博士 （水産科学）貞安一廣
学位論文 題名
魚類のターゲットストレングスの精密推定に関する研究
学位論文内容の要旨
目的
計量魚群探知機等を用いる音響水産資源調査は，漁獲統計を利用するVPA手法などとは異なり，直接的に魚類資源の現存量を推定する方法である。そのため，漁獲量を規制したTAC制度下においても正確な現存量を推定することが可能である。計量魚群探知機は魚群全体からのエコー強度を測定し，それを魚一個体当たりのエコー強度で割ることにより魚群密度を算出する。この魚一個体
当 たり のエ コー強度をデシベル表記したものがターゲットストレングスである。したがって，TSは音響水産資源調査の精度を左右する重要な鍵であり，対象魚種のTS値を正確に知ることは必要不可欠である。
魚類のTS推定はこれまでに多くの研究がなされてきているが，変動特性が複雑であり未だに研究すべき課題を多く残している分野である。そこで本論文では ，現 在用 いられているT
S推定手法に改良を加えることにより，より精密なTSの推定手法を構築することを第一の目的とした。さらに，得ちれた手法を用いて我が国のTAC指定魚種であり，世界的にも重要魚種であるスケトウダラの若齢魚のTSを推定することを第二の目的とした。
方法
1． 魚 類 の タ ー ゲ ッ ト ス ト レ ン グ ス の 精 密 推 定 に 関 す る 研 究1）活 魚 お よ ぴ 保 存 魚 の TS測 定 海水 水 槽に おけ る遊泳 活魚 のTS測定 およぴ懸 垂法 による冷凍保存魚のピッチ角特性の測定を，マサバ，クロダイ およ びスズ キに 対し て行い ，活 魚と 保存 魚のTSに違 いが 生じ るかを検 討し た。
2）サ ン プ ル の 取 り 扱 い 方 法 の 違い に よる T
Sの ピッチ 角特 性の 変動 空
気中に おい て冷凍保存を行う空中冷凍魚，海水の中に入れた状態で冷凍保存 を行 う水中冷凍魚および冷凍保存を行わない活魚を用いて懸垂―1315―

法によるTSのピッチ角特性の精密測定を行い，サンプルの取り扱い方法の違いによるTSパターンへの影響を検討した。対象とした魚種はウ
ス メ バ ル ， ク ロ ダ イ お よ び ス ケ ト ウ ダ ラ で あ る 。
3）魚 体形状 およ び鰾形状の観察魚体形状が異なるマサバ，ゴマサバ，アジ類，クロダイ，スズキ，メバル，ウマヅラハギ，ウスメバル，スケ トウ ダラ の9魚種について，魚体形状および有鰾魚の音響散乱の主要散乱体となる鰾形状の精密測定を行い，魚体の成長に伴う鰾形状の変動や最適な鰾形状観察の方法を検討した。
4） 音 響 理 論 モデル を用 いた TSの 推定観 察に よっ て得ら れた 魚体 形状
お よび 鰾形 状を 用いて，Kirchhoff‑Ray Mode(KRM)モデルによりTSパターンの推定を行った。さらに，実測により得られたTSパターンとの比較を行い，理論モデルの有効性を検討した。
2． ス ケ ト ウ ダ ラ 若 齢 魚 の タ ー ゲ ッ ト ス ． ト レ ン グ ス の 精 密 推 定
実験に用いたスケトウダラ若齢魚は，北海道南茅部町（現函館市）臼尻沖の定置網にて漁獲されたものである。軟X線を用いた鰾形状の観察と懸垂法によるTSのピッチ角特性の精密測定は水産工学研究所において行った。鰾形状の観察は，麻酔をかけたスケトウダラ若齢魚を海水中に入れた状態において，側面方向および背方向から行った。その後，一度も空気に触れないようにしてTS測定水槽に魚を懸垂し，周波数38kHzにおぃてTSパターンの測定（土50゜）を行った。得られたTSのピッチ角特性から，最大TSと遊泳姿勢角分布（−5，15)を仮定した平均 TSを 求め た。 また， 実測 のTSパタ ーンを 理論 的に 検証す るために，KRMモデルを用いてTSパターンの理論推定を行った。
さらに，スプリットビーム式の計量魚群探知機を用いてスケトウダラ若齢活魚 のTSの測 定を 行った 。測 定に 用い た周波 数は 70kHzお よび120kHzであり，魚はトランスデューサの直下に釣り糸を用いて半自由に遊泳できるように懸垂した。得られたデータは後日，EchoViewを用いて単体探知したエコー信号を抽出し，最大TSと平均TSの算出を行った。

