2020 Fiscal Year Research-status Report
Bio-demographic study using random matrix
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20K06821
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
高田 壮則 北海道大学, 地球環境科学研究院, 名誉教授 (80206755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横溝 裕行 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境リスク・健康研究センター, 主任研究員 (30550074)
大原 雅 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (90194274)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ランダム行列 / 数理モデル / 個体群動態 / データベース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
約600種の植物に関する個体群行列を保有するデータベース(COMPADRE)を用いて、二つのテーマに関して、基本個体群統計量の種間横断的比較研究が行われた。一つ目の研究では、データベースの中から一回繁殖型植物の個体群行列（１７種６８集団）を選び出し、弾性度解析を行った。また、一回繁殖型植物に対応する数種類の異なるタイプのランダム行列を作成し、それぞれの弾性度解析を行い、現実の一回繁殖型植物６８集団の結果との比較を行った。その結果、現実の一回繁殖型植物の弾性度分布では、四半世紀前のデータの弾性度分布と大きく異なる分布になることが確認された。また、ランダム行列の弾性度分布とも大きく異なっていた。その食い違いは、個体群成長率の小さい集団のデータによるものである可能性が示唆された。この成果は、日本数理生物学会、個体群生態学会、日本生態学会の年会において発表された。二つ目の解析では、在来種と外来種の個体の流れを比較した。同様に、繁殖価の流れについても比較を行った。その結果、在来種と外来種で個体の流れと繁殖価の流れの双方で有意な差が検出された。この成果は、個体群生態学会、日本生態学会の年会において発表された。現在、その内容を国際誌に投稿するために論文を執筆中である。
また、数種類の異なるタイプのランダム行列を作成し、基本個体群統計量（個体群成長率・平均寿命・個体の流れ行列）を算出するプログラムの開発が行われた。さらに、基本個体群統計量の種間横断的比較を行う研究の一環として、すべての植物種の生育段階間の個体の流れの三要素（生存・成長、繁殖過程における個体の流れ）を正三角錐内に配置するコンピュータープログラムの作成を行った。
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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
プロジェクト研究を円滑かつ機能的に実施するために、年度始めにプロジェクト会議を開催する予定であったが、年度はじめの新型コロナ感染症に対応する緊急事態宣言によって移動の制限、研究機関への入構の制限が行われた。そのため、対面による打ち合わせを行うことができなかった。その代替として、Zoom会議を用いた研究打ち合わせ会議を数回行い、その結果、【解析2: 在来種と外来種および一回繁殖型と多回繁殖型生物の基本個体群統計量の比較】および【解析３: ランダム個体群行列との比較】について先行して研究を行うこととした。在来種と外来種の個体の流れと繁殖価の流れを比較した研究では、4つの生活史/機能群（一回繁殖型草本、多回繁殖型草本、低木、高木）による個体の流れと繁殖価の流れの違いを考慮に入れて解析を行った。その解析によれば、在来種と外来種で個体の流れと繁殖価の流れに有意な差が検出され、外来種は在来種と比べて繁殖に関する個体の流れが大きく、滞留と成長に関する繁殖価の流れが小さいことが明らかになった。その成果については、現在論文を執筆中である。
【解析2】の 解析が終了した時に実際の生物集団の結果とランダムに要素を与えた生活史行列の結果の比較を行うため、【解析３: ランダム個体群行列との比較】に着手した。数種類の異なるタイプのランダム行列を作成し、基本個体群統計量（個体群成長率・平均寿命・個体の流れ行列）を算出するプログラムの開発が行われた。また、種間横断的比較を行う研究の一環として、すべての植物種の生育段階間の個体の流れの三要素（生存・成長、繁殖過程における個体の流れ）を正三角錐内に配置するコンピュータープログラムの作成も行われた。
都道府県間の移動制限などの影響によって十分な研究打ち合わせが行われてはおらず繰越金額は大きいが、全体としてみると、現時点ではおおむね順調な進捗であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度と同様に、Zoom会議システムを用いて、早期に研究打ち合わせ会議を開催し、その結果に基づいて研究を行う。【解析2: 在来種と外来種および一回繁殖型と多回繁殖型生物の基本個体群統計量の比較】については、執筆中の論文を早期に国際学術雑誌に投稿することを計画している。また、個体群行列データベースCOMPADREには植物の生息地の位置情報が含まれるために、気温や降水量などの環境要因を加えることによって、外来種や生活史/機能群に特徴的な個体の流れと繁殖価の流れを詳細に解析する。解析結果に基づき機能群間や在来種と外来種間で、個体の流れや繁殖価の流れに違いがあるのは、どのような進化的意味があるのかを考察する。一部の外来種は侵入してからの経過年数を推測できるために、侵入してから時間が経つにつれて個体の流れや繁殖価の流れがどのように変化するのかを予測する。ランダム行列を用いて個体の流れや繁殖価の流れを求めて、実際の野外の植物の個体の流れや繁殖価の流れと比較することにより、進化の方向性を明らかにする。
また、【解析１：基本個体群統計量（個体群成長率・平均寿命・個体の流れ行列）の種間横断的比較】および【解析３: ランダム個体群行列との比較】については、すでに開発されたコンピュータープログラムを用いて、個体群成長率、弾性度、平均寿命を求める。それらの実際の生物集団の結果と、ランダムに要素を与えた生活史行列の結果の比較を行なう。さらに、「個体の流れ行列の作成とその可視化」の有用性を示す研究にも着手したい。植物種の生育段階間の個体の流れの三要素（生存・成長、繁殖過程における個体の流れ）を正三角錐内に配置するコンピュータープログラムが完成したため、データベースに収納されている個体群行列を用いて解析を行い、研究打ち合わせの回数を増やすなど工夫をして投稿論文原稿の執筆を開始する。
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| Causes of Carryover |
各種マスコミで報道されているように、新型コロナ感染症流行にともなう緊急事態宣言による移動の制限、研究機関への入構の制限が行われたため、プロジェクト会議を開催するなどの対面による打ち合わせを行うことができなかった。また、予定されていた国内学会や国際学会がすべてオンライン開催に変更された。そのため、国内・国外旅費として使用する予定であった経費、野外調査用に用意されていた旅費などが使用できず、次年度に使用する予定の残額が発生した。新型コロナ感染症の収束がまだ見えない状況であるが、新年度は、移動が許される範囲で研究打ち合わせを頻繁に実施するとともに、通信環境の整備費、オンライン学会参加費に科学研究費を使用する計画を考えている。
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Research Products
(15 results)
