広い草地に生えている植物を、一株ずつすべて数えるのは大変です。そこで、決めた広さの枠の中を調べ、その結果から全体の数を見積もる方法があります。中学受験の資料問題では、枠の中の数を何倍かする計算が出ても、数字を掛けた答えが、そのまま確実な総数になるわけではありません。どこを調べ、何を一つとして数えたのかを読むことが、計算と同じくらい重要です。
数えた数と、面積当たりの数
一定の区域を設定して生物を調べる枠を、方形区やコドラートと呼びます。ここでは、地面に置いた正方形の枠の中で、対象の植物の株を数える模型を考えます。植物のように、調査中に枠へ出入りしにくい対象で使いやすい方法です。飛び回るチョウを同じ考えで数えようとすると、出入りや重複を別に考えなくてはなりません。
2m²の枠に10株あれば、1m²当たりでは5株です。広さの違う枠を比べるときに、株数だけを見て「10株の方が多い」と答えるのは早すぎます。どちらが密に生えているかを知りたいなら、同じ面積当たりにそろえる必要があります。逆に、総数を聞かれているのに、1m²当たりの値で答えを止めないようにしましょう。
一株と、一本と、一枚は同じではない
植物には、一本の根元から何本も茎を出すものがあります。茎を数えた記録と、株を数えた記録を、そのまま同じ表へ入れることはできません。また、地下でつながって増える植物では、どこまでを一個体とするかが難しい場合があります。調査の前に、何を数えるのかを決め、すべての枠で同じ約束を使います。
この例題では、根元で区別できる株を一つとして数えられると仮定します。枠の境界にかかった植物も、どちらかの枠で二重に数えないための約束が必要です。たとえば根元の位置で数えるなど、初めに決めた方法を途中で変えません。地面を覆う葉の面積を測る調査もありますが、それは株数の調査とは別の量です。
生えている所だけを選んではいけない
植物がよく見える場所ばかりに枠を置けば、当然、枠の中の数は多くなりやすくなります。その平均を草地全体に広げると、全体の株数を多めに見積もるおそれがあります。「たくさん数えたから正しい」とは限りません。調べる場所の選び方が、結果の偏りにつながるからです。
全体の数を見積もる目的なら、調査する区域を先に決め、その中から偏らないように場所を選びます。日なたと日陰で生え方が大きく違うなら、それぞれの広さと株数を分けて考える方法もあります。条件の違う場所を一つの小さな枠で代表させるのは無理がある、と気づくことが大切です。
例題1 調べた面積から全体を見積もる
一株ずつ区別できる植物を、1m²の枠を4か所に置いて数えました。株数は順に3、5、4、8でした。4か所が草地の生え方を代表しているものとして、80m²の草地全体の株数を見積もってください。この数字は計算用の仮想データで、実測値ではありません。
答え・解説： 調べた4m²の合計は3＋5＋4＋8＝20株です。1m²当たりの平均は20÷4＝5株なので、80m²では5×80＝400株と見積もります。答えは「推定400株」です。80m²をすべて数えて400株だった、という意味ではありません。もし4か所が植物の多い場所に偏っていたなら、割り算と掛け算が正しくても、全体の見積もりがよいとは限りません。
例題2 異なる広さの枠を比べる
別の観察では、Aの枠は1m²で6株、Bの枠は3m²で12株でした。Bは株数が2倍なので、植物がAの2倍の密度で生えていると言えるでしょうか。また、この二つの枠を合わせた4m²全体の、1m²当たりの株数はいくつでしょうか。
答え・解説： Aは6÷1＝6株/m²、Bは12÷3＝4株/m²なので、密度はAの方が大きくなります。二つを合わせると18株を4m²で数えているため、18÷4＝4.5株/m²です。6と4の単純平均で5株/m²とすると、1m²のAと3m²のBを同じ広さとして扱ってしまいます。4.5株という平均は、実物の半分の株を数えたという意味ではありません。
数が増えた理由までは、別の比較が必要
ある年に枠内の株数が増えていても、その理由をすぐに気温や雨へ結びつけることはできません。調べた場所、季節、数えた植物の成長段階がそろっているかを確かめます。同じ場所でも、芽が出る前と後では数えやすさが変わります。調査方法の違いによる変化と、生物そのものの変化を分けて読む必要があります。
実際に観察するなら、植物を抜かずに数えられる範囲で行い、調べる場所の利用ルールも守ります。比較の条件は実験・考察の読み方、数の増減を生物どうしの関係へつなぐ場面は食物連鎖と食物網と合わせて考えてみましょう。