食物連鎖と物質循環の相互作用による生態系発達機構の理論的解明

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08640802
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 東 正彦 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (40183917)
• 研究分担者: 中島 久男 立命館大学, 理工学部, 教授 (40113112)
• キーワード: 食物連鎖 / 物質循環 / 相互作用 / 生態系発達機構 / 栄養条件説 / エネルギーピラミッド

研究概要

食物連鎖の長さは何で決まっているのか、どのように決まるのか、という問題に対しては従来様々な仮説が提出されてきた。代表的なものに、「栄養条件説」と「逆換効率説」がある。これらの説の有効性に関連して、理論的な見地から見通しの良い示唆を与える結果が寺本(1993)によって提出された。一方、「一次生産者による生産と分解者による分解の間のマッチング」-すなわち、両者の(種の入れ替わりなどによる)「共進化」-によって、生態系の物質循環が高まる機構が本申請者らによって理論的に示されてきた。しかし、これらの食物連鎖の動態と物質循環は無関係ではなく、物質循環を「ベース・サイクル」として、その上に一次生産者と分解者を起点とする2本の「食物連鎖タワー」が伸びる構造になっている。そこで、本研究では、食物連鎖の動態と物質循環の間の相互作用に基づいて、生態系の発達機構を明らかにすることを目的として、理論的検討を行う。初年度である本年度は、まず基本モデルの構築を行った。すなわち、これまでの知見を総括整理し、「食物連鎖と物質循環ダイナミックスのカップリング」という基本アイデアに従って、全体モデルを構成した。その上で、物質循環サブシステムの動態および、「一次生産者による生産と分解者による分解の間のマッチング」によって物質循環サブシステムが発達していく機構について、これまでの結果を基礎に、数理的解析を進めた。一方、食物連鎖サブシステムの動態、とくに新しい栄養段階が付け加わわる条件、エネルギー・ピラミッドの出現条件などについて、これまで検討されてきていないパラメータを中心に理論的解析を行った。

研究成果

• [文献書誌] Ishii,R.and Higashi,M.: "Tree coexistence on a slope:an adaptive significance of trunk inclination." Proceedings of the Royal Society,London. 264. 133-139 (1997)
• [文献書誌] Nakajima,H.and Kawabata,Z.: "Sensitivity Analysis in Microbial Communities. In Microbial Diversity in Time and Space" Plenum Press,New York.85-91 (1996)
• [文献書誌] Higashi,M.and Abe,T.: "Global diversification of termites driven by the evolution of symbiosis and sociality. Biodiversity:A Ecological Perspective.(ed.by Abe,T.,Levin,S.A.and Higashi,M)." Springer-Verlag,N.Y.,USA. 83-112 (1997)
• [文献書誌] Takada,T.and Nakajima,H.: "The Optimal Allocation for Seed Reproduction and Vegetative Reproduction in perenial Plants:An Application to the Density-dependent Ttansition Matrix Model." Journal of Theoretical Biology. 182. 179-191 (1996)
• [文献書誌] Abe,T.,Simon,S.A.and Higashi,M.: "Biodiversity:A Ecological Perspective." Springer-Verlag,N.Y.,USA., 294 (1997)