ウツボカズラの光合成の研究清真学園高等学校発表者：杉山亮(２年) 担当：十文字秀行１．目的ウツボカズラの各部分の光合成で生じる酸素の量を調べ，それによって光合成の度合いを比較する。今回は捕虫器と葉を用いたが，捕虫器の下部では光合成が活発であると仮定した。２．方法水 100ｇに炭酸水素ナトリウム１ｇを溶かし，穴あけパンチで作った葉片をシリンダーで内部の空気を抜き，溶液に沈めた後，白熱電球の光(60Ｗ)を当て，葉片の浮かんでくる時間を計測した。光合成で生じた酸素によって葉が浮くので，浮上までの時間で光合成の度合いを考える。今回は光の熱による影響を防ぐために水の層を通して光を照射した。３．結果捕虫器の上部の葉片の浮かぶ時間が全体的に下部のものより早かった。（p 値＜0.001）４．考察浮上までの時間が短いほど，光合成が盛んに起きていると解釈できる。ウツボカズラの捕虫器内では光合成は活発でないことがわかった。５．結論ウツボカズラの捕虫器での光合成は上部が下部より活発である。６．キーワードウツボカズラ光合成生物５－① ジグモの営巣条件茨城県立日立第一高等学校菊池祐太（２年）安齋正人【研究目的】地面に穴を掘って巣を作るという習性を持つジグモ（Atypus karschi）が，巣を張るのに必要な条件を調べ，そこからジグモの生息場所を特定する。【実験方法】土の粒の大きさ，湿り気，硬さを組み合わせて出来た８つの環境にそれぞれジグモを入れて巣を作らせ，その巣の様子を観察する。また，この実験を繰り返し行う。土の粒の大きさは砕き，湿り気は加える水の量で，硬さは押し固めることでそれぞれ調整した。【結果】柔らかい土粒粗い硬い土細かい粗い細かい湿り気湿潤 △ ○ △ △ 乾燥 × × × × ○→穴を掘り巣を作る △→穴は掘らず糸のみを張るジグモ（♂）巣（地上部） ×→穴を掘らず糸も張らない巣（地中部）【まとめ・今後の課題】実験の結果から，ジグモは土が乾燥していると糸すら張らないが，土が湿っていると穴を掘らない場合でも糸は張ることが分かった。このことから，土が湿っていることが巣を作るために必要な条件ではないかと予想できる。また，柔らかく細かい土が営巣に最も適することが分かった。今後は，ジグモの住む土の科学的性質を調べるためｐＨ等も条件に入れて実験をする。また，異なった２つの環境を隣合わせに作り，ジグモがどちらに巣を作るかも実験する。その後，自然下でジグモが多く生息する場所を調べ，そこの環境条件と，実験から得られたジグモの営巣に適すると思われる環境条件を比較する。生物５－② 久慈川下流域におけるサギ類の研究茨城県立水戸第一高等学校須山崇太郎（２年），國府田宏輔１.はじめに私は幼い頃から自然に触れるのが好きで，小学校低学年の時に野鳥に出会った。小学校 6 年時に，縁があって茨城県環境アドバイザーの山口萬寿美先生からお誘いを受け，久慈川のサギ類のコロニーを訪れた際，その規模に大きな衝撃を受けた。関東最大級というサギ類のコロニーが地元にあるということが感動であった。このコロニーにいるサギ類の生態調査を行うことで，自分が幼い頃から大好きだった身近な自然環境の保全に役立てようと思い，それから 2014 年までの 5 年間観察を行ってきた。２.観察場所と方法久慈川の河口から 7km(茨城県常陸太田市堅磐町)の左岸のメダケの群生に，毎年 3 月～8 月に 6 種のサギ類のコロニーが形成される。観察は，2010 年～2014 にかけ，コロニーの対岸（那珂市本米地区）の土手上から，双眼鏡やフィールドスコープ，カウンターを用いて以下のように行った。・観察時間は早朝，夕方のいずれかの時間帯に行う。・観察地点に着いたら，まずコロニー内にいるサギ類を種類別にカウントする。次に，コロニーに入った数と出た数を種類別にカウントし，10 分毎に記録していく。３.観察結果サギ類　入 2014年7月20日個体数[羽] ゴイサギ出入り 2014年7月20日ゴイサギ入りゴイサギ　出ダイサギチュウサギコサギアマサギアオサギゴイサギ 200 200 日中活動するサギは早朝，日の出に合わせて一斉にコロニーを出ていった(Date not shown)。夕方個体数[羽] 300 のサギ類の入りの数の変化は不規 100 則でなく，20～30 分の周期がある 100 という結果であった(Fig. 1)。