火事で焼け落ちた山で音楽を演奏すると、不思議なことが起こった

私たちは皆、子供の頃や一人で旅行しているときなど、自然の音を聞いたことがあるでしょう。これらの音はいつも懐かしいです。これらの音は何百もの異なる音源から発せられるかもしれませんが、私たちはいつも、言葉では言い表せないほど美しく調和のとれた音を感じます。

科学技術の急速な発展により、こうした自然からの音は貴重な個人の思い出になるだけでなく、極めて重要な科学研究データとなり、さらには生態系の回復に役立つ重要なツールにもなり始めています。

パート1

音響モニタリングのもう一つの素晴らしい使い方

当初、科学者たちは絶滅危惧種や外来種の個々の分布と習性を研究するために、時折短期間の音響データ収集を行っていただけだった。たとえば、科学ニュースでは鳥の観察や音の収集がよく見られますが、これらの収集活動は、多くの場合、不定期かつ短期的な活動です。

科学者たちは、監視ステーション付近のほとんどの動物たちの音を収集し分析するために、長期的な音響監視ステーションを設置することを提案している。音を聞き分けることで、その音がどの動物のものか、またその動物の活動の頻度や範囲がわかり、動物の多様性の調査を行うことができます。

従来の動物多様性調査では、多くの場合、手作業が必要であり、時間と労力がかかり、必ずしもすべての動物のデータを収集できるとは限りません。しかし、音響収集装置は小型で便利であり、環境をあまり乱さないため、動物の多様性調査には非常に優れた手段です。これを基に、オーストラリアの科学者たちは、360 の常設音響監視ステーションからなる音響データ収集ネットワークを構築しました。

オーストラリアの音響観測ネットワーク 画像出典: 参考文献 1

音響観測装置の設置は非常に簡単です

画像出典: 参考文献 1

さらに、この音響データは、実際に地域の生態系の多様性を完全に反映できるため、地域の生態系の多様性の変化を監視するための指標として自然に機能します。

たとえば、オーストラリアのフレンチ島は山火事に頻繁に見舞われます。科学者たちは山火事の前後24時間以内に同じ場所で音響信号を収集した。データの違いは明確に見られ、このデータは地域の生態学的多様性の違いを反映しています。

オーストラリアのフレンチ島の同じ場所における山火事前と山火事後の音響データの比較。画像出典: 参考資料 2

このアイデアが浮かんだ後、別のアイデアが自然に浮かびました。それは、損傷していない環境の音を損傷した環境で継続的に再生して、動物を損傷した環境に誘い戻し、損傷した環境を迅速に修復できるかどうかです。

この考えには根拠がないわけではありません。私たち人間は音響ルアーを長い間使用してきたからです。おそらく最もよく知られている例は海洋漁業で、漁船が音響技術を使用して魚群を特定の地域に追い込んだり誘い込んだりしています。音響を利用して魚の群れを追い払う技術は、明代に我が国に登場しました。それは船をたたく古代の技術と呼ばれています。漁師は船の板を叩いて魚を集め、網をかけて魚を捕まえます。この技術は漁獲量が非常に多いため、かつて我が国の南東海岸に生息するキグチニベなどの魚種が絶滅の危機に瀕していました。したがって禁止されています。

音響漁業技術は、魚の餌付け、求愛、水中での群れの音を再生することで、対応する魚群の漁獲を誘発するものです。この技術は 1970 年代に開発が始まり、日本、ロシア、米国、スウェーデンなどの国々で非常に成熟した応用がされています。

しかし、科学者の最近の研究の焦点は、魚をどのように誘い込むかではなく、さまざまな動物に特定の反応を誘発することにあります。なぜなら、多くの動物が実際に音信号を使用して、繁殖、移動、警戒などのさまざまな行動を誘発しているからです。

これらの分野の研究では、一部の科学者が特定の音を使ってカエル、海鳥、コウモリ、魚などをさまざまな生息地に誘い込むことに成功しています。一部の科学者は、高速鉄道の地下トンネルを通ってカエルやサンショウウオを誘い出すために交尾音を利用することを研究した。科学者の中には、降雨量とカエルの鳴き声を利用してカエルの生殖行動を誘発する研究をしている人もいます。

