魚群行動特性関実験的研究

1、論文魚群行動特性関実験的研究AN EXPERIMENTAL STUDY ON EVALUATION OFFISH SCHOOLING BEHAVIOR PROPERTIES石川雅朗1Masaaki ISHIKAWA1正會員工修木更津高専助教授環(huán)境都市工學(xué)科（292-0041 木更津市清見臺東2-11-1） In this paper we describe an experimental study on dynamics of fish schooling behaviors. There are very few paper about quantitative and practical

2、 information of fish school behavior properties. In order to obtain information of dynamical fish school behaviors, experiments with Japanese dace Tribolodon hakonensis were carried out. The behaviors of Japanese dace in both of static and dynamic water area were recorded using a video camera, which

3、 was fixed on a ceiling board and covered the whole water area. At intervals one second, images were captured from video tape. Coordinates data of each fish head position was digitized from image data. This confirms that a minimum distance between individual fish is equal to about 0.03m. Key Words :

4、 Fish schooling behavior, Japanese dace, fish school radius, evaluation index Individual based model 魚類生息環(huán)境保全配慮河川計(jì)畫適正進(jìn)，計(jì)畫盛込工夫効果予測必要評価行歐米正常流量漸増法(IFIM)広用1)我國正常流量漸増法適用基礎(chǔ)研究行23)，河川計(jì)畫事業(yè)魚類生息環(huán)境事前評価試正常流量漸増法主要物理的生息場PHABSIM，魚類生息場WUA算定魚類現(xiàn)存量無関係淵創(chuàng)出，魚巣設(shè)置，洪水時(shí)避難場設(shè)置，魚類動大関與超生息場評価予測精度低下考PHABSIM欠點(diǎn)補(bǔ)方法，個(gè)體(Individual Based

5、 Model, IBM)魚群行動生息環(huán)境評価手法適用考48）魚尾尾著目，設(shè)置避難場等魚群進(jìn)入，滯在予測計(jì)算行魚類個(gè)體構(gòu)築，個(gè)體(魚)基本行動規(guī)則，個(gè)體相互引距離反発間隔各種設(shè)定必要同定行動的魚群行動特性定量的把握必要本研究 Tribolodon hakonensis 供試魚室內(nèi)魚群行動観察実験行，魚群半徑，個(gè)體間隔，魚群重心移動速度評価指標(biāo)定，時(shí)間的変動対解析適用，魚群行動特性定量的把握目的実施魚群行動観察実験(1) 実験裝置図-1観察実験水路概要示靜水狀態(tài)実験勾配水平実験用開水路一部魚止仕切図-1魚群行動観察実験水路水路（延長10m）中央付近1.8m區(qū)間上下流魚止設(shè)観察水域流靜水場観察下流端

6、止水板設(shè)天井部固定用魚群行動記録図2観察水域形狀遮水配置観察水域形狀魚道観察水域部設(shè)狹窄部流速減等設(shè)置急拡下流部領(lǐng)域外配置流逆流部分生，複雑流速分布実験水域形狀供試魚平均體長L±sd(cm)水深 H(cm)流況流量 Q(m3/s)11矩形9.80±0.64 4.94靜水 0.000139.80±0.6425.10 0.00020矩形9.80±0.6414.85靜水 0.000229.65±0.6715.00動水0.01230魚道9.80±0.6415.10靜水0.000329.65±0.7815.00動水0.01240避難9

7、.80±0.6415.02靜水 0.000428.80±0.9515.00動水0.01250急拡9.80±0.6414.87靜水 0.000529.15±0.8715.00動水0.01260中央9.80±0.6414.95靜水 0.000629.50±0.9715.00動水0.012，0.8m×1.8m矩形水域観察水域，供試魚放流魚群行動観察水路側(cè)壁板透明，外側(cè)黒色著色板張人水路近影響軽減下流端可動堰部分止水板設(shè)，観察水域水深一定保動水狀態(tài)実験，止水板取外一定流量流，下流端設(shè)可動堰調(diào)整観察水域水深所定値魚群行動観察観察領(lǐng)域全

