博士（水産科学）廣瀬美由紀
学位論文題名エチゼンクラゲの音響散乱特性に関する研究
学位論文内容の要旨
目的
近年，日本周辺海域において，エチゼンクラゲの大量出現が高頻度で生じている。2006年も本種が日本海側沿岸へ大量に漂着し，定置網漁業などの漁業活動に大きな被害をもたらした。そのため，これら被害に対する早急の対策が求められている。しかし，エチゼンクラゲの生態は不明な点が多く，現状では出現予測が困難である。沿岸への大量漂着を予測するためには，その広域な分布や密度の情報が不可欠である。エチゼンクラゲを音響的にモ二夕リングでき
れ ば ，そ の 三 次 元 分 布 を 短時 間 ・ 広 範 囲 に 明ら か に す る こ と がで きる。
エチゼンクラゲの早期来遊予測を行うべく，本種の分布を計量魚群探知機（以下計量魚探機）を用いた音響手法で調査するためには，エチゼンクラゲの音響散乱特性を明らかにする必要がある；しかし，クラゲの音響散乱特性に関す る 研 究 例 は 少 な く ， さ ら に エ チ ゼ ン ク ラ ゲ に 関 す る 研 究 例 はな い 。
そこで本論文では，音響手法を用いたエチゼンクラゲの分布調査の実用化を目 的に ，エ チゼンク ラゲの音 響散乱特 性を明ら かにした 。
方法
エチゼンクラゲの音響散乱特性を明らかにするために，水槽での測定による実験的方法，音響散乱モデルを用いた理論的方法，計量魚探機を用いた実海域における音響探知の3つの方法を用いた。
1‐ 懸 垂 法 に よ る エ チ ゼ ン ク ラ ゲ の タ ― ゲ ッ ト ス 卜 レ ン グ ス 測 定
実 験 は 2003年 か ら2006年 ま で の 4年 間 ， 毎 年 8月 に ，韓 国全南 大学 校

の海水音響実験水槽で行った。サンプルは，測定直前にスキューバダイピングにより生きたまま採集した。クラゲのターゲットストレングス（以下TS)は ， 周 波 数 38， 120， 200kHzを 用 い て ， 懸 垂 法 に よ り 測 定 し た 。
2，音響散乱モ デルを用いた エチゼンクラ ゲのターゲッ卜 ス卜レングス推定，音響散乱モ デルによるTS推定に必要なクラゲ体内の音速や密度の測定および遊泳形状の観察を行った。
実 験 は ， 2004年か ら 2006年 の 3年 間， 合計 5回 ， 韓国 全南 大 学校 実 験所および鳥取県水産試験場において行った。
クラゲの生体内音速は伝搬時間計測法により，また生体密度はDual‑density法または排水法により求めた。
さらに，水槽内を遊泳しているエチゼンクラゲの遊泳形状の観察を基にこれ をモ デ ル化 し ，DWBA（Distorted Wave Born Approximation)モデ ルを用いてエチゼンクラゲのTSを理論推定した。
3．フィールドにおけるエチゼンクラゲの音響探知
計量魚探機を用 いたフィールド調査は2004年〜 20
06の3年間にわたり，東 シ ナ 海 お よ び 日 本 海 で 行 っ た 。 東 シ ナ 海 で 用 い た 周 波数 は 38kHzと120
kHzで ある。またエコ ーグラム上に見られた反応の構成生物を確認する
た めに ， Framed Midwater Trawl（以 下 FMT)ネッ トを 用 いてサンプリングを行った。
一 方 ， 日 本 海 で 用い た 周波 数 は38kHz， 120kHz， 200kHzの 3周波 数 であ る 。 生 物 確 認 の た めに FMTネッ トに よ る生 物 採集 お よび ROVを 用 いた
水中観察を行った。

結果
懸 垂 法を 用 いて 大 きさ の異 な るエ チゼ ンクラゲおよ びユウレイク ラゲのターゲットストレングスを測定した結果，
1） エチゼ ンクラゲのTSは， クラゲの傘面 積に比例して 大きくなり傘 面積で規準化した最大夕ーゲットストレングス（RTS)は，周波数38kHzで‑51.57dB/m2，120kHzで‑43.15 dB/rr12， 200kHzで ‑50.71 dB/m2で あっ た 。
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2）エ チ ゼン クラ ゲ のRTSは ，ユ ウ レイ クラ ゲのRTSより小 さく，その差 は
周 波 数 38kHzで 24‑ 5dB， 120kHzで 13.49dB， 200kHzで 11.7dBで あった。旗口クラゲ目のユウレイクラゲが，根口クラゲ目のエチゼンクラゲより も 筋 組 織 が 発 達 し て い る こ とが そ の理 由と 考え られ た 。

