2023 Fiscal Year Annual Research Report
Regime shifts in coastal marine ecosystems: an empirical approach based on advanced monitoring and nonlinear dynamical theory
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19H05641
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
近藤 倫生 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (30388160)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩崎 藍子 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (00826076)
川津 一隆 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20747547)
山川 央 公益財団法人かずさDNA研究所, ゲノム事業推進部, 研究員 (40370928)
益田 玲爾 京都大学, フィールド科学教育研究センター, 教授 (60324662)
田中 健太 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (80512467)
長田 穣 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (90750084)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 環境DNA / 生物多様性 / レジリアンス / 沿岸生態系 / データ駆動型研究 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 全国ANEMONEデータをもとに属多様性の時空間変動を解析し、低緯度地域ほど生物多様性が高くなるというよく知られるパターンに加えて、この南北クラインの季節依存性を見出した。このパターンは、南方性生物の死滅回遊が生物多様性パターンに果たす重要な役割を示唆している。(2) 開発したヤコビアン推定手法をANEMONE観測データに適用し、魚類群集多様性時系列の地域間の類似性＝動的類似性、さらにこれを決定する環境・生物要因を特定する研究を行った。多様性動態の動的類似性は、地理・海洋環境の類似性とも関係が見られたが、各サイトの魚類群集組成の類似性が最も高い説明力を持つことがわかった(3) ガウス過程回帰に基づく新しい推論方法を開発した。開発手法は、ノイズ存在下での高い推論精度を達成できるのみならず、各データポイントの近くの領域での相互作用強度の応答を推定できる。(4) 非線形時系列予測技術に基づいて、群集の変動ルールの変化を検出する手法を開発し、原子力発電所の停止・再稼働によって魚類群集の組成が大きく変化した潜水魚類観測データに適用、種数・シャノン多様性指数・分布緯度中心といった生物多様性指標のレジームシフトを検出した。(5) 琵琶湖での植物プランクトン観測データに基づき、安定性変化のタイミングは群集組成の大幅な変化が生じる時期とおおよそ一致するものの、生物群の間で数年のばらつきがあることを見出した。局所的なレジームシフトが長い時間をかけて連続的に生じることで群集全体が転換するという新しいレジームシフト観を得た。(6) 非線形時系列解析（EDM）と焼きなまし法を組み合わせることで、着目した種の個体群動態に影響を与える生物種群をいくつかの複数の変数にアグリゲートすることで、個体群動態の予測が改善する手法を開発した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
本研究課題で設立された環境DNA観測網と関連する活動を紹介するとともにデータを公開している。
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[Presentation] Michio Kondoh2023
Author(s)
ANEMONE: Japan’ s eDNA-based biodiversity monitoring network
Organizer
The eDNA Society International Meeting 2023
Int'l Joint Research / Invited
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