

## （５）痕跡からのDNA抽出による個体識別法の開発

事例分析は、モデル地域とした岩手県遠野市の東部一帯の圃場におけるツキノワグマ最少加害個体数とその性別を調査対象としている。デントコーン、スイートコーンおよびプラムを作付けた22圃場から、新鮮な食痕試料を計143試料採取しDNA分析を行った $ ^{16)} $ 。分析成功率は47.6%(68/143)であり、モデル地域全体で少なくとも42個体が食害していた。同地域で、同期間中に有害捕獲された個体数は計17頭であったが、実際には少なくとも2.5倍のツキノワグマが食害を与えていたことが判明した。加害個体の性比（オス/メス）は5.0であり、性別が判定できなかった6個体をメスと仮定しても同2.5となり、これは有害捕獲個体（同2.0）と比べても更にオスに偏っていた(二項検定, P < 0.05)。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

これまで定量的に評価されることのなかったツキノワグマの胸部斑紋に対して、画像解析を用いた検討により、個体識別における生体標識としての有効性が提示された。特に斑紋の持つ形状は個体特有のものであり、胸部斑紋を用いた個体識別に際して誤識別の起こる確率も極めて低いことが明らかとなった。加えて、目視による識別は非常に容易であり、高精度に実施可能である事が示された。野生個体を対象とした検討を基に、カメラトラップを用いた斑紋パターンの安定的な撮影手法を開発した。カメラトラップは今後様々な動物種の研究における主要なツールとしての活用が期待されており、本研究はクマ類における先進的事例として重要な成果を示したものと考える。個体数推定のみならず、野生動物の研究に際して個体識別が必要となる場面は多く、様々な研究において本手法の応用が可能である。また、食痕という一般的なフィールドサインを加えることによりヘア・トラップ法を補完できる手法も示された。

## （２）環境政策への貢献

鳥獣保護法に基づく第11次鳥獣保護事業計画や、特定鳥獣保護管理計画策定に向けて、鳥獣生息状況調査等を行うことが都道府県には求められている。カメラトラップと生体標識を用いた本調査手法は、都道府県等が実施するクマ類の個体数調査や、長期の個体群動向モニタリングに際しての活用が期待される。今後、自動撮影方法の開発により、より安価でより簡便な個体数推定法を提供できると考える。食痕からのDNA抽出による個体識別手法により、これまで明らかになっていなかった加害個体数やその性比など被害状況を把握する手法として有効であることが示された。本手法を用いることで加害個体の特定が可能となるため、有害鳥獣駆除に際しての利用が期待される。このための情報提供として、本研究の成果をクマ類のカメラトラップ調査法として
次のようにマニュアルにまとめ、ウェブ上で一般に公開した。

クマ類の個体数を調べる：ヘア・トラップ法とカメラトラップ法の手引き（統合版）（印刷配布）URL：http://www.bear-project.org/pdf/Tebiki/tebiki-tougou.pdf

・ カメラトラップ調査の手引き（電子版のみ提供）

URL : http://www.bear-project.org/pdf/Tebiki/Camera_trap_manual(rev).pdf

• 食跡DNA分析マニュアル（電子版のみ提供） URL : http://www.bear-project.org/

## 6 ．国際共同研究等の状況

特に記載すべき事項はない

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

<論文（査読あり）>

1) Higashide, D., Miura, S. and Miguchi, H. 2012. Are chest marks unique to Asiatic black bear individuals? Journal of Zoology, DOI: 10.1111/j.1469-7998.2012.00942.x. (in press, online first) <その他誌上発表（查読なし）>

特に記載すべき事項はない

## （2） 口頭発表（学会等）

1) 齊藤正恵・山内貴義・青井俊樹・梶光一：農業被害を起こしたツキノワグマの特定手法の確立とその野外応用．日本哺乳類学会2009年度大会（2009年11月、台湾）

2) 東出 大志・三浦 慎悟・箕口 秀夫・青井 俊樹．2010．斑紋パターンによるツキノワグマの個体識別と野外撮影手法の検討．日本哺乳類学会2010年度大会（2010年9月、岐阜）

