動物の集団行動とは 定義・仕組み・種類・事例をわかりやすく解説

動物の集団行動は、動物の集団の行動を記述し、分析するものである。このような集団では、動物はすべて同じ種であることが多い。例として、魚の群れはほとんど同じ種類の魚でできているだろうし、鳥の群れは同じ種類の鳥でできているだろう。群れとは、蹄鉄を持つ草食の哺乳類の大きな集団のことである。

動物がそのように行動する傾向があるのは、この行動が彼らに利益をもたらすからです。また、動物の集団は、一匹の動物とは異なる行動をとる。動物の集団行動は、それぞれの動物が従うルール、集団の他のメンバーとどのようにコミュニケーションをとるか、集団の中で何かを行うという決定がどのように下されるかを見つけることである。

定義と基本的な特徴

動物の集団行動とは、複数個体が互いに影響を与えあいながら、集合的に示す行動パターンのことです。これには以下のような特徴があります：

• 個体間の相互作用から生じる集団としての振る舞い（創発現象）
• 個体一匹の単純なルールが集団レベルで複雑なパターンを生むこと
• 群れの大きさや密度、環境条件に応じた柔軟な変化

なぜ集団行動をとるのか（利点とコスト）

• 捕食者からの防御：群れることで個体当たりの捕食リスクが下がる（「多数の目」「混乱効果」など）。
• 餌の探索効率の向上：複数の個体で情報を共有することで餌場を見つけやすくなる。
• 移動の効率化・航法：渡り鳥や魚群では編隊や形成が空力・水力上の利益をもたらす。
• 繁殖や社会的相互作用：配偶者の選択や育児の協力など、社会的利点がある。
• コスト：競争や病気の蔓延、資源の過剰消費、目立つことで捕食されやすくなるリスク等。

仕組み（どのように情報が伝わり決定されるか）

集団行動は多くの場合、個々の動物が局所的なルールに従うことで実現します。主なメカニズム：

• 単純な局所ルール：近くの個体との距離を保つ（分離）、向きを合わせる（整列）、互いに引き寄せ合う（凝集）など。これらのルールから魚群や鳥群の滑らかな運動が生まれる（ReynoldsのBoidsモデルに代表される）。
• フェロモンや環境痕跡（スティグマ、stigmergy）：アリやシロアリはフェロモンや巣の構造を手掛かりに協働する。個体が残した痕跡が次の行動を誘導する。
• クオラム（閾値）に基づく意思決定：群れの中で一定数以上がある選択を支持すると全体がその方向に傾く（ミツバチの巣候補選びやアリの動線選択で観察される）。
• 感覚経路：視覚、聴覚、嗅覚、触覚、振動などを通して情報が伝わる。例えば魚は側線で周囲の水流を感知する。

集団行動の種類と代表例

• 群れ（school / shoal）：魚の群れ。捕食効率低下や移動効率の向上が見られる。
• 群（flock）：鳥の編隊飛行や群れ飛行。整列と同期が特徴。
• 群集（herd）：ウシ科やシカのような草食哺乳類の大集団。移動・防御・繁殖に関連する。
• 社会性昆虫のコロニー：アリ・ハチ・シロアリなど。分業、複雑な情報伝達、巣作りが特徴。
• 群体移動（migration）：季節移動や繁殖地への移動。長距離ナヴィゲーションが必要。

具体的な事例（簡潔なケーススタディ）

• サーディンラン（魚群の大移動）：大量の魚が密集して長距離を移動し、捕食者をかわしつつ餌を追う。
• 渡り鳥のV字編隊：先頭が空気の乱れを作り、後続がその有利を利用することでエネルギー消費を減らす。
• ミツバチの群体意思決定：見つかった巣候補を複数の“踊り”で表現し、支持の数が閾値を超えると集団で移動を決定する。
• アリのフェロモントレイル：食料源が見つかるとフェロモンが強化され、多数の個体が効率よく餌場へ移動する。

研究方法とモデル化

集団行動の研究には観察、実験、数理モデル、コンピュータシミュレーションなどが使われます。代表的なモデル：

• 個体ベースモデル（ボイドモデルなど）— 個体が単純ルールに従うことで集団パターンを再現。
• 微分方程式や確率過程モデル — 集団密度や流れを連続的に扱う。
• 情報伝播モデル — シグナルやフェロモンの拡散と個体反応を記述。

社会的・応用的意義

生態学的理解だけでなく、ロボット群制御、交通流の最適化、群知能アルゴリズム（探索・最適化）、疫学（病気の伝播）など多くの分野で応用されています。自然界の効率的な協調メカニズムは、人工システム設計の重要な示唆を与えます。

まとめ

動物の集団行動は、個体の単純なルールや局所的相互作用から高度な集団的振る舞いが生まれる現象です。捕食回避、餌探し、移動効率の向上など多くの利点がある一方、疾病拡大や資源競争といったコストも伴います。観察・実験・モデル化を通じて、その仕組みが少しずつ明らかにされており、生物学だけでなく工学や情報科学への応用も進んでいます。