カエルがいない場所にカエルを誘い込むために音響を利用する実験。黒い枠はこれまでカエルが生息していなかった実験エリア、アスタリスクは音を再生する装置の位置、赤とオレンジの点はカエルです。

画像出典: 参考文献 3

パート2

音を使って環境を守る試み

これらの研究に基づき、科学者たちは音を環境保護にうまく利用しており、その一つがカキ礁の復元です。

牡蠣礁はかつて世界中の河口でよく見られる風景でした。カキは浅瀬の岩礁に密集して生育し、大きなカキ礁を形成して、複数の種の生息地や避難場所を提供し、また河口の天然の防波堤も提供しました。

しかし、乱獲と石灰生産により、世界中のカキ礁は長年にわたって深刻な劣化を遂げてきました。世界のカキ礁の85％が消滅したと推定されています。

オイスターリーフ 画像出典: Wikipedia

そのため、世界中の人々がカキ礁を再建する方法を模索しています。一般的に使用される方法は比較的高価です。まず、浅い沿岸地域に殺菌した死んだカキの殻、コンクリート、または石灰岩の破片を置く必要があります。なぜなら、漁業によってこれらの地域の硬い基質が破壊されることが多く、カキが成長するために何らかの硬い物質に付着する必要があるためです。その後、カキの幼生が人工的に養殖され、これらの地域に放流されます。しかし、実際には定着できるカキの幼生は非常に少ないため、カキ礁の修復プロセスは一夜にして完了することはできません。毎年リリースして修理する必要があり、コストと時間がかかります。

オーストラリアの科学者チームは、通常のサンゴ礁から録音した音を使い、カキ礁の修復が必要な地域で繰り返し再生した。その結果、3か月以内に、そこに定着したカキの幼生の数は、音が鳴っていないエリア（対照群）の4.4±1.6倍になったことがわかった。 3月には、誘引された数は対照群の18倍にも達した。

カキ礁再生実験のエリア、黒い星が実験エリア、白い星が対照エリア、右下の写真は水中再生装置の設計図です。

画像出典: 参考文献4

さらに、一部の科学者は、損傷したサンゴ礁に正常なサンゴ礁の音を流し、サンゴ礁に生息する多数の魚類群を誘引し、その地域の魚類の種の豊富さを50％増加させました。私たちは現在、サンゴ礁の劣化の危機にも直面しているため、このアプローチにより、サンゴ礁生態系の劣化速度を遅らせるためのさらなるツールが得られます。

パート3

動物だけでなく、

音は細菌や真菌にも効果があります！

上記の研究はすべて動物を対象に実施されました。最近、科学者たちは、音が動物だけでなく、細菌や真菌にも効果があることを発見しました。

トリコデルマ・ハルジアヌム（殺菌剤として使用でき、他の菌類の成長を抑制して植物の根の正常な成長を助ける菌類）を使ったある実験では、ホワイトノイズを聞かせた後、3日目から成長が加速し始めました。 5日間の実験期間中、成長率は7倍、胞子の数は4倍に増加しました。

(a)は音刺激を受けた菌類、(b)は(a)の統計結果、(c)(d)は対照群です。

画像出典: 参考文献 5

パート4

誰もが音楽を愛している

この発見は陸上生態系の回復にとって間違いなく大きな意義を持つものである。結局のところ、土壌生態系は動物や植物の成長の基盤なのです。将来、私たちが森の中を歩いていると、スピーカーからホワイトノイズやモーツァルトやベートーベンの音楽が流れてくるかもしれません。しかし、それは私たちが聞くためのものではなく、木々や土が聞くためのものなのです。

参考文献:

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5. Robinson JM、Annells A、Cando-Dumancela C、他。音響修復：音響刺激は植物の成長を促進する菌類の活動を強化する[J]。生物学レターズ、2024、20(10): 20240295。

出典：サイエンス研究所