ただし，サギの種類によって周期性時間時間 Fig. 2 Fig. 1 18:10～18:20 18:20～18:30 18:30～18:40 18:40～18:50 18:50～19:00 17:50～18:00 18:00～18:10 17:30～17:40 17:40～17:50 17:10～17:20 17:20～17:30 16:50～17:00 17:00～17:10 16:10～16:20 16:20～16:30 16:30～16:40 16:40～16:50 16:00～16:10 18:40～18:50 18:50～19:00 18:10～18:20 18:20～18:30 18:30～18:40 17:50～18:00 18:00～18:10 17:30～17:40 17:40～17:50 16:50～17:00 17:00～17:10 17:10～17:20 17:20～17:30 16:20～16:30 16:30～16:40 16:40～16:50 15:50～16:00 16:00～16:10 16:10～16:20 15:50～16:00 0 0 は異なっていた。また，ゴイサギの出入りの数の変化は同期していることが分かった（Fig. 2）。これらの結果は，2010 年～2014 年の調査のいずれでも同様の結果であった。４.考察 Fig. 1 のように周期性が表れる理由について考察した。サギ類の移動速度を踏まえると，サギ類は日中，種類ごとに集団を十数ｋｍの間隔を開けて行動し，夕方，その間隔を保ったままコロニーに一斉に帰り始めることで，入ってくる数に 20～30 分の周期が表れるのだと考えた。サギ類がコロニーからどのくらい離れた地域で活動し，帰って来るのかを調査するために今後はフィールド調査をする必要がある。Fig. 2 の結果より，ゴイサギは限られたコロニーのスペースを有効に使うために，入れ替わるようにして出入りしていることが示唆される。生物５－③ 変形菌の知性～変形菌はどのような培地でも最短距離を結ぶのか～水戸第二高等学校溝口嘉菜（２），飛田彩香（２），星浩一１．はじめに ≪変形菌とは≫ 変形菌とは、アメーボゾア門コノーサ綱変形菌亜綱に属する生物である。巨大なアメーバ状の変形体を変身させてキノコのように胞子をつくる不思議な生き物である。別名を粘菌、ホコリカビともいう。変形体の色は私たちが用いている黄色のほかに、オレンジ、緑、ピンク等、多種類存在する。主に朽木や土壌中に生息し、これらを腐らせる微生物を食べて生活している。 ≪動機≫ 先生から勧められ、変形菌の生態を調べていくうちに、変形菌の動きに興味を持ったから。また、その過程で生じた疑問を実験で明らかにしたいと思ったから。２．目的変形菌は、ある指定した地点を最短距離で結ぶように移動することが知られている。平面で動きを観察した後、立体表面での変形菌の動きも合わせて観察し、検証したい。３．飼育方法個体は和名：モジホコリカビ（学名：Physarum polycephalum）を用いる。２％寒天培地を使用し、オートミールを餌として与え、21℃で培養する。４．実験方法シャーレの中心に変形菌に覆われたオートミールを置き、その延長線上（中心から左右５㎝ほどの位置）に餌となるオートミールを配置する。実験開始から４時間ごとに観察し、変形体の移動の傾向を予測する。５．結果と考察変形菌が、シャーレの辺縁に沿って動いていた。これは、餌を探すために円形のシャーレ内いっぱいに広がったことで、シャーレの縁にぶつかり、辺縁に沿って動いたのだと考えられる。６．今後の課題実験結果より、私たちは「培地（容器）の形に、変形菌の移動方向が影響を受けているのではないか？」と考えた。そこで、今後は様々な形の容器を用い、実験を重ねていこうと思う。また、実験を行うに当たって当初の目的である、立体表面での変形菌の動きを観察することと合わせて、実験をすすめていきたい。７．参考文献中垣俊之（2010）『粘菌国立科学博物館その驚くべき知性』株式会社 PHP 研究所植物研究部 http://research.kahaku.go.jp/botany/henkeikin/3000.html 生物５－④ ダンゴムシの交替制転向反応茨城県立緑岡高等学校海野太一(2)，川村きこ(2)，松尾拓己(2)，渡辺寛基(2) １塚野武史はじめに無脊椎動物に見られる行動の一つに交替性転向反応がある。事前の転向反応に対して逆方向に転向する反応である。