次に，工チゼンクラゲのターゲットストレングスを理論推定するのに必要なエチ ゼン クラ ゲの 生体 内音速 と生体密度を測定した結果，
3）エチゼンクラゲの生体内音速は，体長や生死の状態に関わらず，1500m/s〜

1550m/sの範囲にあり，その平均音速は1524m/sであった。また，海水音速との比 カは0.984 ¥‑1.013となり，全個体の平均音速比ゐは1.002であった。
l4）エチゼンクラゲの生体密度は0.93 g/cm3〜1.18g/cm3であり，死亡個体は重くなる傾向が見られた。計量魚探機で探知可能な深度層におけるエチゼ
ンクラゲの生 体密度は海水よりやや重く，海水密度との平均密度比ゲは1． 013であった。
5）エチゼンクラゲとユウレイクラゲの音速比を比較したところ，エチゼンク
ラゲの音速比由は，ユウレイクラゲより最大で0.054小さかった。さらに
エチゼンクラ ゲの密度比ゲはユウレイクラゲより0.06小さかった。このこと が， エ チゼ ン クラゲの RTSが ユウレイクラ ゲのRTSより小さく なった理由と考えられた。

これ ら の結 果 をも とに ， DWBAモデ ルを 用いて エチゼンクラ ゲの理論TSを推定 した結果，
6） エ チ ゼ ン ク ラ ゲ の RTSは 傘 直 径 対 波長 比 DL1と と もに 増加 す るが ， D/Aが約25〜 30で 極小を示した 。また，TSの指向 性は鋭く，特に高周波数になるほ ど鋭くなった 。

最後に，日本海および東シナ海において計量魚探機を用いてエチゼンクラゲの音響探知を試みたところ，― 1185―

7）周 波 数 38kHz， 120kHz， 200kHzのエコ ーグ ラム上 にお けるエ チゼ ンク
ラゲの反応は，斑点状に表示され，そのSV（体積後方散乱強度）にも周波数差が見られた。

，考察
本研究において，エチゼンクラゲのターゲットス卜レングスは魚類などに比べて格段に小さく，しかも遊泳姿勢や形状変化に大きく影響されることがわかった。また，3周波数による測定および音響モデルを用いた理論推定から，エチ ゼ ン ク ラゲ の TSの 周 波 数 特 性は ， 周 波 数 120kHzで 最 大 で あ り， 次い で200kHzが 大き く ， 38kHzは 最 小と なる ことが わか った。 従っ て，こ のTSの周波数特性とフイールド調査から判明したェチゼンクラゲのエコーグラムの特徴をあわせて考えると，魚類や小形の動物プランクトンとエチゼンクラゲを判別することは可能と考えられた。
本研究で得られたこれらの知見から，今後計量魚探機を用いて，次のような応用が期待される。
。
1）エチゼンクラゲの水平・鉛直分布や日周行動にっいて，広範囲の海域を短期間に調査することができる。
2）エ コ ー グ ラ ム 上 でエ チ ゼ ンク ラゲ の層と 判断 した音 響散 乱層の SVや SAを計測し，本研究で得られたェチゼンクラゲのTSを用いて個体数密度を算出し，現存量を推定することができる。
3） エチゼ ンク ラゲの TSは 傘直径 に比例して大きくなるので，エチゼンクラゲのin sit
uT
Sデータをもとに，エチゼンクラゲの体長組成を推定することができる。
エチゼンクラゲの大量発生を予測するためには，広範囲でかつ連続的な観測が必要であり，観測が容易である計量魚探機はエチゼンクラゲの分布および現存量調査に大きく貢献するであろう。

