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生物は環境の変化に対応して、形質をさまざまに変化させる。これまでの進化生態学では、形質の変化の適応的な意義について研究が行われることが多かったが、形質の変化が個体数変動・群集動態に及ぼす影響まで調べられることは稀であった。近年になって形質の変化がもたらす生態学的影響に注目が集まっているが、形質の変化をもたらすメカニズムの違いを明示的に比較したものはなかった。そこで、集団中の遺伝子型頻度が変化する「迅速な進化」と、個体の表現型が可塑的に変化する「表現型可塑性」という2つのメカニズムを明示的に記述した数理モデルを用いて、その影響を比較した。
実験室で培養されるプランクトン群集のワムシ(捕食者)-イカダモ(被食者)系をもとにモデルを構築し、過去の実証研究に基づいてパラメータ設定を行った。イカダモは、捕食者の存在下で繁殖重視の「繁殖型」から防御重視の「防御型」に誘導防御を行うことが知られている。解析の結果、防御型の防御が有効である場合には可塑性の方がより系の振動を抑え安定化するが、防御がそれほど有効でない場合には可塑性が系を不安定化しうるということが明らかになった。
また、可塑性のある遺伝子型とない遺伝子型の競争モデルを構築し、より長期的な進化的安定性を調べた。すると、可塑性は定常環境で不利だが、変動環境では有利になることが示された。現在、以上の数理モデル解析の内容を投稿中であり、同時に理論的な予測を検証すべく、プランクトン群集の実験的な検証の準備も進めている。
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