1950 年代からオカダンゴムシなどで広く研究されている。そして，オカダンゴムシの転向は BALM 説によるものと触角のあたる方向に由来するものとされる説があるが，この 2 つの条件が満たされた場合どちらが優先されるのか検証する。２実験方法 ① 両方の触角を同時に垂直に接触させる。 ② １回の実験で繰り返し３回行う。 ③ 片方の触角を壁に接触させる。 ④ １回の実験で右左３回ずつ行う。３実験結果考察 ① 迷った確率は，73.3%，80.0%，53.0%であり，平均を求めると 68.8%であった。 →なぜ迷いが生じたのか不明なのでこれから調査してはっきりさせたい。 ② 右側左へ進んだ確率は，66.7%，73.3%，80.0%であり，３回の実験の平均を求めると 73.3% であった。左側右へ進んだ確率は，93.3%，73.3%，80.0%であり，３回の実験の平均を求めると 82.2%であった。 →交替性転向反応は触覚のあたる方向に由来するという説は正しいといえる。４今後の課題今回は，交替制転向反応が触角によって起こる説の検証しか行っていないが，今後は，BALM 説の検証をしていく予定である。また，触角に由来する説と BALM 説がともに正しいとすると，矛盾が生じてしまうため，どちらが正しいのか検証する。参考文献･オカダンゴムシの交替性転向反応はなぜ起こるのか？林靖人（富山県立高岡高等学校） http:www.biol.tsukuba.ac.jp/tjb/Vol12No7/TJB201307YH.pdf（平成２７年１月１８日）･日本の科学と技術 http://scienceandtechnology.jp/archives/3642（平成２７年１月１８日）･オカダンゴムシの交替性転向の仕組みを探る草野ゆうか，新妻裕翼（福島県立磐城高等学校） http://katosei.jsbba.or.jp/download_pdf.php?aid=336（平成２７年１月２５日） ※ 日付は最新確認日生物５－⑤ アリの記憶能力と伝達能力に関する研究清真学園高等学校発表者：熱田真須美（１年）担当：十文字秀行１．目的クロヤマアリがエサを発見する行動や巣穴に戻る行動と，その後アリがエサに集まる様子を観察し，アリの知られていない能力について調べる。２．方法 ① 半径５０ｃｍの半円の用紙の中心をアリの巣穴出口前に一致させ設置する。その用紙は中心から均等に８等分し，左から①～⑧のエリアを設定し，巣穴から５０ｃｍ離れた④のエリアと⑤のエリアの間にエサとしてあんこを設置する。 ② 最初にエサに到達したアリが巣穴に戻る様子を観察し，巣穴に戻った後エサを撤去し，その後巣穴から出てきたアリがどのように行動するかを１０分間観察する。 ③ 実験が終わった後，実験中に実験の様子を撮影したビデオを見て，用紙とエサを設置した後の用紙上を通るアリと，初めにエサに到達したアリが巣穴に戻った後巣穴から出てきたアリの数をエリアごとに数え，グラフを作成する。３．結果・実験１・実験２ ※前・・・最初にアリが巣穴に戻る前・実験３後・・・最初にアリが巣穴に戻った後１０分間４．考察結果のグラフより，初めのアリが巣穴に戻った後に巣穴から出てきた多くのアリが，エサに近い④と⑤のエリアを通った。よって，初めのアリによりエサに関する情報が巣の中にいるアリに伝えられた可能性があるといえる。そして，はじめのアリはエサに関する情報を記憶したという可能性があるということもいえる。また，今回はアリの巣穴からエサへの道しるべとなるアリの足跡フェロモンを取らずに実験を行ったが，巣穴から出てきたアリのうち，初めのアリが通り足跡フェロモンをつけたであろう道を通ったアリの数より，ほぼ一直線にエサ付近へ向かったアリの数の方が明らかに多かった。このことより，やはりアリは足跡フェロモンだけを目印にエサへ向かうのではないといえる。生物５－⑥ 姿勢と集中力の相関に関する基礎的研究文京学院大学女子高等学校発表者：油谷奈津実（２年），発表者：安藤樹音（２年）担当教員名：大杉美貴「背景」勉強をするときに姿勢を良くしなさいと言われることがある。そこで、姿勢と集中力には関連性があるのか疑問に思い、研究テーマとした。「目的」以前の実験で、一般的に言われている、正しい姿勢をとることで、集中力が向上することが分かった。しかし、少人数の被験者で行ったため、信憑性に欠けていた。そのため、今回の実験では、被験者の人数を増やして、同様の実験を行う。