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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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- time: day
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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 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: 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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水深/鉛直層、人為的攪乱、自動移入、自動種分化は実装しない。
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## 3. 生産者
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水域の最大増殖率:
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`muMax(T) = 0.81 * exp(0.0631*T) day^-1`
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実増殖率:
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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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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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### 個体資源
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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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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`。ectotherm は Arrhenius 型温度補正、endotherm は別 normalization。
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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 を分離し、juvenile structural growth は余剰 reserve energy から支払う。
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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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Hirt et al. 2017 Supplementary Table 4 の
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`v_kmh = a*M^b*(1-exp(-h*M^i))`
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を maximum speed に使う。
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| mode | a | b | h | i |
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|---|---:|---:|---:|---:|
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| flying | 142.8 | 0.24 | 2.4 | -0.72 |
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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、free roaming waypoint を分離する。
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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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## 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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## 10. provenance / validation
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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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