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サケはイルカやシャチによく狙われ、食べられています。赤松さんは、かつて、サケマス流し网にイシイルカが误って络んでしまうのを防ぐ手だてを探るための调査に北太平洋にも出かけられたご経験を持ち、イルカが発する超音波の研究を深められてきました。
今回は、イルカの超音波ソナー机能についてやさしくご绍介していただきました。 |
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独立行政法人水产総合研究センター水产工学研究所
生物音响技术研究チーム长 赤松 友成 |
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| イシイルカ、シャチの写真（撮影：海洋生物调査员?写真家 笹森琴絵） |
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カナダの太平洋侧（ブリティッシュコロンビア州）にいるシャチの群れはサケを狙う定住型の群れとしてよく知られている。一方、冲合にいる回游型のシャチは、アザラシやイルカなどの海产哺乳类を饵としている。
おもしろいことに、野生のアザラシに定住型と回遊型の群れの声を別々に聞かせると、回遊型のシャチの「コール」と呼ばれる声に強く反応することが知られている(Deecke et al. 2002)。食べられる側は食べる側を察知するために、感覚をとぎすませているといえるだろう。
「コール」はコミュニケーション用に用いられているが、シャチはそれとは别に人间の耳に闻こえない超音波ソナー音を用いてサケの居场所を探知してしまう。
サケを含む大部分の鱼は超音波を闻くことができない。サケが気づいたときには、シャチが寸前に迫っているというわけだ。こうしたソナー能力を持っているのはシャチやイルカなどのハクジラの仲间だ。
人間も魚群探知機をもっている。いまや渔业者だけでなく趣味の釣り用としても小型のものが売り出されているほど普及しているが、その原理はイルカやシャチとかわらない。超音波を発して魚からの反射音を受信し、針を垂らすタナの深さを決めている。 |
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| カマイルカ（撮影：海洋生物调査员?写真家 笹森琴絵） |
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鱼を见つけるためにとても强力な装置である鱼群探知机には一つだけ欠点がある。鱼の种类がわからないのだ。
鱼群探知机の用いている音波は、口笛の「ピー」というような音で、少し専门的に言えば周波数が一つしか含まれていない。このため跳ね返ってくる音も「ピー」（周波数が一つ）である。音色がないので、测れるのは反射してきた音の大きさだけだ。つまり、鱼の量を测ることはできるが、质についてはなにも手がかりがない。
一方、イルカはどうも魚の種類も音で見分けることができるらしい。米海軍の実験では、まったく外見上は同じ茶筒のような円筒形で壁の厚さがほんの0.3mmだけ違う２つの物体を音だけで区別できるということが報告されている(Au 1993)。
信じられない能力のようだが、実は私たち人间にも同じことができる。お家の食器棚をご覧いただきたい。セットになっていて同じ形のコーヒーカップやワイングラスを二つダイニングテーブルの上に置いてみよう。次にスプーンで軽くその縁を叩いてみる。全く同じ形をしているのに、微妙に音色が异なっていることがわかるだろう。 |
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| シャチ（撮影：海洋生物调査员?写真家 笹森琴絵） |
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物を叩くような音、つまりインパルスを与えれば、その叩かれた物の材质や内部构造を反映して戻ってくる音には微妙に音色の差がついてくる。物理的には明らかだったが、これを鱼群探知机に応用するにはいくつかの壁があった。
まず「ピー」という音は出しやすいが、「カン！」という音は出しにくいためである。水中で音を出すには円筒形の特殊な陶器に电圧をかけて振动させる。大きさが决まっているので、だいたい同じ周波数で振れる。「カン！」という音はいろいろな周波数を含んでいてそれが同时に発せられなければならない。
もう一つは、雑音に弱いことである。テレビのチャンネルを変えるように、特定の周波数をより分けることは电子回路的には简単なのだが、これが使えない。このため、受信した反射音の処理にとてつもない计算量が必要になる。
ところが最近、これらの问题がクリアされた。ひとつはコンピュータの进歩のおかげである。膨大な计算もあっという间に処理できるようになった。
もう一つは日本やノルウェーといった渔业国の魚群探知機メーカーの努力で相次いでいろいろな振動数が出せる音波発生器が開発されたことだ。こうした要素技術の成熟をみて、２００２年にイルカのソナー能力を真似た魚群探知機を実現するというプロジェクト*が採択され、私は研究リーダーとなった。