結果および考察
マサバおよぴスズキにおいては活魚と保存魚で得られたTS値に大きな差は見られなかった。一方，クロダイ活魚で得られたTS値は，保存魚で得られた値と比 較す ると 約1.5dB〜6dB小さくなった。クロダイにおける活魚と保存魚のTS―1316―

値の違い は，活魚の遊泳行動や保存魚で得られたTSパターンが活魚と異なることが原因であると考えられた。
ウスメバ ル，クロダイおよびスケトウダラの空中冷凍魚，水中冷凍魚および活魚のTS
パ ターンを比 較すると， 空中冷凍魚 のTSパターン は落ち込み がランダムに現 れ，最大TSが得られるピッチ角も大きくばらついたのに対し，水中冷凍魚や活 魚におけるTSパターンは比較的安定していた。特に活魚においては個体間の差 はほとんどなかった。空中冷凍魚のTSパターンにおいてランダムに現れる落ち 込みは，気泡の混入が原因として挙げられた。そのため，懸垂法によるTS
測定に 用いるサンプルは，なるべく冷凍保存を行っていない個体を用いるべきであ り，最低でも水中冷凍を行った個体について測定をする必要があることが示された。
観察した 鰾形状から，有鰾魚の鰾は冷凍保存により萎縮することが明らかとなり，麻 酔等を行った活魚状態におぃて鰾形状の観察を行う必要があることが示された。また，・鰾形状は個体差が比較的大きいことが示され，幅広い体長範囲において数多くの観察を行う必要があることが示唆された。
KRM
モデ ルを用いて 得られたTS/ヾ夕ーン は，空中冷 凍魚によっ て得られた実測のTS
パ ターンとは異なったが，水中冷凍魚や活魚において得られた実測のT
Sパターン とはよく一 致した。こ のことは， 有鰾魚にお けるT
Sはほぼ 鰾のみによって 決まるとぃう知見を支持する結果であり，また，音響理論モデルによって推定 されるT
Sパターンは，正確な鰾形状が得られれば，比較的高精度に推定可能で あることが 明らかにな った。また ，KRMモデルを用いて気泡混入の影響をシミュレーションすることによって，TS/ヾ夕ーンに生じるランダムな落ち込みは気泡の影響であることを理論的に説明できた。
スケトウ ダラ若齢魚の鰾形状を精密測定した結果，鰾の相対成長率が尾叉長10cm前後で変 化すること が明らかに なり，尾叉 長とTSの関係 に影響を及 ぼしているこ とが示唆された。また，活魚を用いて得られたスケトウダラ若齢魚のT
Sバターン は，過去の知見で見られたようなランダムな落ち込みは生じず，最大T
Sは 過去 の 知見 と 比較 す ると 約5〜l
OdB小さか った。TS
パター ンの個体間の差はほ とんどなく，ピッチ角に対するTSの変動は，尾叉長の増加とともに大きくなっ た。スケト ウダラ若齢 魚における 尾叉長とTSの 関係は，尾 叉長10cm
前後で異 なり，その原因は鰾の相対的な大きさが変化するためであることが示された。一方，鰾長さおよび背方向から見た鰾断面積とTSの関係は一定であり，鰾が音響散乱の主要因であることが示された。
本 研 究に お いて 得 られ た 懸垂 法に よるスケト ウダラ若齢 魚のTSは，KRMモ

