研究分担者
研究課題基本情報（最新年度）
研究期間
1987年度〜1988年度研究分野
審査区分
研究種目
一般研究(C)
研究機関
京都大学
配分額
- 総額：1700千円
- 1987年度：1100千円 (直接経費：1100千円)
- 1988年度：600千円 (直接経費：600千円)
研究概要（最新報告）
本研究は様々なレベルの生態的システムを「生物集団」という一定の枠組で捉え、生物集団の構成要素間の相互作用が構造形成にどのような影響を及ぼすかという側面に焦点を当てて研究を行った。特に、以下に述べる3つのレベルについて構造形成に関する動的モデルを構築・解析し、それらを比較検討することにより、生物集団の組織特異性について明らかにすることが出来た。
1.食物網に関して、一見複雑に入り組んだネットワークを栄養段階に沿って"解きほぐす"手法を開発し、これにより与えられたエネルギープロセスの効率、エネルギー資源の分配過程の構造が時間と共にどのように変化するかを定量的に検討することが可能になった。また食物網のある部分での局所的変化の影響が直接のみならず間接的にも他の部分に伝わり全体構造をも変えるプロセスを解明した。(東、寺本)
2.群集レベルでは、種間に働く競争、並びに被食、捕食の相互作用が系の種数や多様性にどのような影響を及ぼすかを構成種の特性と結びつけて解析し、一つの法則性を導いた。また捕食者間で直接相互作用がないにもかかわらず、間接的に互恵作用や干渉作用が働く場合についての理論的説明を与えることが出来た。(重定、寺本)
3.細胞性粘菌の移動体における分化パターンの形成と調節機構について研究した。2種類の細胞の密度に依存した運動方程式の差を仮定することによって移動体の典型的なパターンが形成されること、さらに局所的な密度に依存した細胞型の転換規則を付加することによって移動体の大きさによらない比率の調節、パターンの維持が行なえることが示された。また赤血球細胞の集合体が作る連銭パターンの形成についての解析を行ない細胞凝集機構に関する浸透圧仮説を支持する結果を得た。(小渕)
In this research we investigated the effects of interactions among constituent elements on the structure formation of a biological system, ranging from cell populations to biological community to ecosystem. By means of mathematical analysis of dynamical system models, the following specific features have been discovered.
1. At the ecosystem level, we developed a theoretical means for "unfolding" a food web along trophic levels, i.e., steps of energy and matter processing by constituent biological species. This unfolding tranfomation of food webs reveals the essential strucuture of tophic process. Further, we elucidated the dynamic process by which a change at a local point within a food web directly and indirectly influences other parts of the system and even could modify the entire structure.
2. At the biological community level, we investigated the effects of species interactions such as competion and predation on the number and diversity of coexisting species in a community , with focus on characteristic properties of consituent species, to derive a law that determines species composition structure of a community in terms of constituent species characteristics. Also, a theoretical explanation was given for the mechanism and properties of the indirect, positive or negative, effects between predators with no direct interactions.
3. We studied the formation of cell differentiation pattern and its regulation mechanism for the cellular slime molds at migrating stage, to show that a typical pattern of slug is explained by assuming different density-dependent dynamics of two types of cells. Further, the addition of a rule for cell type transition which depends on local cell type ratio allows us to explain the regulation of the ratio between the two types of cells for the whole slug. This also guarantees the maintenance of the slug pattern itself. We also analyzed the rouleaux pattern formation of red blood cells, and obtained the results which support the osmotic stress hypothesis for cell aggregation mechanism.
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http://kaken.nii.ac.jp/ja/p/62540496