2022 Fiscal Year Research-status Report
Unrevealing a coexistence mechanism and ecosystem evaluation of marine fishes using a metacommunity model and environmental DNA
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22K20672
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| Research Institution | Fisheries Research and Education Agency |
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Principal Investigator |
西嶋 翔太 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), 研究員 (50805116)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | 環境DNA / 多種共存 / メタ群集 / 占有モデル / トレードオフ / 生物多様性 / 生態系評価 / 海産魚類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これほど多くの生物種がどのように共存しているのか？これは生態学における古くからの問いであると同時に、生物多様性からの恵みを持続的に享受するために取り組むべき重要課題の一つである。多種共存を促進する要因として、競争能力と定着能力のトレードオフがある。そこで本研究では、環境DNAと多種の競争能力と定着能力を推定可能なメタ群集モデルを利用して、海産魚類群集を対象に競争と定着のトレードオフの検出することを目的とした。
当該年度（1年目）は、環境DNAデータに適用なメタ群集モデルの開発に取り組んだ。環境DNAは生息するすべての種を検出できるわけではなく、サンプリングの段階で環境DNAが採取されないことや、分析の過程でDNAが増幅されないことで検出されないこともある。この「不完全の検出(imperfect detection)」の問題を克服するために、占有モデル(occupancy model)がしばしば使用されるが、検出頻度の低い種では極端なパラメータが推定されることが示されている。そこで、従来のメタ個体群占有モデルを多種系に拡張したモデルに、機械学習的手法の一種であるリッジ回帰を組み込んだメタ群集占有モデルを開発し、東京湾でサンプリングと分析を行ったMiFishで取得された環境DNAデータに適用した。その結果、リッジ回帰を組み込まない場合に比べて、現実的なパラメータが推定され、予測精度も高くなることが明らかになった。さらに、この推定結果を用いて、各種の競争能力と定着能力を定量化したところ、両者の能力に明瞭な相関関係が見られ、トレードオフが海産魚類全般にわたって生じていることが示唆された。
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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
1年目に実施予定であった、リッジ回帰を組み込んだ新たなメタ群集占有モデルの推定精度の検証のためのシミュレーションにはまだ着手できなかった一方で、実際のデータに推定した結果については解析を進めることができ、トレードオフの存在が示唆されたことは計画以上の進展であると考えている。計画通り進まなかった点と、計画以上に進んだ点があるため、総合的にみて、「おおむね順調に進んでいる」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はまず、開発したメタ群集占有モデルの推定精度の検証のためのシミュレーションテストを行う。この結果に基づき、必要に応じて、モデルの改良を行い、競争能力と定着能力の間のトレードオフの検出の再解析を行う。さらに、魚種の形質データをFishBaseから収集し、栄養段階や体サイズといった種の形質によって、トレードオフの強さが変化するかどうかを検証する。最後に、メタ群集占有モデルで推定されたパラメータから各種の生息確率の平衡状態を求め、推定された生息確率と比較することで、各種の分布量についての相対評価を行う。これを多種で行うことで、魚類全体を対象とした生態系の健全性評価および生物多様性評価を行う。
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| Causes of Carryover |
物品費として計上していた計算ソフトMathematicaとLaptop PCについては、予定していたシミュレーションを行えなかったため、購入しなかった。旅費として計上していた学会発表はオンラインで行われたため、使用しなかった。これらの物品については次年度購入予定であるが、Mathematicaについては、別の無料ソフトで代用することでシミュレーションが実施できる可能性がある。その場合、国際学会に参加し、積極的に成果を発表することに次年度使用額を充てることを考えている。
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[Presentation] 隠れマルコフモデルによる水産資源における生産性のレジームシフトの検出2023
Author(s)
西嶋 翔太, Xiaozhuo TANG, Fan ZHANG, Nan ZHENG, 船本 鉄一郎, 古市 生, 上村 泰洋, 黒田 啓行, 境 麿, 米崎 史郎, 由上龍嗣
Organizer
第70回日本生態学会大会ポスター発表
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[Presentation] How likely do fish exhibit recruitment regime shifts? ―Application of a hidden Markov stock-recruitment model to Japanese commercial fishes―2023
Author(s)
西嶋 翔太, Xiaozhuo TANG, Fan ZHANG, Nan ZHENG, 船本 鉄一郎, 古市 生, 上村 泰洋, 黒田 啓行, 境 麿, 米崎 史郎, 由上龍嗣
Organizer
ASLO Aquatic Sciences Meetings 2023 (oral presentation)
Int'l Joint Research
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