| 研究課題/領域番号 |
19H05641
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
大区分G
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
近藤 倫生 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (30388160)
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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
199,810千円 (直接経費: 153,700千円、間接経費: 46,110千円)
2023年度: 38,870千円 (直接経費: 29,900千円、間接経費: 8,970千円)
2022年度: 38,870千円 (直接経費: 29,900千円、間接経費: 8,970千円)
2021年度: 38,870千円 (直接経費: 29,900千円、間接経費: 8,970千円)
2020年度: 38,870千円 (直接経費: 29,900千円、間接経費: 8,970千円)
2019年度: 44,330千円 (直接経費: 34,100千円、間接経費: 10,230千円)
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| キーワード | 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 / 魚類群集 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
「生態系の構造転換」は 生態系の力学的性質の変化がその原因とされる。しかしこの変化を野外で検出した研究例は存在しない。本研究では、沿岸域の魚類群集を主とした全国多地点での高頻度群集観測データと非線形力学系理論に基づくモデリングを利用し、沿岸生態系の構造転換の実証的理解を大きく前進させることを目的とする。具体的には、全国の沿岸生態系を環境DNA手法・潜水目視により高頻度観測し、現場における生態系の力学的性質の変動を評価し、その巨視的パターンと駆動メカニズムを解明する。さらに観測データ から生態系の安定性を評価する手法や「構造転換」の予兆を検出する手法の基礎を確立する。
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| 研究実績の概要 |
(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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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 評価記号 |
中間評価所見 (区分)
A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる
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