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All Analytics Championship Powered by SAS ~データサイエンス・アドベンチャー杯(2014年3月8日(土)開催) アイデア賞受賞作品
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1.
トンボの統計解析からわかったノシメトンボと生物多様性つい て 生物多様性を探るために 北海道札幌旭丘高等学校 生物部 1年 宇久村
三世
2.
参加理由 • データの解析方法をマスターしたいと思ったから • 自然の仕組みを知り、見た目にはわからない 生態系の仕組みを客観的に表したいから •
生物多様性は重要 → 大量のデータを集めて分析し、 研究を進めていく必要がある
3.
トンボにした理由 • 「勝ち虫」 →
兜や刀の鍔に • 豊作をもたらす → 銅鐸に • ことわざ や 童謡の題材に • 不退転の決意を表す 日本人にとって身近な生物
4.
• 一生のうちに幅広く多様な環境を利用 • 産卵場所、ヤゴや成虫の生息場所も多様 トンボにした理由 トンボが水辺 の環境指標に なる
5.
• 本校生物部が行ってきた、2009~2013年の トンボ相の定量調査の結果である • 5~9月に月3回(年15回)の調査を5年間行った •
石狩川下流域の沼や雨水調節池の5地点で行った • それぞれの地点で造成後の経過年数が異なる → 一度に十数年の変動がわかる • 5年間で、28種、13,584個体のトンボを採集した 所有のデータ(トンボ相の定量調査の結果)
6.
調査結果
7.
調査結果
8.
• この結果は日本学生科学賞の中央審査会で発表 この変動の要因となっている種を探そ う! 調査結果
9.
所有のデータ(トンボ相の定量調査の結果) <解析方法(JMP)> 値の大きさと変動の様子を調べる ① 多様度指数のCV・平均値を種ごとに計算 2つにグループ分け
10.
② 自由度とt値からp値を種ごとに計算し、 全体の多様度指数との相関を調べた(p<0.05) ⇒ノシメトンボ、オオルリボシヤンマ、 クロイトトンボ、ナツアカネ に絞った 所有のデータ(トンボ相の定量調査の結果) 散布図では・・・ ノシメトンボだけ 違うグループに!
11.
所有のデータ(トンボ相の定量調査の結果) <解析結果> 右下・・・多様度指数の平均が高い・CVが小さい ノシメトンボ・・・相関が最大 ⇒ 高い値で小さく変動している ⇒ 全体の変動に大きく関係している ノシメトンボの採集で 全体の多様性の変動がわかる?
12.
<解析方法(JMP)> ① 和文表題の論文からトンボ関係の論文のみを抽出 ② その論文数が全体の何%を占めるのか調べた ③
奈良先端科学技術大学院大学(松本研究室)の 「茶筌」で、抽出した論文タイトルを単語に分割 ④ ③の結果、トンボの研究に多く用いられている テーマを調べた ⑤ 「生物多様性」「ノシメトンボ,アカネ」が題に使用さ れている論文の発行年を結合し、経年変化を見た JSTタイプBのデータ
13.
<解析結果> ② トンボ研究の論文数・・・172本→約0.005% 「ノシメトンボ,アカネ」・・・11本→約0.0003% 「生物多様性」・・・257本→約0.008% JSTタイプBのデータ 私達のような定量調査は他にない!
14.
④ トンボ研究では、幼虫(ヤゴ)に関することが多い JSTタイプBのデータ
15.
⑤ 「生物多様性」「ノシメトンボ,アカネ」が タイトルに使用された件数の経年変化 生物多様性が注目されてきて、研究も増えている ノシメトンボの研究は、まだまだ少ない JSTタイプBのデータ
16.
まとめ・考察 <まとめ> •5年間のトンボ相の定量調査 → ノシメトンボが多様性変動に 大きく関係している •JSTタイプBのデータ → トンボの研究はまだ少ない →
ノシメトンボやアカネの研究も少ない → 生物多様性の研究は増えてきている
17.
<考察> •生物多様性は重要であり、ノシメトンボは 多様性と大きく関わっている •今後もっとノシメトンボや生物多様性についての 研究を増やしていくべきである まとめ・考察
18.
参考・謝辞 <参考> •田久浩志ほか,2006,JMPによる統計解析入門第2版 •「茶筌」:奈良先端科学技術大学院大学 情報科学研究科 自然言語処理学講座 (松本研究室) <謝辞> •統計解析やJMPの使用方法などを教えていただいた 北海道大学
地球環境科学研究院 の片平浩孝先生、 的確なアドバイスを下さった顧問の綿路先生、 トンボの調査に協力していただいた方々に、 改めてお礼申し上げます
19.
アドベンチャー杯にかける意気込み • この機会にデータの解析方法をマスターし、 生物多様性などの自然の仕組みを解明したい • 自然のためになるようなことをしたい •
言葉で表せない、自然のことを客観的に 表したい
20.
分析のプロセス 1. 所有のデータ(トンボ相の定量調査の結果)の分析 Shannon-Wiener の多様度指数を、 調査年・地点・種ごとに計算 多様度指数のCV・平均値を種ごとに計算 2つにグループ分け
21.
多様度指数のp値を各種で計算し、 全体の多様度指数との相関を求める(p<0.05) ⇒ノシメトンボ、オオルリボシヤンマ、 クロイトトンボ、ナツアカネ の4種に絞った CV・平均値の散布図でのこの4種の位置を見た ノシメトンボだけ違うグループに! 分析のプロセス
22.
<1のまとめ> ノシメトンボ・・・平均値が高い・CVが小さい・ 相関が最大 ⇒ 高い値で少しずつ変動している ⇒ 全体の変動に大きく関係している ノシメトンボの採集で全体の多様性の変動がわかる? 分析のプロセス
23.
2. JSTタイプBのデータの分析 トンボ関係の論文を抽出 全体の何%なのか? 奈良先端科学技術大学院(松本研究室)の「茶筌」で 論文タイトルを単語に分割 どんなテーマがトンボの研究には多いのか? 分析のプロセス
24.
分析のプロセス <考察> •生物多様性は重要であり、ノシメトンボは 多様性と大きく関わっている •今後もっとノシメトンボや生物多様性についての 研究を増やしていくべきである
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