デルにより得られた理論値や遊泳活魚によって得られた結果とほぽ一致していることから，妥当な値であると言える。鰾の相対成長率が変化する屈曲点を考慮した場合，スケトウダラ若齢魚の尾叉長範囲5.
Ocm〜20.
Ocmにおける尾叉長と最大TSおよび平均TSの関係は以下のようになった。
MAX.TS(< 10cm) = 30.
57log[FL]‑ 76.
39 （R〓O．98）(1)

MAX.TS(> 10cm)＝ 21.
3610g[FL]‑ 67.
00 （R：0．96）(2)

AVG.TS(< 10cm) =26.5710g[FL] ‑74.0
3 （R＝0．98）(3)

AVG.TS(>10cm)= 1
6.
0510g[FL] 63.4
6 （R〓O．97）(4)― 1318―

学 位論文 審査の要旨
主査
副査
副査
副査

教授
教授
教授
助教授

飯田浩 二三浦汀 介
齊藤誠 一
向井 徹

学 位 論 文 題 名

魚類の ターゲ ットスト レングス の精密 推定に関する研究
音 響 資 源 調 査 に 不 可 欠 な 魚 類 の タ ー ゲ ッ ト ス ト レ ン グ ス (TS)は 魚 体 形 状 ， 鰾 の 状態 ，姿 勢 ， 周 波 数 等 で 大 き く 変 化 す る た め ， こ れ ら の 変 動 特 性 を 明 ら か に し て 精 密 な TSを推定 す る 必 要 が あ る 。 本 論 文 は ， 現 在 用 い ら れ て い る 様 々 な TS推 定 手 法 の 問 題 点 を 明ら かに し ， そ れ ら を 改 良 し て 精 密 な TSの 推 定 手 法 を 構 築 す る と 共 に ， 得 ら れ た 手 法 を 用い て我 が 国 の TAC指 定 魚 種 で あ る ス ケ ト ウ ダ ラ 若 齢 魚 の TSの 推 定 に 応 用 し た も の で あ る 。
1． 活 魚 と 保 存 魚 の TSの 比 較
本 研 究 は ま ず ， マ サ パ ， ク ロ ダ イ お よ び ス ズ キ を 用 い て 遊 泳 活 魚 の TS測 定 お よ び 懸 垂法 に よ る 冷 凍 保 存 魚 の ピ ッ チ 角 特 性 の 測 定 を 行 い ， 活 魚 と 保 存 魚 の TSの 相 違 に つ い て 検討 し た 。 ． そ の 結 果 ， マ サ バ と スズ キに おい ては 大き な差 は 見ら れな かっ たが ，ク ロダ イ
活 魚 の TSは ， 保 存 魚 よ り 約 1.5dB〜 6dB小 さ か っ た 。
ま た ， ウ ス メ バ ル の 活 魚 ， 水 中 冷 凍 魚 お よ び 空 中 冷 凍 魚 に よ っ て 得 ら れ た TSパ タ ー ンの 比 較 を 行 い ， TSに 及 ば す サ ン プ ル 状 態 の 影 響 を 調 べ た 。 活 魚 や 水 中 冷 凍 魚 の TSパ タ ーン は ， 安 定 し た 結 果 が 得 ら れ た が ， 空 中 冷 凍 魚 の TSパ タ ー ン は ラ ン ダ ム に 現 れ る 落 ち 込みが見られ，個体問のばらっきが大きくなった。このことかち，空中冷凍標本においては ， 体 内 に 混 入 し た 気 泡 が TSに 影 響 を 及 ぼ す こ と が 明 ら か に な っ た 。
2． 軟 X線 を 用 い た 鰾 形 状 の 観 察
次 に有 鰾魚 の音 響散 乱に 影響 を 及ば す鰾 の形 状特 性を 明ら かに する ため ，軟 X線を 用い た観 察 を 行 っ た 。 魚 体 形 状 が 異 な る 9魚 種 に つ い て 鰾 形 状 の 精 密測 定を 行い ，魚 体の 成長 に伴う鰾形状の変動や最適な鰾形状観察の方法を検討した。観察した鰾形状から，有鰾魚の鰾は冷凍保存により萎縮することが明らかとなり，麻酔等を行った活魚状態において鰾形状の観察を行う必要があることが示された。
3． 音 響 理 論 モ デ ル を 用 い た TSの 推 定ー 1319ー