3) 東出 大志．2011．カメラトラップを用いた個体識別手法の開発．自由集会F-8「クマ類の個体数推定法の開発：環境省環境研究総合推進費プロジェクトから」．日本哺乳類学会2011年度大会（2011年9月、宮崎）

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない

## （４）シンポジウム、セミナーの開催（主催のもの）

1) 「クマの毛からわかること」、岩手県岩泉町町民会館（岩泉町共催）（2010年7月25日）

2) 「ツキノワグマを調べる！～森には何頭のクマさんが？～」、岩手県立博物館（岩手県立博物館共催）（2011年9月25日）

3) 「クマ類の個体数推定法に関するワークショップ」、富山国際会議場（富山県自然保護課・環境省中部地方事務所共催）（2011年10月17日）

## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない
## (6) その他

特に記載すべき事項はない

### 6 \. 引用文献

1) Woods, J. G., Paetkau, D., Lewis, D., McLellan, B. N., Proctor, M. and Strobeck, C. 1999. Genetic tagging of free-ranging black and brown bears. Wildlife Society Bulletin 27(3):616-627.

2) Miura, S., and Oka, T. 2003. Evaluation of apple bait hair-traps for genetic tagging of Asiatic black bears in the Kitakami Highland, northern Honshu, Japan. Mammal Study 28:149-152.

3) 佐藤喜和・湯浅卓. 2008. ヘア・トラップを用いたクマ類の個体数推定法：概要と注意点. 哺乳類科学 48(1):101-107.

4) 湯浅卓・佐藤喜和. 2008. ヘア・トラップを用いたクマ類の個体数推定法における課題～国内外の事例の比較検討～. 哺乳類科学 48(1):109-118.

5) Ashton, D.G. 1978. Marking zoo animals for identification. In Animal markings: 24-34. Stonehouse, B. (Ed.). London: MacMillan.

6) Nietfeld, M.T., Barret, M.W. and Silvy, N. 1994. Wildlife marking techniques. In Research and management techniques for wildlife and habitats: 147-159. Bookhout, T.A. (Ed.). Bethesda, MA: The Wildlife Society.

7) Foster, B.J. and Harmsen, B.J. 2012. A critique of density estimation from camera-trap data. Journal of Wildlife Management 76(2): 2224-236.

8) O’Connell, A. F., Nichols, J. D. and Karanth, K. U. 2011. Camera trap in animal ecology. Springer, 271pp.

9) Oi T. and Yamazaki, K. 2006. The status of Asiatic black bears in Japan. pp.122-133. Understanding Asian Bears to Secure Their Future. Edited by Japan Bear Network. Ibaraki, 145pp.

10) O'Brien, T.G., Kinnaird, M.F. and Wibisono, H.T. 2003. Crouching tigers, hidden prey: Sumatran tiger and prey populations in a tropical forest landscape. Animal Conservation 6:131-139.

11) Sambrook J. and D.W. Russel. 2001. Molecular Cloning vol. 2. A laboratory manual. 3^{rd} edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York. 999pp.

12) Murray M.G. and W.F. Thompson. 1980. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Research, 8(19):4321-4326.

13) Paetkau D. and C. Strobeck. 1994. Microsatellite analysis of genetic variation in black bear population. Molecular Ecology, 3:489-495.

14) Ennis S. and T.F. Gallagher. 1994. A PCR-based sex-determination assay in cattle based on the bovine amelogenin locus. Animal Genetics, 25:425-427.

15) 齊藤正恵. 2009. 新たな遺伝子分析手法を用いたツキノワグマの農作物加害個体の特定方法に関する研究－食痕からのDNA採取と野生動物管理への応用－. 岩手大学大学院連合農学研究科. 学位論文, 139pp.

16) Saito M., K. Yamauchi, and T. Aoi. 2008. Individual identification of Asiatic black bears using extracted DNA from damaged crops. Ursus, 19(2):162-167.