コオロギの鳴く回数と温度には関係が見られ、鳴き声から気温を推定する方法が紹介されています。ただし、どの種類の声を何秒間数えても同じ式で気温が分かるわけではありません。中学入試の実験資料としては、鳴く回数を温度の目盛りへ対応させる校正と、その条件の範囲を読むことが大切です。
鳴く回数と音の高さを混同しない
「一分間に何回鳴いたか」は、まとまりのある鳴き声の回数です。一つの鳴き声をつくる振動が一秒間に何回あるかという振動数とは、数える単位が異なります。鳴く回数が増えたという記録を、そのまま音が高くなったという答えに置き換えないでください。
種類によって鳴き方も違い、一つのまとまりの中に複数の短い音が含まれることがあります。数える人が短い音を一つずつ数えた場合と、まとまりを一回とした場合では結果が変わります。録音を同じ基準で数えること、数え方を先に示すことが測定の条件になります。
時間をそろえて表にする
15秒で20回鳴いた記録と、30秒で30回鳴いた記録は、そのまま20対30で比較できません。後者を15秒分へ換算すれば15回です。ただし、途中で鳴くのをやめた期間があれば、長さだけを変換して一定の頻度を仮定するのが適切かを考える必要があります。
温度は昆虫の体に関わるため、遠くの建物の温度計と、虫のいる場所の温度が同じとは限りません。日なたの地面と日陰の草むら、昼と夜では条件が違います。鳴き声から推定した温度を、その地域全体の厳密な気温として扱わないことが必要です。
例題1 校正表から推定する
ある種類のコオロギについて、15秒間の鳴き声が15回のとき20℃、20回のとき25℃、25回のとき30℃という模型の校正表があります。この範囲では一直線の関係とします。30秒間に44回鳴いたときの推定温度を求めなさい。
答え・解説： 15秒分は22回です。20回から2回増えるので、25℃から2℃上がり27℃となります。44回をそのまま校正表へ入れるのではありません。この対応は例題用の模型で、全てのコオロギに使える一般式ではないことにも注意します。
例題2 測定のばらつき
同じ条件で三回、15秒ずつ数えると、21回、23回、22回でした。平均の回数と、例題1の表による平均回数からの推定温度を求めなさい。また、回数の最大と最小から求めた温度の範囲を答えなさい。
答え・解説： 平均は22回、推定は27℃です。21回なら26℃、23回なら28℃なので、三回の読み取りは26〜28℃に対応します。平均27℃だけを書いて「必ず27℃」とするのではなく、数え方や自然な鳴き方の変動もある測定として読みます。
表の外へ延ばす前に止まる
表が20〜30℃の範囲だけで作られているなら、5℃や45℃でも同じ直線が続くとはいえません。鳴く活動が止まる条件もあり、回数0を式へ入れて得た数字が実際の体温を表すとは限らないからです。校正された範囲内の推定と、範囲外の外挿を区別しましょう。
また、声が聞こえなかった理由には、低温以外にも種類、性、時刻、警戒、録音機の位置などがあります。無音という一つの観察だけから温度を特定することはできません。比較実験では同じ種類と数え方をそろえ、変えた条件が温度であることを確認します。
温度以外の違いを記録する
一匹だけを長時間観察した場合と、三匹を同時に録音した場合では、数えた声が混ざる可能性があります。複数個体の声を合計した回数を、一匹用の校正表へ入れれば推定がずれます。録音の振幅が大きいことも、鳴いた回数が多い証拠ではありません。距離やマイクの感度が違うかもしれないからです。
温度計と鳴き声の記録を同じ場所で並べて取り、推定値と実測値の差を表にすると、方法の精度を調べられます。一回だけぴったり合ったことより、異なる温度でもどれくらい差が出るかを確かめる方が重要です。生き物を使った指標は便利でも、測定条件と限界を添えて説明することが欠かせません。
数える音のまとまりをそろえる
録音に「チリリ、チリリ」というまとまりが入っているとき、一まとまりを一回とするのか、中に聞こえる短い音を分けるのかで回数が変わります。校正表を作ったときと違う数え方をすれば、観察時間を換算しても誤差は直りません。音声の例や記録上の印を見て、一回の定義を確認することが先です。
三十秒の前半で二十回、後半で二十四回だった場合、平均すれば十五秒あたり二十二回です。しかし前半も後半も二十二回だったという事実にはなりません。平均の推定温度を求める問いと、時間の途中で変化したかを調べる問いでは、残すべき記録が異なります。途中の記録を捨てずに表へ書いておくと、変化を後から検討できます。
温度計の読み取りが二十五度から二十六度の間なら、鳴き声から求めた二十五・五度が厳密に正しいと証明されたわけではありません。両方の測定に細かさの限界があります。式へ代入して小数点以下が出ることと、その桁まで確かに測れたことは別です。答案で指定がなければ、表の細かさや測定方法に見合った表し方を考えます。
無音の時間を除いた十五秒だけ数える場合と、無音も含めた連続十五秒を数える場合でも頻度は変わります。鳴き続けた場面だけを選んだデータを、生活全体の活動量として使うことはできません。この資料では温度推定のために何を数えたかが中心です。鳴き声の大きさ、振動数、鳴く回数、鳴いていた時間を四つの欄へ分けると、似た言葉の取り違えを防げます。