8、體天井固定（ TR205， VCL-0637，SONY）用，畫像記録撮影中実験室無人狀態(tài)観察時(shí)間帯午前時(shí)午前11時(shí)時(shí)間一定時(shí)間帯照明室內(nèi)照明窓自然光水面照度測定行(2) 供試魚供試魚千葉県內(nèi)水面水産試験場1998年4月28日孵化，育成生後年月用実験期間中供試魚実験室內(nèi)1.20m×2.40m，水深0.30m製水槽飼育靜水狀態(tài)実験，水路下流端止水板設(shè)置実験実施期間中，供試魚水路內(nèi)留水表-1実験條件位変更移動水域形狀変更前日12時(shí)頃行翌日実験開始時(shí)刻時(shí)約21時(shí)間馴致動水狀態(tài)実験，観察水域流況馴致撮影開始30分前供試魚水路放流撮影開始後30分経過時(shí)點(diǎn)映像解析，実質(zhì)的馴致時(shí)間時(shí)間程度供試魚飼育

9、水槽観察水路移環(huán)境変化魚群行動與影響，馴致時(shí)間，同様過去観察実験7)9)參考，可能限長時(shí)間確保図-3魚群半徑定義図-4個(gè)體間隔定義図-5魚群重心移動速度定義靜水動水全，給餌実験日前日17時(shí)頃行，翌日給餌観察行供試魚概體長10cm程度選，放流時(shí)體長測定行何放流尾數(shù)10尾(3) 実験図-2示観察水域形狀対，水深15cm程度固定，流況靜水動水場合魚群行動観察実験行動水場合流量0.012m3/s矩形水域，水深5cm，25cm場合観察実験行実験條件表-1示(4) 畫像解析録畫解析抽出，実験者存在供試魚與影響取除，撮影開始30分後38分間記録畫像間隔秒行靜止畫像効率的記録映像変換IEEE-1394規(guī)格接続

10、（TRV-900，SONY）靜止畫像（Pixe-DV，）用秒間隔38分間（2280秒）JPEG形式靜止畫像抽出次，座標(biāo)読?。―igitizer for Bitmap，）用，靜止畫像供試魚頭部位置座標(biāo)値抽出供試魚尾數(shù)10尾，22800(5) 流速測定流速測定成分電磁流速計(jì)（ACM300-A,電子社製）用原則的10cm間隔交點(diǎn)測定可能點(diǎn)流速計(jì)測鉛直方向位置，予備観察遊泳供試魚吻端流速相當(dāng)思水深12cm位置固定評価指標(biāo)(1) 評価指標(biāo)定義魚群行動特性定量的表現(xiàn)，次示評価指標(biāo)時(shí)系列，観察実験得各試験魚頭部位置座標(biāo)算定a) 魚群半徑Rfs魚群構(gòu)成各魚位置座標(biāo)魚群重心算定，魚群重心各供試魚距離求，(1)式

11、定義魚群半徑 Rfs各時(shí)刻算定指標(biāo)魚群広度合集約（図-3），Rfs：魚群半徑，N：供試魚総個(gè)體數(shù)，ri：魚群重心各供試魚距離b) 個(gè)體間隔Dmin，Dmax，Dave各時(shí)刻供試魚相互間距離算定，最小値，最大値，平均値時(shí)系列抽出総個(gè)體數(shù)10尾場合，時(shí)刻個(gè)體間隔數(shù)45，各指標(biāo)値時(shí)系列求（図-4）c) 魚群重心移動速度Vfs各時(shí)刻魚群重心位置座標(biāo)値(2)式定義魚群重心移動速度 Vfs （以下，重心移動呼稱）時(shí)系列算定，Vfs：魚群重心移動速度，L12：重心移動距離，t1, t2：時(shí)刻表-2評価指標(biāo)値算定結(jié)果水域形狀魚群半徑個(gè)體間隔(m)魚群重心平均流速流況最小値最大値平均値移動速度VRfs(m)Dm