異なる機能

以下のように、さまざまな機能が提案されている。

1.外敵からの保護

1.1 魚の群れは、一匹の魚よりも捕食から守られやすい：シャリングとスクーリングを参照。魚の群れや鳥の群れが捕食者を妨害する方法のひとつに、「捕食者の混乱効果」がある。この理論は、動く標的が捕食者の視覚チャネルに感覚的な過負荷を与えるため、捕食者が集団から個体を選び出すことが困難になるという考えに基づいている。

1.2 動物の集合体による捕食防止効果の第二の可能性は、「多くの目」仮説である。集団の規模が大きくなると、捕食者を探すために環境をスキャンする作業が多くの個体に分散される。これによって警戒心が高まり、個々の動物が餌を食べる時間がより多く取れるようになる。

1.3 第三の可能性は、「出会いの希釈」効果である。ハミルトンは、動物の集合は捕食者に対する「利己的」な回避によるものであり、隠蔽探索の一形態であると提唱した。この理論の別の定式化は、回避と希釈を組み合わせたものであった。捕食者は分散した集団よりも単一の集団に遭遇する可能性が低いため、潜在的な獲物は一緒に暮らすことで利益を得る可能性が示唆されたのである。また、攻撃については、より多くの個体が存在する方が、捕食者が特定の動物を食べる可能性が低くなると考えられた。つまり、ある個体は2つの集団のうち、より大きな集団にいた方が有利なのである（集団の大きさに比例して、発見や攻撃の確率が高くなるわけではないと仮定している）。

2.より良い採餌。魚の群れや動物の集団の方が、採餌が上手。

3.移動が楽になる。魚や鳥など、集団で動く動物はエネルギーを節約できる。大型の鳥類は群れで飛ぶことが多い。群れで飛ぶことは、必要なエネルギーを減らすのに役立ちます。多くの大型鳥類はV字型に飛ぶため、個体が単独で飛ぶ場合の12〜20％のエネルギーを節約することができます。アカショウビン Calidris canutus とダンリン Calidris alpina は、レーダーによる調査において、単独で飛ぶよりも群れで飛ぶ方が時速5km速く飛ぶことがわかった。

4.社会的相互作用。これはニシンなどの魚で見られる。群れからはぐれるとストレスを感じる。

5.渡り鳥や、ムクドリなどの大群で集まる鳥は、特殊な要因が絡んでくる。鳥の行動は、魚に比べて学習の要素が大きい。上記の要因に加え、渡り鳥の群れは、初老の鳥にうまく渡りをする方法を教えるのに長けている可能性がある。具体的な移動経路は、遺伝的にプログラムされているか、程度の差こそあれ、学習されている可能性がある。前方移動と後方移動のルートはしばしば異なる。

砂漠のイナゴ：交尾中のオス（上）とメス（下

スウォーム

常に一定のコロニーを形成しているわけではなく、大量に移動する昆虫のことを通常、swarm（スウォーム）と呼びます。良い例がたくさんある。例えば軍隊アリ。最もよく研究されているのはイナゴである。

イナゴの群れ

イナゴは、アシナガバッタ科の短角型バッタの群生期です。適切な条件下で急速に繁殖することができる種である。その後、大集団となり移動するようになる。幼虫の時はバンド、成虫の時は群れを形成し、いずれも長距離を移動するため、畑を急速に剥ぎ取り、農作物に大きな被害を与える。

イナゴとバッタの種に分類学上の違いはなく、英語では、混雑時に形態的・行動的に変化し、群れやホッパーバンドを形成するバッタの種を「ローカスト」と呼んでいる。このような変化、すなわち相異は、当初は別種と考えられていた。

オックスフォード大学の研究により、群れは過密状態に対する反応であることがわかりました。後脚への触覚刺激の増加により、セロトニンのレベルが上昇するのです。その結果、イナゴは色が変わり、食べる量も増え、繁殖しやすくなるのです。イナゴの群れへの変身は、1分間に数回の接触が4時間以上続くことで誘発される。最大級の大群は数百平方マイルを覆い、数十億匹のイナゴで構成されていると推定される。イナゴの災いは聖書にもコーランにも登場し、聖書の「エジプトの災い」では、イナゴがエジプトの作物をすべて食べてしまったという話もある。

大人数のモデリング

多くの場合、群れの中の動物たちは、次のような単純なルールに従うと考えられています。

1. 隣と同じ方向に移動する
2. ご近所付き合いを大切にする
3. 隣の人とぶつからないようにする

最近の研究では、動物は5〜7匹の動物だけを選んで、その動物と足並みを揃えるということが分かってきました。これは距離とは関係ないようです。もう1つのモデル化の方法として、ある距離内にいるすべての動物を追跡して整列させるという方法が考えられます。

羽化したばかりのニンフから完全に羽化した成虫までの6段階の成長。(メラノプルス・サンギニペス)

質問と回答

Q: 動物の集団行動とは何ですか?

Q:なぜ動物は集団行動をとる傾向があるのですか?

Q: 動物の集団は、単独の動物とは異なる行動をとりますか?

Q:動物の集団行動の研究は、何を明らかにすることを目的としているのですか?

Q:群れとは何ですか?

Q:群れの中の動物は通常同じ種ですか?

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