1994 年度実績報告書

変動環境における生活史進化に関する数理的研究

研究課題

研究課題/領域番号	06640820
研究機関	九州大学
研究代表者	巌佐庸九州大学, 理学部, 教授 (70176535)
研究分担者	武田裕彦九州大学, 理学部, 助手 (90253400)
キーワード	ニューラルネットワーク / 遺伝アルゴリズム / 生活史の適応 / 密度依存的多型 / 相変異 / 反応基準 / ESS / ファジ-ニューロ
研究概要	蛹化や羽化のタイミング、繁殖の開始や、高さと光合成器官の成長のバランスなど、さまざまな生活史パターンは、環境要因(日長、温度、被陰、水分資源)から、従来の変動や近隣競争個体の挙動を予測して生物が応答する過程と考えられる。これらの要因に対する生物の応答の仕方、つまり反応基準が、自然淘汰をうける場合の進化的に安定な生活史を議論する、新しい解析方法を開発した。いままでの取り扱いでは、関数関係を仮定してそのパラメータが進化するという取り扱いをしてきたが、これは正しい解が予想できる簡単な場合にしか使えない。中間層を含むニューラルネットは任意の形の関数を近似できることが知られているので、反応基準をニューラルネットで表現し、ニューロ素子間の結線の重みを進化させる。さらに、通常の最急降下法では局所最適解がとまる困難をのりこえるために、突然変異と交叉を利用する遺伝的アルゴリズムを用いる。巌佐は、大学院生の江副とともに、この方法を、昆虫の密度依存的相変異の進化に適応した。多くの昆虫では、移動力の強いタイプと繁殖力の強いタイプの2型があり、それらの比率が生育時や母親の経験した密度によって決まる。進化すべき反応基準の形を探り、アブラムシやウンカなどでの知見と突き合わせる。武田は、多数の因子が生活史上の決定に対して影響する場合に、入出力関係から読み取る方法としてニューラルネットワークの技法、忘却付誤差逆伝播学習プログラムをさらに改良した。ことに、ある信号の入力をそのまま入れるのではなくて、高いレベルで反応する素子、低いレベルで反応する素子などを別々に準備して、それらを入力として取り扱うというニューロファジ-のネットワークを調べ、レベルによって反応の方向がことなる場合をうまつ取り扱えるようになった。また、(1)樹木の多様な成長戦略の分化、(2)季節的環境での休眠開始や羽化のタイミング、などの問題に適用してその有効性を確かめつつある。

研究成果

(8件)

すべてその他

すべて文献書誌 (8件)

[文献書誌] Iwasa,Y.and P.Haccou: "ESS emergence pattern of male butterflies in stochastic environments." Evolutionary Ecology. 8. 503-523 (1994)
[文献書誌] Ezoe,H.,Y.Iwasa and T.Umeda: "Aggregation by chemotactic random walk:drifting clusters and chemotactic friction." Journal of theoretical Biology. 168. 259-267 (1994)
[文献書誌] Iwasa,Y.and A.Pomiankowski: "Evolution of mate preferences for multiple sexual ornaments" Evolution. (印刷中).
[文献書誌] Iwasa,Y.and T.Kubo: "Forest gap dynamics with partically synchronized disturbances and gap age distribution." Ecological Modelling. (印刷中).
[文献書誌] Iwasa,Y.and S.A.Levin: "The timing of life history events." Journal of theoretical Biology. (印刷中).
[文献書誌] Shigesada,N.,K.Kawasakiand Y.Takeda: "Modeling Stratified Diffusion in Biological Invasions." American Naturalist. (in press).
[文献書誌] Iwasa,Y.,H.Ezoe and A.Yamauchi,: "Evolutionarily stable seasonal timing of univotline and bivoltineinsects.In Insect life-cycle polymorphism:theory,evolution and ecological consequences for seasonality and diapause control" Kluwer Publ.(H.V.Danks & S.Masaki eds.)(in press),
[文献書誌] 巌佐庸(分担執筆): "植物の成長と繁殖に関する進化生態学の数理『植物の自然史:多様性の進化学』" 北海道大学出版会(岡田博・植田邦彦・角野康郎編), 89-105 (1994)

1994 年度 実績報告書

変動環境における生活史進化に関する数理的研究

研究代表者

巌佐 庸 九州大学, 理学部, 教授 (70176535)

研究成果

[文献書誌] Iwasa,Y.and P.Haccou: "ESS emergence pattern of male butterflies in stochastic environments." Evolutionary Ecology. 8. 503-523 (1994)

[文献書誌] Ezoe,H.,Y.Iwasa and T.Umeda: "Aggregation by chemotactic random walk:drifting clusters and chemotactic friction." Journal of theoretical Biology. 168. 259-267 (1994)

[文献書誌] Iwasa,Y.and A.Pomiankowski: "Evolution of mate preferences for multiple sexual ornaments" Evolution. (印刷中).

[文献書誌] Iwasa,Y.and T.Kubo: "Forest gap dynamics with partically synchronized disturbances and gap age distribution." Ecological Modelling. (印刷中).

[文献書誌] Iwasa,Y.and S.A.Levin: "The timing of life history events." Journal of theoretical Biology. (印刷中).

[文献書誌] Shigesada,N.,K.Kawasakiand Y.Takeda: "Modeling Stratified Diffusion in Biological Invasions." American Naturalist. (in press).

[文献書誌] Iwasa,Y.,H.Ezoe and A.Yamauchi,: "Evolutionarily stable seasonal timing of univotline and bivoltineinsects.In Insect life-cycle polymorphism:theory,evolution and ecological consequences for seasonality and diapause control" Kluwer Publ.(H.V.Danks & S.Masaki eds.)(in press),

[文献書誌] 巌佐 庸(分担執筆): "植物の成長と繁殖に関する進化生態学の数理『植物の自然史:多様性の進化学』" 北海道大学出版会(岡田博・植田邦彦・角野康郎編), 89-105 (1994)

1994 年度実績報告書

巌佐庸九州大学, 理学部, 教授 (70176535)

[文献書誌] 巌佐庸(分担執筆): "植物の成長と繁殖に関する進化生態学の数理『植物の自然史:多様性の進化学』" 北海道大学出版会(岡田博・植田邦彦・角野康郎編), 89-105 (1994)