| Research Abstract |
本研究では,魚類にとって良好な生息環境とはどのようなものかを,主として水路の水環境の側面から水理学的に検討することを目的とする.今年度はその第一歩として,室内実験から水路の水環境特性や構造物周辺の水理特性を把握するとともに,水環境に対する魚類の応答行動を定量化を試みた.
静水中の魚群行動の数理モデルを構築するため水槽実験と数値実験を行った.実験にはヒメダカを用いた.水槽内でヒメダカを自由に遊泳させ,この軌跡から,個体の特徴パラメータとして遊泳速度とNearest Neighbor Distance(NND),魚群の結合性のパラメータとして拡がり度,魚群の並行定位性のパラメータとして偏向度を選択し,水槽実験で得られた知見を基に,群行動の数理モデルを検討した.
まず,Newton力学モデルと行動パターンモデルによる数値実験によって両モデルの特徴を明らかにするとともに,水槽実験で得られた遊泳速度,NND,拡がり度,偏向度の再現には行動パターンモデルが有効であるとの結論を得た.
また,多層パーセプトロンモデルを用いて魚群行動のモデリングを試みた結果,水槽実験で得られた遊泳速度,NND,拡がり度,偏向度を良好に再現することができた.
さらに,魚類の遊泳行動の特徴抽出を目的として,カオス工学のリターンマップ,フラクタル次元,相関次元,リアプノフ数を上記水槽実験で得られた遊泳軌跡に適用し,これらによって定量的な特徴抽出が可能であることを示した.
最後に,農業用水路の水理環境に対するヒメダカの選好性を評価するため,水理実験を行った.まず,流速因子および水深因子,遮蔽因子を変化させ,これらの因子に対するヒメダカの選好強度を定量化する一方で,魚巣ブロック内の流れ場の詳細な計測によってその水理環境を明らかにした.
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