学位論 文審査の要旨
主 査 教 授 飯田 浩二
副 査 教 授 齊藤 誠一
副査 助教授 向井 徹
副査 助教授 藤森康澄

学 位 論 文 題 名

エチゼ ンクラ ゲの音響 散乱特性に関する研究
近年，日本周辺海域において，エチゼンクラゲの大量出現が高頻度で生じている。200
6年も本種が日本海側沿岸へ大量に漂着し，定置網漁業などの漁業活動に大きな被害をもたらした。そのため，これら被害に対する早急の対策が求められている。しかし，エチゼンクラゲの生態は不明な点が多く，現状では出現予測が困難である。沿岸への大量漂着を予測するためには，その広域な分布や密度の情報が不可欠である。エチゼンクラゲを音響的にモニタリングできれぱ，その三次元分布を短時間・広範囲に明らかにすることができる。
エチゼンクラゲの早期来遊予測を行うべく，本種の分布を計量魚群探知機（以下計量魚探機）を用いた音響手法で調査するためには，エチゼンクラゲの音響散乱特性を明らかにする必要がある。しかし，
ク ラ ゲの 音響散 乱特性に 関する 研究例は 少なく， さらに エチゼン クラゲ に関する 研究例 はない。
そこで本論文では，音響手法を用いたエチゼンクラゲの分布調査の実用化を目的に，エチゼンクラゲの音響散乱特性を明らかにした。
エチゼンクラゲの音響散乱特性を明らかにするために，水槽での測定による実験的方法，音響散乱モデ ル を 用い た 理 論的 方 法 ， 計量 魚探機 を用いた 実海域 における 音響探 知の3つの方法 を用い た。
1．懸垂法によるエチゼンクラゲのターゲットストレングス測定
実 験は2003
年 から2006
年ま での4年間， 毎年8月に， 韓国全南 大学校 の海水音 響実験 水槽で行 った。サンプルは，測定直前にスキューバダイビングにより生きたまま採集した。クラゲのターゲット
ス ト レ ン グ ス （ 以 下 TS)は ， 周 波 数 38， 120， 200kHzを 用 い て ， 懸 垂 法に よ り 測定 し た 。
2． 音 響 散 乱 モ デ ル を 用 い た エ チ ゼ ン ク ラ ゲ の タ ー ゲ ッ ト ス ト レ ン グ ス 推 定
音 響散乱モ デルに よるTS
推定 に必要 なクラゲ体内の音速や密度の測定および遊泳形状の観察を行っ た。実験 は，2004
年 から2006
年 の3年 間，合計5回，韓国全南大学校実験所および烏取県水産試
験場において行った。クラゲの生体内音速は伝搬時間計測法により，また生体密度はDual―density
法または排水法により求めた。さらに，水槽内を遊泳しているエチゼンクラゲの遊泳形状の観察を基にこれをモデル化し，DW
BA(DistortedWaveBornA
pproximation)
モデルを用いてエチゼンクラゲのTSを理論推定した。
3．フイールドにおけるエチゼンクラゲの音響探知
計 量魚探機 を用い たフィー ルド調 査は2004
年〜 2006の3年間にわ たり，東シナ海および日本海で‑1187−行った。東シナ海で用いた周波数は38kHzと120kHzである。またエコーグラム上に見られた反応の構成生物を確認するために，Framed M
idwa
ter T
rawl
（以下FMT)
ネットを用いてサンプリングを行った。
一方，日本海で用いた周波数は38kHz，120kHz，200kHzの3周波数である。生物確認のためにFMT
ネットによる生物採集およびROVを用いた水中観察を行った。
エチゼンクラゲの音響散乱特性にっいて，水槽における測定，音響散乱モデルによる理論推定，および 計 量 魚 探機 を 用 い た 実 海 域 に おけ る音 響探知 実験 の結 果，以 下の 知見 を得 た。
1）エチ ゼンクラゲのT
Sは，クラゲの傘面積に比例して大きくな り傘面積で規準化した最大ターゲットストレングス(RTS)
は，周波数38kHzで‑51.57dB/m2，120kHz
でー43.15dB/mz，200kHzで‑50.71dB/m2であった。
2）エチゼンクラゲのRTSは，ユウレイクラゲのRTSより小さく，その差は周波数38kHzで24.5dB，120kHzで13. 49dB，200kHzで11. 7dBであった。旗口クラゲ目のユウレイクラゲが，根口クラゲ目のエチゼ ンクラ ゲよ りも筋 組織 が発達 して いるこ とが その理 由と 考えら れた 。
3）エチゼンクラゲの生体内音速は，体長や生死の状態に関わらず，1500m/s〜1550m/sの範囲にあり，その平均音速は1524m/sであった。また，海水音速との比カはO．984〜1．013となり，全個体の平均音速比カは1． 002であった。
4）エチゼンクラゲの生体密度は0． 93g/cm3〜1.18g/cm3であり，死亡個体は重くなる傾向が見られた。
計量魚探機で探知可能な深度層におけるエチゼンクラゲの生体密度は海水よりやや重く，海水密度との平均密度比Fは1． 013であった。
5）エチ ゼンクラゲとユウレイクラゲの音速比を比較したところ，エチゼンクラゲの音速比カは，ユウレイクラゲより最大で0． 054小さかった。さらにエチゼンクラゲの密度比ぎはユウレイクラゲよりO． 06小さかった。このことが，エチゼンクラゲのRTSがユウレイクラゲのRTSより小さくなった理由と考えられた。
6)エチゼンクラゲのRT
Sは傘直径対波長比彫′えとともに増加す るが，彫勺が約25〜 30で極小を示した。また，TSの指向性は鋭く，特に高周波数になるほど鋭くなった。
7）周波 数38kHz，120kHz，200kHzの エコーグラム上におけるエチゼンクラゲの反応は，斑点状に表示され，そのsv（体積後方散乱強度）にも周波数差が見られた。
これらの結果は，魚群探知機を用いて，エチゼンクラゲの大量発生や早期来遊予測を行なうための重要な知見であり，高く評価される。よって審査員一同は申請者が博士（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。

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