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ウミスズメ科鳥類におけるクチバシ形態と餌運びコストの流体力学研究

Research Project

Project/Area Number 19J01870
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

菊地 デイル万次郎  東京工業大学, 工学院, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords海鳥 / バイオメカニクス / 流体力学 / 動物行動学 / 行動生態学 / クチバシ
Outline of Research at the Start

本研究ではウミスズメ科鳥類を対象とし、ウトウとパフィンの繁殖期に特有のクチバシの形態が餌運びコストの低減に貢献しているかを検証する。特に、予備解析で示唆された「ウトウのツノ状の突起はヒナに大量の小魚を運ぶさいの空気と水の抵抗およびエネルギー消費を低減する」という仮説を検証する。そのためにウトウ、パフィンおよび他の魚食性ウミスズメ類を比較しながら、流体力学の研究手法でクチバシの突起や魚が生む空気と水の抵抗や流れを計測する。操作実験により、ツノがエネルギー消費、行動に及ぼす影響および、餌運びによるエネルギー消費の増加を調べる。

Outline of Annual Research Achievements

ウミスズメ科ウトウが繁殖期にクチバシ上に備えるツノの機能を探る流体力学実験に取り組んだ。昨年度に進めた、ウトウの実験用模型と回流水槽を用いた流体力学実験を継続した。昨年度までの実験により、模型間で抵抗に差が生じることが明らかとなっていた。そこで本年度は抵抗に差が生じる原因を探るために流れの可視化実験に取り組んだ。その結果、ツノが存在する特定の条件下で、胴体近傍の流れの剥離を遅らせる効果を発見した。これらの成果を取りまとめて、国際誌への掲載を目指して学術論文の執筆に取りくんだ。
こうした力学的なアプローチによって、生物の進化や生態の理解を深めようとする分野は“進化バイオメカニクス”と呼ばれる。国内では認知度が低い分野であるため、進化バイオメカニクスの普及のために総説論文を発表した。
コロナ禍の影響で当初計画していた野外調査は中止せざるを得なかった。ただし、調査地近くに拠点を持つ共同研究者に協力してもらい、ウトウの行動データをいくらか取得することもできた。例えば、群れ飛行するウトウを撮影し、群れ飛行の戦略に関する分析ができた。その成果は学術論文としてまとめ、投稿間近である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Integration of biomechanics into ecology2022

    • Author(s)
      菊地デイル万次郎
    • Journal Title

      JAPANESE JOURNAL OF ECOLOGY

      Volume: 72 Issue: 1 Pages: 55

    • DOI

      10.18960/seitai.72.1_55

    • ISSN
      0021-5007, 2424-127X
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Kinematics and hydrodynamics analyses of swimming penguins: wing bending improves propulsion performance2021

    • Author(s)
      Harada Natsuki, Oura Takuma, Maeda Masateru, Shen Yayi, Kikuchi Dale M., Tanaka Hiroto
    • Journal Title

      Journal of Experimental Biology

      Volume: 224 Issue: 21 Pages: 1-20

    • DOI

      10.1242/jeb.242140

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The relationship between plant-eating and hair evacuation in snow leopards (Panthera uncia)2020

    • Author(s)
      Yoshimura Hiroto、Qi Huiyuan、Kikuchi Dale M.、Matsui Yukiko、Fukushima Kazuya、Kudo Sai、Ban Kazuyuki、Kusano Keisuke、Nagano Daisuke、Hara Mami、Sato Yasuhiro、Takatsu Kiyoko、Hirata Satoshi、Kinoshita Kodzue
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 15 Issue: 7 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0236635

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Summer Diet and Habitat Use of Pallas's Squirrels in Urban Areas of Yokohama City2020

    • Author(s)
      高畑 優, 菊地 デイル万次郎, 川又 弘太郎, 渡邊 里奈, 白井 厚太朗, 田中 健太郎, 伊藤 元裕
    • Journal Title

      Wildlife and Human Society

      Volume: 8 Issue: 0 Pages: 47-57

    • DOI

      10.20798/awhswhs.8.0_47

    • NAID

      130007965796

    • ISSN
      2424-0877, 2424-2365
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Is water an important resource for the snow leopard (Panthera uncia) in periods when terrain is covered with snow?2020

    • Author(s)
      Dale M. Kikuchi, Kubanychbek Zhumabai Uulu, Koustubh Sharma, Takuya Soma & Kodzue Kinoshita
    • Journal Title

      Arctic, Antarctic, and Alpine Research

      Volume: 52 Issue: 1 Pages: 105-108

    • DOI

      10.1080/15230430.2020.1736902

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ウミドリの飛行と遊泳の進化生物学と流体力学2021

    • Author(s)
      菊地デイル万次郎
    • Organizer
      日本動物学会 第92回オンライン米子大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 鳥類のクチバシに関する進化バイオメカニクス研究2020

    • Author(s)
      菊地デイル万次郎
    • Organizer
      日本進化学会 第22回オンライン大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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