12、inDmaxDaveVfs(m/s)(m/s)11矩形靜水0.186 ±0.0020.038 ±0.0010.534 ±0.0050.238 ±0.0030.106 ±0.001130.252 ±0.0030.034 ±0.0010.732 ±0.0090.313 ±0.0040.077 ±0.00120矩形靜水0.172 ±0.0020.027 ±0.0010.518 ±0.0070.213 ±0.0020.114 ±0.00122動水0.42

13、3 ±0.0050.032 ±0.0011.210 ±0.0120.483 ±0.0050.087 ±0.0010.1230魚道靜水0.156 ±0.0030.030 ±0.0010.420 ±0.0060.202 ±0.0030.043 ±0.00132動水0.665 ±0.0020.027 ±0.0011.706 ±0.0040.791 ±0.0030.039 ±0.0010.2040避難靜水0.103 ±0.0010.028 &#

14、177;0.0010.291 ±0.0010.138 ±0.0010.036 ±0.00142動水0.278 ±0.0040.031 ±0.0010.820 ±0.0110.330 ±0.0040.059 ±0.0010.1750急拡靜水0.102 ±0.0010.027 ±0.0010.289 ±0.0020.137 ±0.0010.053 ±0.00152動水0.246 ±0.0030.034 ±0.0010.717 ±0.0080

15、.306 ±0.0030.069 ±0.0010.2260中央靜水0.109 ±0.0010.027 ±0.0010.310 ±0.0020.145 ±0.0010.047 ±0.00262動水0.513 ±0.0050.026 ±0.0011.347 ±0.0110.594 ±0.0060.064 ±0.0010.12最大値0.6650.0381.7060.7910.114最小値0.1020.0260.2890.1370.036平均値0.2670.0300.7410.324

16、0.066標(biāo)準(zhǔn)誤差0.0520.0010.1320.0590.007標(biāo)準(zhǔn)偏差0.1790.0040.4590.2030.026各評価指標(biāo)値平均値±標(biāo)準(zhǔn)誤差(s.e)図-7流速図避難水路部流速0.20.3m/s程度避難領(lǐng)域0.06m/s程度流速渦巻図-6魚群半徑時(shí)系列変化魚群半徑時(shí)間的変化靜水変動小相対的安定動水変動大，最小値一定値傾向確認(rèn)実験結(jié)果算定結(jié)果概観各評価指標(biāo)値変動把握，主要各評価指標(biāo)代表値表-2示流況（靜水動水）別魚群半徑Rfs時(shí)間的変動吟味，観察水域平面流速分布変化大水域形狀急拡，魚群半徑時(shí)系列変化図-6示魚群半徑時(shí)間的変動，相対的靜水変動小動水大図-8観察度數(shù)分布避難：

17、靜水動水供試魚位置座標(biāo)(各22800)，10cm観測度數(shù)集計(jì)分布図避難領(lǐng)域観察度數(shù)靜水全，動水100300回程度避難場領(lǐng)域流速分布狀況把握，流速図図-7示水路部流速概0.20.3m/s避難領(lǐng)域部流速0.06m/s前後緩，逆流生大渦巻図-9魚群半徑（急拡）図-10 個(gè)體間隔最小値（急拡）流速対供試魚選好性確認(rèn)，避難靜水動水，畫像抽出供試魚位置座標(biāo)10cm観測度數(shù)集計(jì)分布図図-8示避難領(lǐng)域観測度數(shù)靜水場合全動水100300回程度隣接水路部高度數(shù)魚群半徑Rfs個(gè)體間隔最小値Dmin時(shí)系列変動定量的把握，急拡高速解析適用求，図-9図-10示流況別魚群半徑平均値比較算定値棒図-11示全魚群半徑平均値靜水

