2022 Fiscal Year Research-status Report
変動する自然生態系の多様性維持メカニズム：非線形時系列解析を用いた新たな展開
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18K14797
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
川津 一隆 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20747547)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 複雑性-安定性関係 / 非線形時系列解析 / 力学系理論 / 長期時系列データ / マメゾウムシ実験系 / 魚類群集潜水観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生態系の複雑性-安定性関係の形成メカニズムを解明することは生態学だけでなく生物多様性維持の観点からも重要な課題である．しかしながら，非線形性を示す野外群集から複雑性と安定性を定量化することは従来の平衡群集観に基づく理論体系からは困難であった．この課題解決のために，本研究計画ではまず，１）系の安定性に大きく影響する種間相互作用の密度依存性を観測時系列データから推定する手法と，２）推定した密度依存性を仮想的に改変することで動態の安定性＊１に与える影響を調べる手法を開発した．これらの手法を用いて，寄生蜂-マメゾウムシ実験＊２のデータと，潜水観察による魚類群集データ＊３の解析を行ったところ，１）実験個体群んでは，系の安定性を高めるスイッチング寄生様＊４の相互作用が検出され，その効果は系を不安定化させる宿主間競争よりも強い，２）魚類群集では，系の安定化に働く密度依存性を持つ相互作用が卓越し，魚類群集の長期存続に寄与していることを明らかにした．また，本課題の手法を更に発展させ，ある特定の時系列に影響する各変数の非線形性を個別に調べることができる手法LMDr (Local Manifold Distance regression)＊５を開発した．
＊１：時系列データの変動係数CVから計算される
＊２：近縁なヨツモンマメゾウムシ・アズキゾウムシと寄生蜂ゾウムシコマユコバチからなる（宿主間は強い拮抗的関係にあり２種だけだと必ず競争排除が起こる）
＊３：舞鶴湾で行われている月２回のトランセクト潜水観察
＊４：個体数の多い宿主をより好んで寄生する行動
＊５：局所重み付け線形回帰を発展させた非線形時系列予測法
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度までに本研究計画の一部を国際学術誌Ecology Letters, Population Ecology誌および3本の総説をBook Chapterとして出版した．また，研究本体に当たる論文を前年度まで取りまとめ，国際学術誌Communications BiologyおよびPNAS Nexusに投稿し査読プロセスまで進んだ．しかしながら，研究の重要性は認められたものの不受理となり，次の投稿先に向けてデータの再解析と投稿内容の大幅修正を行っている．
また，LMDrを用いて湖水・海洋プランクトン生態系の動態に影響する各環境変数の非線形性を解析した論文を現在執筆中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度はデータの再解析と，投稿内容をより生態学にフォーカスした内容に改変し，インパクトの高いOA学術誌（Frontiers in Ecology and EvolutionまたはOikos誌）への投稿・出版を目指す．
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| Causes of Carryover |
前年度までに購入予定だったワークステーションの使用が変更され，代替候補の選定に時間がかかったとともに，オープンアクセス費用として予定した論文出版の予定が遅れているため．次年度にこれらの使用を計画している．
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