「方法」被験者３８名（右利き）に３種類の姿勢で百マス計算を１分３０秒間解いてもらう。姿勢は①正しい姿勢、②悪い姿勢（手で解答用紙をおさえない）、③悪い姿勢（机に寝ながら解く）とした。被験者をＡからＣの３つのグループに分け、Ａグループは①②③、Ｂグループは② ③①、Ｃグループは③①②の順で解いてもらう。「結果」平均正答数が最も高いのは、『姿勢③』をとって解答したときだった。さらに、平均誤答数が最も低いのは、『姿勢③』をとって解答したときだった。したがって、正しい姿勢をとることで、百桝計算を正しく解答する計算力が向上することが分かった。よって、正しい姿勢をとることで、集中力が向上することが分かった。「結論」平均正答数が最も多いのは、『姿勢③』をとって解答したときだった。したがって、正しい姿勢をとることで、百桝計算を解く計算力が向上することが分かった。よって、正しい姿勢をとることで、集中力が向上することが分かった。「今後の展望」＊作業時の姿勢と集中力の関係について調べていきたい。＊食べ物と集中力の関係について調べていきたい。生物５－⑦ アメリカザリガニの捕食・逃避の研究開成高校発表者：松本篤弥（高校 2 年）担当教員：相原瑞樹アメリカザリガニは成体の体長は 8cm - 12cm ほどで、基本的には湿地に穴を掘って生息し、夜になると穴から出て餌を探す。ときに日中にも行動する。捕食対象としては小魚・小エビなどの泳ぐ動物や水草（以下、餌生物）、捕食者としてはサギなどの鳥やフナなどの魚（以下、天敵）がいる。本研究ではアメリカザリガニの捕食行動と逃避行動に着目した。一般的に知られているアメリカザリガニの捕食方法は自身より小さな動く物体に対して鋏で掴むというものである。逃避行動としては①自身より大きな物体を確認し接触すると後退する。または②強い刺激があった場合尾を使って後退する。しかしこれらのこととともに、アメリカザリガニは物体の識別能力が低く、色彩感覚を持っていないということも知られている。そのため、アメリカザリガニはあまり眼を利用せず捕食・逃避行動をとっていると考えられる。それがどのようなものであるかを考え実験した。初めにアメリカザリガニの異なる視覚情報によりどのような行動の違いがあるのかを調べた。視覚情報のみでは威嚇又は無反応のどちらかの反応しか示さず、予想された逃避行動は発生しなかった。この実験において威嚇しなかった個体は成長途中のものであり、威嚇した個体は成体であった。理由としては個体の成長による形態の変化により、威嚇の有無による生存確率に差が生じた可能性が考えられる。次にアメリカザリガニがどのようにして餌生物と天敵を区別しているのかを調べた。対象の縦の長さに関係なく、横の長さに依存して大きさを識別し行動していた。このことは第二触角を用いて物体の大きさを識別し対象が捕食対象か天敵であるかを判断しているために判断基準が横の長さに依存したと考えられる。次の実験では逃避行動に関係する異なる部位への接触刺激に対してどのような違いがあるのかを調べた。結果から頭部の刺激に対して腹部・尾部と比較してよく反応していた。理由として頭部には感覚器官が集中しているためと考えられる。また、1 日目と 2 日目のともに頭部・胸部の刺激に対する初期の反応は頻繁であり回数を重ねるにつれて反応が鈍化した。1 日目において反応が鈍化しても 1 日たった 2 日目の初めに鋭敏な反応が見られたために反応が鈍化した理由は一時的な慣れと考えられる。次にアメリカザリガニの主要な感覚・運動器官がどのように捕食に関わっているのかを調べた。主要な感覚器官が存在しなくても餌を捕食することができていた。予備実験においてアメリカザリガニは体部に強い刺激があった時、刺激方向の物体に対して掴みかかり反撃したのちに逃避する場合があった。この行動により主要な感覚器官が存在しない個体でも偶然捕食できたと考えられる。また、運動器官の鋏が片方の場合捕食できなかった理由としては、片方の鋏のみでは動く対象をうまく掴むことができなかったためと考えられる。最後に光強度の差により捕食方法に違いがあるのかどうかを調べた。平均すると暗幕下ではアメリカザリガニは照明下と比べ隠れ家に近い距離で捕食していた。アメリカザリガニが暗幕下で捕食する場合には刺激方向の物体に対して掴みかかり反撃したのちに逃避する行動により偶然捕まえ、照明下では捕食対象を追いかけて捕食したためだと考えられた。生物５－⑧