18、動水方高特魚道靜水対動水倍程度値流況別個(gè)體間隔最小値平均値比較算定値棒図-12示個(gè)體間隔最小値多少流況別差小概同値0.03程度図-11 流況別 魚群半徑比較水域形狀係動水魚群半徑靜水常大値図-12流況別個(gè)體間隔最小値比較個(gè)體間隔最小値水域形狀流況変動小，概0.03m前後値考察観察水域水域形狀異基本的大1.8m×0.8m供試魚平均的體長10cm対，観察水域流下方向18倍，橫斷方向8倍大魚巡航速度（體長24倍程度）突進(jìn)速度（體長10倍程度）10)対，遊泳始位置，観察領(lǐng)域大供試魚自由遊泳制限考最低限大考橫斷方向突進(jìn)速度遊泳移動対不足，動水魚流抗定位性質(zhì)最小限十分大判斷観察水域形狀靜水動水各

19、，平面的供試魚相互影響作用把握，供試魚交差許，水深上下方向遊泳最小限抑基本的水深15cm程度（表-1）魚群行動観察條件，実河川河岸付近水深淺場所，低水時(shí)小川魚群行動限定狀況想定動水魚群半徑時(shí)系列変化（図-6）見大変動全體的傾向最小値0.1m程度靜水場合同確認(rèn)個(gè)體間隔最小値一定関係考流形狀行動制限小場合，各個(gè)體隣接個(gè)體間一定間隔保魚群形成魚群広度合示魚群半徑下限値個(gè)體間隔最小値依存考避難観察度數(shù)分布（図-8）見，靜水場合避難領(lǐng)域度數(shù)，避難領(lǐng)域三方囲閉鎖的領(lǐng)域流制限自由遊泳靜水供試魚危険領(lǐng)域進(jìn)入避推測流制限大作用動水場合避難領(lǐng)域中央付近200300度數(shù)，移動中休憩場役割確認(rèn)全數(shù)22800，數(shù)128

20、均一分布場合度數(shù)178，200300度數(shù)平均以上結(jié)論今後課題人工的育成養(yǎng)殖魚供試魚，実験室內(nèi)水路限定水域魚群行動観察結(jié)果，各評価指標(biāo)時(shí)間的変動分析，以下結(jié)果得 水域形狀多少変動，靜水魚群半徑Rfs動水比安定，概0.10.2m程度（表-2，図-11） 流況係動水魚群半徑Rfs，靜水常大値（表-2，図-11） 動水避難領(lǐng)域魚移動有効作用確認(rèn)（図-8） 動水魚群半徑Rfs時(shí)間的変動，10-1Hz境高周波域1/f2減衰確認(rèn)（図-9） 靜水場魚群半徑Rfs時(shí)間的変動，6×10-2H境高周波域1/f減衰，低周波域白色(図-9) 個(gè)體間隔最小値Dmin流況水域形狀條件一定値，値概0.03m確認(rèn)（表

21、-2，図-12），時(shí)間的変動現(xiàn)象近確認(rèn)（図-10），今後課題次考 室內(nèi)実験養(yǎng)殖魚供試魚検討行設(shè)定実用供実河川生息天然魚各評価指標(biāo)値吟味精度向上必要 流況靜水動水場合検討，動水，流量変動対各評価指標(biāo)値変化未解明 體長10cm程度供試魚用，體長異供試魚検討，成長段階行動特性吟味必要謝辭：本研究実施，千葉県內(nèi)水面水産試験場貴重供試魚提供豊橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)小出水規(guī)行先生有益助言，本論文點(diǎn)検改良指示実験遂行膨大分析，當(dāng)時(shí)，木更津高専環(huán)境都市工學(xué)科正岡潤君（春本鐵工株式會社），渡邉茂雄君（豊橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)）手伝深感謝念表參考文獻(xiàn)1) Reiser,D.W., et al. :Status of Instream Legislation and Practices in North America, Fisheries, Vol.1