鳥の複雑なさえずりの進化的デザイン 笹原和俊 1 ，Mar%n Cody 2 ，Charles Taylor 2 1 名古屋大学大学院情報科学研究科 2 Dept. of Ecology and Evolu%onary Biology, UCLA [email protected] 鳥類の中には数百，数千もの多様な音要素から構成される複雑なさえずり（歌）をもつ種がいる．明らかにそれ らの歌の構造はワンパターンでもランダムでもない．このような複雑な歌にはどんなデザイン原理が働いているの だろうか．これは信号の進化を探求する上で重要な問題であるが，まだ分からないことが多い． 本研究では，複雑ネットワークを用いた歌構造の分析手法を提案し，オオムジツグミモドキ（California Thrasher） の複雑な歌の構造特性を定量化する． 1. K. Sasahara, M. L. Cody, D. Cohen, and C. E. Taylor, Structural Design Principles of Complex Bird Songs: A NetworkBased Approach , PLoS ONE, 2012 2. 笹原和俊, 鳥の複雑なツイートとその進化的デザイン, 「思想地図β vol.1 」（東浩紀編）, ゲンロン, 2010 録音: カリフォルニア州アマドールとサンタモニカで，オ オムジツグミモドキから自発的な歌を長時間録音 歌ネットワークの作り方: 音要素タイプをノード，音要素 タイプ間の遷移をリンクとして，無向グラフと有向グラフ を構成 歌ネットワーク（無向）の分析: 平均距離(L)，クラスター 係数(C)，次数分布(P(k))を求め，ランダムネットワークと 比較 歌ネットワーク（有向）の分析: 5種類の遷移モチーフの 含有量を調べ，ランダムネットワークのそれらと比較 アマドールデータの例: 音要素数: 2897, 音要素タイプ: 182 図は歌の一部のソナグラムとその歌ネットワーク はじめに データと解析手法 結果 まとめ 参考文献 さえずり ランダム ネット ワーク #ノード =182 L 3.15 ≈ 2.98 C 0.21 > 0.03 P(k) <k> =6.4 歌ネットワーク（無向）の構造特性 歌ネットワーク（有向）の構造特性 さえずり ランダム 個体間比較 歌ネットワーク （有向） 一方通行型 ボトルネック型 マージン型 分岐型 砂時計型 アマドール#1 サンタモニカ#1 サンタモニカ#2 0.19 (0.01) 0.11 (0.07) 0.01 (0.04) 0.08 (0.07) 0.61 (0.81) 0.37 (0.02) 0.07 (0.11) 0.00 (0.07) 0.07 (0.11) 0.49 (0.70) 0.37 (0.02) 0.07 (0.11) 0.01 (0.15) 0.10 (0.15) 0.43 (0.51) 歌ネットワーク （無向） L Lrand C Crand S (スモールワールドネス) アマドール#1 サンタモニカ#1 サンタモニカ#2 3.15 2.98±0.09 0.21 0.03±0.01 6.62 2.81 2.58±0.03 0.37 0.09±0.02 3.68 6.61 3.44±0.04 0.31 0.03±0.01 4.86 オオムジツグミモドキの歌はスモールワールド構造を持ち， 規則と不規則がバランスした遷移多様性を持つ．このような 複雑な歌は，雄間競争や求愛という信号の使用に関係して 進化的にデザインされたものだと考えられる．今後，野外で のプレイバック実験を通じてこれを定量的に探求する． = (L / Lrand) / (C / Crand)
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鳥の複雑なさえずりの進化的デザイン
笹原和俊1，Mar%n Cody2，Charles Taylor2
1 名古屋大学大学院情報科学研究科 2 Dept. of Ecology and Evolu%onary Biology, UCLA
[email protected]‐u.ac.jp
鳥類の中には数百，数千もの多様な音要素から構成される複雑なさえずり（歌）をもつ種がいる．明らかにそれらの歌の構造はワンパターンでもランダムでもない．このような複雑な歌にはどんなデザイン原理が働いているのだろうか．これは信号の進化を探求する上で重要な問題であるが，まだ分からないことが多い． 本研究では，複雑ネットワークを用いた歌構造の分析手法を提案し，オオムジツグミモドキ（California Thrasher）の複雑な歌の構造特性を定量化する．
1. K. Sasahara, M. L. Cody, D. Cohen, and C. E. Taylor, Structural Design Principles of Complex Bird Songs: A Network-‐Based Approach, PLoS ONE, 2012
2. 笹原和俊, 鳥の複雑なツイートとその進化的デザイン, 「思想地図β vol.1」（東浩紀編）, ゲンロン, 2010
録音: カリフォルニア州アマドールとサンタモニカで，オオムジツグミモドキから自発的な歌を長時間録音
歌ネットワークの作り方: 音要素タイプをノード，音要素タイプ間の遷移をリンクとして，無向グラフと有向グラフを構成
歌ネットワーク（無向）の分析: 平均距離(L)，クラスター係数(C)，次数分布(P(k))を求め，ランダムネットワークと比較
歌ネットワーク（有向）の分析: 5種類の遷移モチーフの含有量を調べ，ランダムネットワークのそれらと比較
アマドールデータの例: 音要素数: 2897, 音要素タイプ: 182 図は歌の一部のソナグラムとその歌ネットワーク
はじめに
データと解析手法 結果
まとめ 参考文献
さえずり ランダム
ネットワーク
#ノード=182
L 3.15 ≈ 2.98C 0.21 > 0.03
P(k) <k>=6.4
歌ネットワーク（無向）の構造特性
歌ネットワーク（有向）の構造特性
さえずり ランダム
個体間比較
歌ネットワーク（有向）
一方通行型 ボトルネック型 マージン型 分岐型 砂時計型
アマドール#1サンタモニカ#1サンタモニカ#2
0.19 (0.01) 0.11 (0.07) 0.01 (0.04) 0.08 (0.07) 0.61 (0.81)0.37 (0.02) 0.07 (0.11) 0.00 (0.07) 0.07 (0.11) 0.49 (0.70)0.37 (0.02) 0.07 (0.11) 0.01 (0.15) 0.10 (0.15) 0.43 (0.51)
歌ネットワーク（無向）
L Lrand C Crand S (スモールワールドネス)
アマドール#1サンタモニカ#1サンタモニカ#2
3.15 2.98±0.09 0.21 0.03±0.01 6.622.81 2.58±0.03 0.37 0.09±0.02 3.686.61 3.44±0.04 0.31 0.03±0.01 4.86
オオムジツグミモドキの歌はスモールワールド構造を持ち，規則と不規則がバランスした遷移多様性を持つ．このような複雑な歌は，雄間競争や求愛という信号の使用に関係して進化的にデザインされたものだと考えられる．今後，野外でのプレイバック実験を通じてこれを定量的に探求する．
= (L / Lrand) / (C / Crand)
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