2018 Fiscal Year Research-status Report
Application of Lotka-Volterra model to biological and ecological systems
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18K11466
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
泰中 啓一 静岡大学, 創造科学技術大学院, 客員教授 (30142227)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉村 仁 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (10291957)
守田 智 静岡大学, 工学部, 教授 (20296750)
一ノ瀬 元喜 静岡大学, 工学部, 准教授 (70550276)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 格子ロトカボルテラ模型 / メタ個体群 / ネットワーク / Migration / 反応拡散方程式 / 交通流 / 反応移動方程式 / ハブと非ハブノード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
代表者が開発した「格子ロトカボルテラ模型」を引き続き研究の中心に置いてきた。代表者が2018年アクセプトされた論文（12編）は、全て格子ロトカボルテラ模型と関係が深い。とくに本研究では、次の課題に重点を置いてきた。
生物メタ個体群とネットワークの研究（Scientific Report, J. Theoretical Biology, Physica A、J. Phys. Soc. Japanに論文10編）。ほとんど全ての生物の生息地は、いくつかのSubpopulation（パッチまたはノード）に分かれている。パッチ間に経路（リンク）がある時、パッチとリンクで構成されるネットワークを理論的に研究してきた。理論的には、従来の生態学と同じように、ロトカボルテラ模型と移動（拡散）を合わせた反応拡散方程式を使ってきた。従来の生態学では、ほとんどがホモジニアスなネットワーク（２個のパッチ）を対象にしてきた。しかし、パッチが５個まで増えると、ヘテロジニアスなネットワークを取り扱うことができた。ホモかヘテロかで、メタ個体群動態が大きく変わることが分かった。
生物移動の影響は、２つの新しい方法を適用した。第一に、交通流と生態系モデルを合体させた模型を使った。これまで格子上の移動（Migration）ではランダムウォーク（ＲＷ）が使われてきた。しかし、多くの移動者は、ＲＷとは異なり、長距離移動をする。このような長距離移動の効果を調べるため、交通流（一方向だけの移動）モデルを使った。
第二は、拡散型ではなく、ランダムに目的地を決める移動である。この移動において、ホモかヘテロかで、メタ個体群動態が大きく変わることが分かった。ヘテロの場合、多くのリンクが集まるパッチ(ハブ)に個体が集結するからである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
生物メタ個体群とネットワークの研究は、Scientific Report, J. Theoretical Biology, Physica A、J. Phys. Soc. Japanなどインパクト・ファクターの高い雑誌に、論文が多く掲載されたため。パッチ数が増えると、ホモジニアスなネットワークだけでなく、ヘテロジニアスなネットワークを取り扱うことができた。ホモジニアスかヘテロジニアスかで、メタ個体群動態が大きく変わることが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
生物移動について、より現実的なモデルで、生物メタ個体群とネットワークの研究を行う。第一に、動物‐植物系で、砂漠化の影響を調べる。一般的に、砂漠化が進行すると植物の数が減少する。しかし、逆に増えることもある。なぜなら、砂漠化が進行すると、植物を食べる動物が砂漠を渡り切る前に死ぬからである。このような、砂漠化によって起きる移動動物の悲劇を研究する。第二は、拡散型ではなく、非線形移送の影響を調べる。パッチサイズが有限であるため、移動ができなくなる可能性がある。そのため従来の研究とは異なる成果が期待できる。
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| Causes of Carryover |
次年度、7万円程度の使用額が生じた（既受領額の４％）。これは、主に分担者の一人（吉村）が、次年度に海外出張する予定であり、その補填のために残したものである。海外出張は、６月に予定しており、すでに使用計画は確定している。
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Research Products
(13 results)
