| Project/Area Number |
20K21442
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小島 渉 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (70750462)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 昆虫 / 飛行 / 空気力学 / 進化メカニズム / 効率 / 安定性 / 甲虫 / 進化 |
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| Outline of Research at the Start |
昆虫の飛行形態は種によって大きく異なるが、その多様化メカニズムは不明である。昆虫の飛翔に関する性能（効率、機動性など）の間にはトレードオフが存在するため、昆虫の飛行形態の多様性は、その種の生態に合わせた性能の優先順位の違いに起因する妥協の結果であると考えられる。本研究計画では、この「トレードオフ仮説」の検証による昆虫の多様な飛行形態の進化メカニズムの解明を最終目的として、飛行形態が多様なコガネムシ科をモデルとし、その前翅の開閉などの飛行形態の多様化メカニズムを明らかにする。そのために、様々な甲虫の飛行性能を包括的に評価し、飛行性能のトレードオフが甲虫のの飛び方に与える影響を調べる。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study aimed to elucidate the mechanisms of evolution and diversification of insect flight by testing the 'trade-off hypothesis' in insect flight style. The three-dimensional flight trajectories and wing kinematics of beetles with different states of elytra (open/close) during flight were reconstructed and their flight performance was evaluated in terms of efficiency, stability/manoeuvrability and elytra stiffness experimentally and/or numerically. The results indicate that the diversity of the flight style of beetles may be the result of a compromise between the trade-offs of their ecology, flight efficiency and flight stability/manoeuvrability. It is also expected that the newly constructed flight arena and musculoskeletal simulator will enable a more comprehensive evaluation of the flight performance of various species.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の成果は、昆虫の飛行形態の多様化メカニズムの理解・解明に、本研究のような、工学的な定量的評価と、生態学・生理学的な適応性評価の両方を用いた包括的な評価の重要性を強く示しており、この点に大きな学術的意義がある。この挑戦的な取り組みから、性能評価におけるボトルネックも明らかとなり、その対策として開発された昆虫誘導型飛行アリーナによって、さらに昆虫飛翔の多様性への理解の深化が期待できる。現在、ドローンの高性能化のために、昆虫を規範とした飛行ロボットの開発も行われているが、本研究の手法・成果は、昆虫の飛行形態の設計原理の解明と共に、ドローンの新しい設計指針の創出にも繋がることが期待できる。
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