| 研究概要 |
魚類にとって良好な棲息環境とはどのようなものかを農業用水路を対象に水理学的側面から検討し,水理環境に対する魚群の応答行動の評価モデルの構築を試みた.
まず,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得た.以上の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.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.行動パターンモデルによって,水槽実験で得られた遊泳速度,NND,拡がり度,偏向度を再現することができた.
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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