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高精度行動解析と流体力学モデルによるウミスズメ類の海中適応の研究

Research Project

Project/Area Number 14J05363
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Aquatic bioproduction science
Research InstitutionNational Institute of Polar Research (2015)
The Graduate University for Advanced Studies (2014)

Principal Investigator

菊地 デイル万次郎  国立極地研究所, 研究教育系, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords海鳥 / 飛行 / 遊泳 / バイオメカニクス / バイオロギング / ウミスズメ科
Outline of Annual Research Achievements

平成27年度は研究成果を学位論文にまとめた。7-8月に米国St. George島で海鳥調査を実施し、行動データを取得した。10月にPDに資格変更し、オックスフォード大学で行動データの解析に取り組んだ。
【学位論文の概要】空気と水の密度は800倍異なるため、飛行と遊泳は力学的制約の異なる運動である。それにもかかわらず、ウミスズメ類など一部の鳥類は羽ばたいて飛んで泳ぐことができる。本論文ではウミスズメ科ウトウ(Cerorhinca monocerata)を研究対象とし、空中と水中を移動するうえで重要と考えられる羽ばたき運動に着目し、その力学的側面を研究した。
ウトウに加速度とGPSロガーをウトウに装着することで、羽ばたき頻度、飛行・遊泳速度を計測し、ビデオ映像から翼の振り幅を計測した。その結果、ウトウは飛行では翼を広げ高頻度で羽ばたき、遊泳では翼を縮め低頻度で羽ばたくことがわかった。飛行と遊泳で羽ばたき運動が異なることが、推進にどのように貢献しているのかを調べるために推進効率の指標となるストローハル数という無次元数を計算した。ストローハル数(St)は、St = f A / Uと定義される。 fは羽ばたき頻度(Hz)、Aは翼の振り幅(m: 翼先端の振幅)、Uは前進速度(m s-1)をあらわす。ストローハル数が0.2-0.4の範囲に収まる時は羽ばたきの推進効率が高くなることが知られている。ウトウのストローハル数を計算すると、飛行(0.23)と遊泳(0.36)ともに推進効率が高くなる範囲で羽ばたいていることがわかった。このことから、ウトウ以外のウミスズメ類も飛行と遊泳で推進効率が高くなるストローハル数で羽ばたいていることが示唆される。また、飛行と遊泳で羽ばたき頻度や翼の形状を変える行動は、飛行に特化した鳥類が水中に適応する移行段階で、飛行と遊泳を両立するための行動の1つと考えられた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Int'l Joint Research] オックスフォード大学(英国)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Strouhal number for flying and swimming in rhinoceros auklets Cerorhinca monocerata2015

    • Author(s)
      Dale M. Kikuchi , Yutaka Watanuki , Nobuhiko Sato , Kenji Hoshina , Akinori Takahashi and Yuuki Y. Watanabe
    • Journal Title

      Journal of Avian Biology

      Volume: 46 Issue: 4 Pages: 001-006

    • DOI

      10.1111/jav.00642

    • Related Report
      2015 Annual Research Report 2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Instantaneous acceleration vector in wing-propelled alcid during flight and swimming2014

    • Author(s)
      Dale M. Kikuchi, Takuji Noda, Yutaka Watanuki, Akinori Takahashi and Yuuki Y. Watanabe
    • Organizer
      第5回極域科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京 国立極地研究所
    • Year and Date
      2014-12-02 – 2014-12-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Fluid dynamics of flight and swimming in alcid2014

    • Author(s)
      Dale M. Kikuchi and Yuuki Watanabe
    • Organizer
      26th International Ornithological Congress
    • Place of Presentation
      東京 立教大学
    • Year and Date
      2014-08-18 – 2014-08-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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