中学受験理科｜トゲウオの反応は色だけで決まる？｜模型と光を組み合わせる実験

色の効果を調べるなら、光も確かめる

トゲウオの仲間では、繁殖期の雄がほかの雄へ示す反応を、魚の模型を使って調べる研究があります。腹などの色は反応に関わる手がかりの一つですが、「赤ければ必ず攻撃する」とだけ覚えるのは不十分です。模型の色が相手にどう見えるかは、水中の光や背景にも左右されます。この記事では、色と光の二つの条件を分けて、実験結果を読む練習をします。

実物の魚同士なら、相手の動き、大きさ、においなども違います。模型を使えば一部の条件をそろえやすくなりますが、模型さえ使えば何でも公平になるわけではありません。色以外の形や動かし方、示す距離と時間が違えば、それらの効果も入ります。模型実験のよさは「本物そっくり」なことではなく、調べたい特徴を変えて比較しやすいことにあります。

同じ行・同じ列で条件をそろえる。数値のある図は本文の例題模型です。

二つの条件を四つの組にする

色が赤い模型と暗い模型、光が明るい条件と別の光条件を組み合わせれば、四つの組ができます。同じ光の中で色だけを比べる組と、同じ色で光だけを比べる組を選べることが利点です。斜めに離れた二つの結果だけを選ぶと、色と光が同時に変わり、どちらの効果か分からなくなります。

反応の回数を調べるなら、何を一回と数えるかも決めます。模型に近付いた回数なのか、接触した回数なのかでは意味が異なります。同じ魚を何度も使った場合は、慣れや疲れ、前の実験の影響が残るかもしれません。実験順序を変えたり、複数の個体で確かめたりする理由も、表の数字を正しく読むために重要です。

例題1｜色だけを比較する組

考察用の表で、明るい光では赤い模型への反応が12回、暗い模型へ4回でした。別の光では赤い模型へ5回、暗い模型へ4回でした。明るい光での色の違いを調べるには、どの二つを比較しますか。また色の違いによる回数の差は両方の光で同じですか。

答え・解説：明るい光の12回と4回を比較します。色による差は明るい光で8回、別の光で1回ですから同じではありません。この模型では、色を変えたときの反応差が光条件によって違っています。12回と別の光の4回を比べるだけでは、二条件が変わるため色だけの説明になりません。数字は研究の実測値ではなく、この問いのために作ったものです。

例題2｜観察時間をそろえる

ある模型では2分で6回、別の模型では3分で12回反応しました。時間当たりの回数が一定だと仮定すると、それぞれ1分当たり何回ですか。合計回数だけでは比べられない理由も説明してください。

答え・解説：前者は6÷2＝3回、後者は12÷3＝4回です。後者の合計は二倍ですが、観察時間も長いため、反応しやすさが二倍とは言えません。この仮定での一分当たりの比は3対4です。実際の反応は時間とともに変わることもあるので、初めから同じ観察時間にそろえる方が、単純に割り直すより比較しやすくなります。

結果を生物全体へ広げすぎない

特定の水域や繁殖期の雄で得た結果を、どんなトゲウオにも、どんな季節にも当てはめてはいけません。魚の種類、状態、暮らす光環境が変われば、重要な刺激も変わり得ます。反応が多いという事実から、人の感情の言葉で「怒った」と決めることも控えます。観察された行動を、接近や接触など具体的な言葉で記録します。

このような問題では、知っている有名な説明に表を合わせるのではなく、表を先に読みます。仮説と一致しない条件が一つあれば、それを除外せず、説明をどこまで修正するか考えましょう。生物の反応を単純な暗記に閉じ込めないためにも、縦横の条件をそろえて比較する四区画の図が役立ちます。模型で調べたことと、生息地全体で確かめたいことを分ける姿勢が、資料から言える範囲を守ることになります。

平均値を出す前に、どの魚の記録かを見る

同じ一匹へ模型を十回示した結果と、十匹へ一回ずつ示した結果は、記録が十個ある点では同じでも意味が違います。前者には一匹の特徴や学習、慣れが強く反映されます。後者には個体間のばらつきが入ります。反応回数を平均するだけで、この違いがなくなるわけではありません。資料に個体番号があるなら、一匹の繰り返しなのか別個体なのかを読みます。

順番を赤、暗色、赤、暗色と固定すると、後の条件ほど疲れた状態で測る可能性もあります。順序を入れ替えた組を用意すれば、色の違いと提示順の影響を分ける助けになります。赤い模型を見せる前にはいつも長く休ませ、別色の前には休ませなかったなら、同じ観察時間でも完全な対照とは言えません。生物実験では目立つ違い以外に、直前の経験が隠れた条件になることがあります。

色という言葉も、単に絵具の名前だけではありません。光が変わると同じ模型でも見え方が変わり、背景との区別のしやすさも変化します。人の目に赤く見えたことを、そのまま魚が同じ色として感じた証拠にすることはできません。研究でどの光を通したか、どの環境の個体を使ったかが説明されている場合には、その範囲で読みます。知らない色覚の仕組みを勝手に補う必要はなく、観察された行動の違いをまず記述します。

表の空欄にも注意が必要です。四区画の一つが未測定なら、そこをゼロ回と埋めてはいけません。ゼロ回は観察したが反応しなかった結果で、未測定は結果がない状態です。これを区別するだけでも、実験から言えることを過大にしなくなります。模型の形、提示時間、個体、光、色という複数の欄を作り、変えた欄に印を付ければ、比較したい二つの結果を自分で選べるようになります。