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f5fc9b76ce
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@ -1,4 +1,4 @@
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# ECOSPHERE v41 — 生態モデル仕様
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# ECOSPHERE v45 — 生態モデル仕様
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## 1. 単位と timestep
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@ -6,12 +6,12 @@
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- `dt = 1/24 day`
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- distance: m
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- animal wet mass: kg
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- animal energy reserve: kJ
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- animal reserve energy: kJ
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- producer / zooplankton: kg biomass m^-2
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## 2. 表現
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- terrestrial/aquatic producer: `ResourceField` grid
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- terrestrial/aquatic producer: grid biomass field
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- zooplankton: cohort biomass grid
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- macro consumers: individual agents
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- food web: fixed sparse consumer-resource graph
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@ -28,52 +28,42 @@
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`mu = muMax(T) * min(fN,fP) * fLight`
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freshwater / marine で Bissinger式を温度上限として使い、光・N・P で制限する。dissolved oxygen はこの式へ直接掛けない。
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freshwater / marine で Bissinger 式を温度上限として使い、光・N・P で制限する。dissolved oxygen はこの式へ直接掛けない。
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陸上 producer は fallback として `rMax=0.03 day^-1`, `K=0.5 kg m^-2` と moisture / light / temperature limitation を使う。
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## 4. 摂食
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固定 interaction edge は resource type ごとに
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### 個体資源
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- preference weight
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- assimilation efficiency
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- attack baseline
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- handling-time baseline
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- functional response type
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を持つ。
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植物由来 assimilation = 0.45、動物由来 = 0.85。
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Holling response:
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動物個体どうしの捕食では interaction edge の attack / handling / preference を使い、Rall et al. 2012 の mass-temperature scaling を接続する。
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`Fij = aij * Pij * Nj^q / (1 + sum(aik * Pik * hik * Nk^q))`
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既定 edge は Type II (`q=1`)。関数は Type III (`q=2`) にも対応するが、v41 は runtime API で edge を差し替えない。
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Rall et al. 2012 の all-data slopes を attack / handling の mass-temperature scaling に使う。
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- attack: consumer `+0.47`, resource `+0.15`, activation energy `+0.44 eV`
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- handling: consumer `-0.48`, resource `+0.34`, activation energy `-0.27 eV`
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- local mass-ratio residualsと handling-temperature residualも基準点へ正規化して適用
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捕食イベントは `p = 1-exp(-rate*dt)` でサンプリングする。
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### 連続 biomass 資源
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producer と zooplankton は「1個体の獲物体重」を持たない。したがって field density を Rall の predator:prey body-mass ratio へ代入しない。
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v45 は biomass density に対する Holling 型飽和を使い、consumer mass に応じた最大摂取量を上限とする。既定 half-saturation / max-intake 係数は simulator calibration であり `PARAMETER-PROVENANCE.json` に記録する。
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植物由来 assimilation = 0.45、動物由来 = 0.85。
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## 5. 代謝・死亡・繁殖
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basal metabolism は `B0 * M^0.75` を基本にする。ectotherm は Arrhenius 型温度補正、endotherm は別 normalization。
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basal metabolism は `B0 * M^0.75`。ectotherm は Arrhenius 型温度補正、endotherm は別 normalization。
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死亡:
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死亡要因:
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- predation
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- starvation
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- lifespan
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- background hazard
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- thermal stress
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個体は `structuralMassKg` と reserve energy (kJ) を分離して保持する。juvenile の structural growth は余剰 reserve energy から支払い、adult body mass を上限とする。年齢だけで体重を自動増加させない。
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個体は `structuralMassKg` と reserve energy を分離し、juvenile structural growth は余剰 reserve energy から支払う。
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繁殖は mature / breeding season / interval / energy threshold を満たした個体が offspring を生成し、親は死亡しない。
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繁殖は maturity / seasonal window / interval / energy threshold を満たすと発生し、親は生存する。generic 初期種は同一 role 内で繁殖季節が完全同期しないよう、species ごとに annual phase offset を持つ。
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## 6. 移動
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@ -89,20 +79,40 @@ Hirt et al. 2017 Supplementary Table 4 の
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| running | 25.5 | 0.26 | 22.0 | -0.60 |
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| swimming | 11.2 | 0.36 | 19.5 | -0.56 |
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maximum / routine / foraging / escape speed、daily movement budget、home range、dispersal を分離する。後者の behavioural multipliers は simulator calibration。
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maximum / routine / foraging / escape speed、daily movement budget、free roaming waypoint を分離する。
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## 7. climate / profile
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スポーン地点への復帰制約は持たない。徘徊時は現在位置から自由移動 waypoint を生成し、到達後に次の waypoint へ更新する。岸線では signed-distance 勾配から生息可能側の法線を求め、禁止側への速度成分を除いて接線方向へ連続投影する。producer / zooplankton の仮想目標は到達時に破棄し、local feeding と navigation を分離する。
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固定目標への接近では `distance - arrivalRadius` を1 timestepの上限距離とし overshoot を防ぐ。producer / zooplankton 到達後は最大90 m/dayの局所 grazing movement とする。
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### social steering
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v45 は **位置ベースのみ**。
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- separation: 近接しすぎた個体から離れる
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- cohesion: 同種近隣の重心へ弱く寄る
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neighbor velocity alignment、回転指数、角運動量検出、逆トルクは使わない。これにより旋回速度を別個体へ伝播させる feedback loop を構造的に除去する。
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## 7. playback / 描画
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生態 timestep とUI再生速度を分離する。
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- ×1 target = 1 simulated day / real second
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- 実効 day/s はUIへ表示
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- 高倍率では描画 snapshot cadence を下げ、計算を優先
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- 高速統計では個体/field描画転送を停止
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## 8. climate / profile
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`terrestrial / freshwater / marine` profile を分離する。通常UIでは aquatic profile を freshwater / marine で切り替える。
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`ClimateProvider` は seasonal fallback を持つ。観測 series を扱える内部機構は残すが、v41 では外部 Worker API を公開しない。
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## 8. 水域
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## 9. 水域
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初期 procedural water の radius に `sqrt(2)` を一度掛ける。union 面積の厳密測定・最適化はしない。
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ユーザー編集水域は `setWater()` に渡された形状をそのまま採用する。追加ツール既定半径は 170 m。
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ユーザー編集水域は `setWater()` に渡された形状をそのまま採用する。追加ツール既定半径は170 m。
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## 9. provenance
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## 10. provenance / validation
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文献由来値と較正値の区分は `PARAMETER-PROVENANCE.json`、実測検査は `VALIDATION.md` を参照。
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文献由来値と simulator calibration は `PARAMETER-PROVENANCE.json` で区別する。実行検査は `VALIDATION.md` を参照。
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