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コウモリによる能動的捕食行動の数理モデリング

研究課題

研究課題/領域番号 14J00258
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 数理情報学
研究機関同志社大学

研究代表者

合原 一究  同志社大学, 生命医科学部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2016年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード動物行動 / 非線形ダイナミクス
研究実績の概要

コウモリは超音波を放射し、そのエコー(反響音)にもとづいて獲物や障害物を感知する。例えば、日本国内に多く生息するアブラコウモリは、一晩に数百匹もの昆虫を捕食することが知られている。このように大量の餌を効率よく捕食するには、短時間でいかにロスなく接近し捕食していくかが重要と考えられる。本課題では、コウモリの飛行経路選択に関わる非線形ダイナミクスの研究を行う。
今年度は、これまでに考案した2次元飛行モデルを3次元空間に拡張し、1匹のコウモリが2匹の餌を追いかける状況を数値シミュレーションにより調べた。その結果、近接個体に加えて遠方の個体の空間情報を使ったほうが、両者の捕食確率が高くなることがわかった。また、野外での計測データから数理モデルの未知パラメータを推定し、実際のコウモリが捕食確率を高める行動をとっていることを示した。上記の研究成果は、査読付き学術論文として投稿しアクセプトされた
次に、コウモリの超音波放射に注目した研究を行った。具体的には、コウモリが自身の飛行方向に加えて、超音波の放射方向も動的に制御すると仮定し、両者のダイナミクスを記述する数理モデルを提案した。この数理モデルを用いた数値シミュレーションにより、餌を見失わずに捕食していく条件を調べた。さらに、野外での計測データから数理モデルの未知パラメータを推定し、数値シミュレーションの結果と比較した。上記の研究成果は、査読付きの国際会議論文として公開した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Echolocating bats use future target information for optimal foraging2016

    • 著者名/発表者名
      E. Fujioka, I. Aihara, M. Sumiya, K. Aihara, and S. Hiryu
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 113 号: 17 ページ: 4848-4852

    • DOI

      10.1073/pnas.1515091113

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nonlinear Dynamics in Free Flight of an Echolocating Bat2015

    • 著者名/発表者名
      I. Aihara, Y. Yamada, E. Fujioka, and S. Hiryu
    • 雑誌名

      IEICE, Nonlinear Theory and Its Application

      巻: 6 ページ: 313-328

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rapid shifts of sonar attention by Pipistrellus abramus during natural hunting for multiple prey2014

    • 著者名/発表者名
      E. Fujioka, I. Aihara, S. Watanabe, M. Sumiya, S. Hiryu, J. A Simmons, H. Riquimaroux and Y. Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of the Acoustical Society of America

      巻: 36 ページ: 3389-3400

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Mathematical modeling of flight and acoustic dynamics of an echolocating bat during multiple-prey pursuit2015

    • 著者名/発表者名
      M. Sumiya, E. Fujioka, Y. Watanabe, S. Hiryu, and I. Aihara
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2015)
    • 発表場所
      Kowloon, Hong Kong, China
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アマガエルの数理2015

    • 著者名/発表者名
      合原 一究
    • 学会等名
      第7回定量生物学会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2015-01-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カエルの行動可視化プロジェクト2015

    • 著者名/発表者名
      合原 一究
    • 学会等名
      第7回定量生物学会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2015-01-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Bayesian Estimation of Deterministic Chorus Dynamics in Japanese Tree Frogs (Hyla japonica)2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ota, I. Aihara, and T. Aoyagi
    • 学会等名
      The 19th Auditory Research Forum
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2014-12-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Acoustic Preference of Frog-Biting Midges on Calling Tungara Frogs2014

    • 著者名/発表者名
      I. Aihara, P. de Silva, X.E. Bernal
    • 学会等名
      International Workshop on Neuroethology
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-12-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カエルの行動可視化プロジェクト2014

    • 著者名/発表者名
      合原 一究
    • 学会等名
      種生物学会
    • 発表場所
      富士Calm
    • 年月日
      2014-12-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 振動子モデルと音声可視化システムを用いたアマガエルの合唱法則の解析2014

    • 著者名/発表者名
      合原 一究, 粟野 皓光, 水本 武志, 坂東 宜昭, 大塚 琢馬, 柳楽 浩平, 奥乃博
    • 学会等名
      人工知能学会 合同研究会2014
    • 発表場所
      慶応義塾大学
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Mathematical and Experimental Studies on Prey Pursuit by Echolocating Bats2014

    • 著者名/発表者名
      I. Aihara, E. Fujioka, and S. Hiryu
    • 学会等名
      the 11th International Congress of Neuroethology
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-07-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Visualizing Acoustic Preferences of Female Frogs2014

    • 著者名/発表者名
      I. Aihara, P.J. Bishop, M.E. Ohmer, H. Awano, T. Mizumoto, H.G. Okuno, P.M. Narins, and J.-M. Hero
    • 学会等名
      International Congress of Neuroethology 2014 Frog Satellite Symposium
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-07-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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