中学受験理科｜二つの場所の生き物はどれだけ共通？｜種数を足す前に重複を除く

二つの池で五種類ずつ生き物を見つけました。種類数が同じなら、似た生き物の集まりと言えるでしょうか。全く同じ五種類かもしれませんし、一種類も重ならないかもしれません。各場所の種数と、場所どうしの共通性は別の情報です。

本稿は、同じ時期に同じ方法で調査し、種名を正しく区別できた架空の表を扱います。各場所での個体数の多少は計算に入れず、その種類が見つかったかどうかだけを使います。個体数の偏りを比較する多様性の問いとは、この点で分けます。

共通する種を一度ずつ数える

池Aで甲・乙・丙・丁、池Bで丙・丁・戊が見つかったなら、共通は丙と丁の二種類です。両方を合わせた種類は甲・乙・丙・丁・戊の五種類になります。四＋三＝七とすると、共通の二種類を二度数えています。

図では二つの円が重なる部分へ丙と丁を置きます。左だけに甲と乙、右だけに戊を置けば、共通・片方だけ・全体の三つが見えます。円の大きさを個体数の多さと解釈しないよう、この図は種名の所属を整理した模式図だと確認します。

円の重なりには両地点にある種類を一度だけ書く。円の面積は種類数を表さない。

比べる指数の定義を先に読む

共通する種類数を、二地点を合わせた種類数で割った値を、ここでは共通度と呼びます。上の例は二÷五＝〇・四です。この定義はジャカード指数として使われる考え方ですが、名前を覚えなくても、分子と分母が指定されれば計算できます。

両方の種類が完全に同じなら一、共通がなければゼロです。片方の種数だけを分母にする別の指標もあり得るため、「似ている割合」という曖昧な言葉だけで式を決めないでください。本稿では両方を合わせた重複なしの種数を使います。

例題1　二つの池を比較する

Aでは甲・乙・丙・丁・戊、Bでは乙・丙・丁・己の各種が見つかりました。共通種数、全体の種数、定義した共通度を求めてください。

答え・解説： 共通は乙・丙・丁の三種です。全体は甲・乙・丙・丁・戊・己の六種なので、共通度は三÷六＝〇・五です。Aの五種を分母にした〇・六ではありません。五＋四－三＝六と、二度数えた分を一度引いても全体を求められます。

例題2　両方で同じ新種を見つける

追加調査で、AとBの両方から、これまで記録になかった庚を見つけました。他の記録は変わりません。共通度はどう変わりますか。

答え・解説： 共通は四種、全体は七種になり、七分の四、約〇・五七一です。初めの〇・五より大きくなります。庚は二地点で見つかりましたが、全体の種数には一種として追加します。全体を八種にするのは重複計上です。

見つからないことを不在と決めない

調査時間が短い場所では、いる種類を見逃す可能性があります。同じ共通度が低い結果でも、本当に構成が違うのか、観察方法が違うのかは別に考える必要があります。夜に活動する生き物を昼だけ調べた記録などは、その条件を明記します。

また、共通度が高いことが必ず望ましい環境を意味するわけではありません。本来違う環境なら、異なる種類がいること自体に意味があります。外来種が両方へ広がって共通種が増える場合も、数字だけでは評価できません。

答案では「AとBは同じ」とせず、「この調査で確認した種について、定義した共通度が〇・五」と範囲を区切ります。個体数の多さを表へ書き足しても、この存在・不在だけの指数には反映されません。何を残し、何を捨てた指標なのかを理解すると、比較の限界まで説明できます。

片方だけで新種が増えた場合

例題1のAだけで新しい種を見つけたなら、共通の三種は変わらず、全体は七種になります。共通度は七分の三となり、初めより下がります。両地点で同じ新種を見つけた例題2とは、分子の動きが違います。種数が増えたという一言だけで共通度の増減は決められません。

逆に片方だけにいた種が記録からなくなると、共通度は上がる場合があります。だから共通度が上がったことを、そのまま両地点の生物が豊かになった証拠として扱えません。共通種数と全体種数を別々に併記すれば、どちらの変化で比が動いたのかが分かります。

両方の調査で一種も見つからなかった場合、今回の式は分母ゼロになり、そのまま計算できません。「共通がゼロだから共通度ゼロ」と機械的に処理する前に、定義の適用条件を見ます。資料で特別な扱いが指定されていなければ、算出できないと区別して記録します。見かけの簡単な割合にも、分母が何を数えるかという条件があります。

読み取った値を説明するときの確認

各地点で見つかった個体数を二倍にしても、出現する種類が同じなら、この指標は変わりません。種類の共有に注目する物差しだからです。個体数の偏りまで比較したい場合は、別の指標や元の個体数表が必要になります。一つの数字で生物の集まりの特徴がすべて表せるわけではなく、何を数える指標かに合わせて結論を絞ります。

片方の地点を十分調べずに終えた場合、実際には共通する種類を見落とすかもしれません。似ていないという結果が、生息環境の差から生じたのか、調査の手間の差から生じたのかは、種類の表だけでは分かりません。調査した面積や季節、観察方法がそろっているかも確認しておくと、計算で出した値と環境についての説明を混ぜずに済みます。