次に，観察によって得られた鰾形状を用いて，Kirchhoff‑RayMode(KRM)モデルによりTSパターンの推定を行い，実測により得られたTSパターンとの比較により理論モデルの有効 性を 検討 した 。KRMモデ ルを 用い て得 られ たTSパター ンは ，空 中冷 凍魚 によ って得られた実測のTSパターンとは異なったが，水中冷凍魚や活魚において得られた実測のTSパターンとはよく一致した。音響理論モデルによって推定されるTSパターンは，正確な 鰾 形 状 が 得 ら れ れ ば ， 比 較 的 高 精 度 に 推 定 可 能 で ある こ と が 明 ら か に な っ た 。
4．スケトウダラ若齢魚のTSの推定
最後に，得られたTSの精密測定手法をスケトウダラ若齢魚に適用した。活魚について軟X線を用いた鰾形状の観察と懸垂法によるTSのピッチ角特性の精密測定を行った。鰾形状の観察は，麻酔をかけた状態において行った。その後，空気に触れないようにTS測定水槽に魚を懸垂し，．周波数38kHzにおいてTSパターンの測定を行った。また，KRMモデルを用 い て TSパ タ ー ン の 理 論 推 定 を 行 い ， 実 測 値 の 理 論 的 な 検 証 を 行 っ た 。
スケトウダラ若齢魚の鰾形状を精密測定した結果，鰾の相対成長率が尾又長10cm前後で変 化し た。 また ，活 魚を用 いて 得ら れた スケ トウ ダラ 若齢 魚の TSパ ター ンは ，KRMモデ ルに よる 理論 値と ほば一 致し ，鰾 が音 響散 乱の 主要因であることが明らかになった。 さら に， スケ トウ ダラ若 齢魚 にお ける 尾叉 長と TSの関係は，尾叉長10cm前後で異なり ，その 原因 は鰾 の相 対的な 大き さが 変化 するた めで ある ことが示された。
審査員一同が評価した点は以下の通りである。
1．活 魚と保 存魚 のTSを比 較したところ，マサバとスズキにおいては大きな差は見られなかったが，クロダイ活魚のTSは，保存魚より約1.5dB〜6dB小さかった。この理由として空中冷凍標本に見られる，体内に混入した気泡であることを明らかにした点。
2．軟 X線で 観察 した 鰾の 形状 から ，有鰾 魚の 鰾は 冷凍 保存により萎縮することを明らかにし，正確なTSの測定には麻酔した活魚を用いる必要があることを指摘した点。
3．理 論モデ ルを 用い て得 られたTSパターンは，空中冷凍魚によって得られた実測のTSパターンとは大きく異なったが，水中冷凍魚や活魚において得られた実測のTSパターン とは よく 一致 し， 正確 な鰾 形状が 得ら れれ ば， 魚のTSが高精度に推定可能であることを示した点。
4．ス ケトウ ダラ 若齢 魚の 各成 長段 階に おけ るTSの測 定結 果は 理論モ デル によ る推 定
結 果と よく― 致し ，鰾 が音響 散乱 の主 要因 である こと を明 らか にした点。
5．ス ケトウ ダラ 若齢 魚の 鰾の 相対 成長 率は 尾叉 長約 10cmで変 化する こと を明 らか にし ， 変 化 点 の 前 後 に お け る 最 大 TSお よ び 平 均 TSの 推 定 式 を 導 い た 点 。
本研究で得られた知見は，音響資源調査における資源量推定の精度向上に大きく貢献するものであり，よって審査員一同は，本論文が博士（水産科学）の学位を授与される資格のあるものと判定した。

―1っ。n