现在このプロジェクトでは、イルカを真似た「カン！」という音を出せるソナーシステムを开発した。音が１０万分の５秒ととても短いので、细かいところを见るのに従来型の鱼群探知机に比べて都合がよい（図１）。 |
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| 図１ 従来型の鱼群探知机は、ピーという长い音のため、鱼からの反射音が重なってしまう（左図）。イルカのような短い音波は、反射波の重なりがないので细かいところをみるのに有効である（右図）。 |
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| これを馆山湾にもっていき、密な群れの中のカタクチイワシを一尾ずつ勘定できることを示した（図２、図３）。 |
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| 図２ 馆山湾での実験。イルカ型音波を出せる送受信器を沉め（左）、同时に鱼の种类と大きさを确认するためのステレオ撮影カメラも设置した（右） |
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| 図３ 密な群れで泳ぐカタクチイワシ。縦轴が水深で横轴が时间である。カタクチイワシの群れは船の下を移动していた。従来型鱼群探知机では群れの中心あたりでは画像がつぶれてしまうが、イルカ型ソナーでは一尾一尾の动きが轨跡として明瞭に见られる。背景は実际の水中映像。 |
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| 図４ アジの背中侧からイルカのソナー音をあてて跳ね返ってきた音（上）と斜め前方向からあてた场合の反射音（下）。イルカのソナー音を使うと鱼の向きまでわかりそうだ。 |
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さらに、鱼の高さや向きを判别したりできるようになった（図４）。いずれも、これまでの鱼群探知机では実现が难しかった能力だ。さらに、こだまに含まれている情报をうまく使えば、鱼の种类も见分けられそうだということがわかってきた。
さらに、鱼の高さや向きを判别したりできるようになった（図４）。いずれも、これまでの鱼群探知机では実现が难しかった能力だ。さらに、こだまに含まれている情报をうまく使えば、鱼の种类も见分けられそうだということがわかってきた。 |
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| 赤松友成（あかまつ?ともなり） |
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履歴
1964年 静岡県三島市生まれ。1989年 東北大学大学院理学研究科物理学科修了。1989年-水産工学研究所勤務。この間、1997.5-10 国立極地研究所客員研究員。1999.8-2000.7 ケンタッキー大学生物科学科客員研究員。現在、独立行政法人水产総合研究センター水产工学研究所主任研究員。博士（農学）。専門は水中生物音響学。とくにイルカのソナー、海産哺乳動物の音響的観測技術、魚の聴覚と行動制御に取り組んでいます。 |
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受赏歴
「超音波罢贰颁贬狈翱」'95テクノ教养赏 日本工业出版（株）(1996.4.1)、海洋音响学会 论文赏(2001.5) |
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所属学会
日本音响学会、米音响学会、海产哺乳类学会、海洋音响学会（编集委员）、动物行动学会、日本水产学会 |
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＜参考资料＞
Deecke,V.B., Slater, P.J.B. and Ford, J.K.B. (2002), Selective habituation shapes acoustic predator recognition in harbour seals. Nature, 420, 171-173.
Au, W.W.L. (1993), The sonar of dolphins.\"Springer-Verlag, New York, Berlin, London, Tokyo, pp.277.
＊生物系特定产业技术研究支援センター异分野融合研究支援事业「イルカ型対象判别ソナーの开発」
写真提供：イシイルカ、カマイルカ、シャチの写真（撮影：海洋生物调査员?写真家 笹森琴絵）
＊注意：画像データの许可なき复製?転载などは、一切ご远虑下さい。 |
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