• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実施状況報告書

格子ロトカボルテラ模型の生物・生態系への応用研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K11466
研究機関静岡大学

研究代表者

泰中 啓一  静岡大学, 創造科学技術大学院, 客員教授 (30142227)

研究分担者 吉村 仁  静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (10291957)
守田 智  静岡大学, 工学部, 教授 (20296750)
一ノ瀬 元喜  静岡大学, 工学部, 准教授 (70550276)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード格子ロトカボルテラ模型 / メタ個体群 / ネットワーク / Migration / 反応拡散方程式 / 交通流 / 反応移動方程式 / ハブと非ハブノード
研究実績の概要

代表者が開発した「格子ロトカボルテラ模型」を引き続き研究の中心に置いてきた。代表者が2018年アクセプトされた論文(12編)は、全て格子ロトカボルテラ模型と関係が深い。とくに本研究では、次の課題に重点を置いてきた。
生物メタ個体群とネットワークの研究(Scientific Report, J. Theoretical Biology, Physica A、J. Phys. Soc. Japanに論文10編)。ほとんど全ての生物の生息地は、いくつかのSubpopulation(パッチまたはノード)に分かれている。パッチ間に経路(リンク)がある時、パッチとリンクで構成されるネットワークを理論的に研究してきた。理論的には、従来の生態学と同じように、ロトカボルテラ模型と移動(拡散)を合わせた反応拡散方程式を使ってきた。従来の生態学では、ほとんどがホモジニアスなネットワーク(2個のパッチ)を対象にしてきた。しかし、パッチが5個まで増えると、ヘテロジニアスなネットワークを取り扱うことができた。ホモかヘテロかで、メタ個体群動態が大きく変わることが分かった。
生物移動の影響は、2つの新しい方法を適用した。第一に、交通流と生態系モデルを合体させた模型を使った。これまで格子上の移動(Migration)ではランダムウォーク(RW)が使われてきた。しかし、多くの移動者は、RWとは異なり、長距離移動をする。このような長距離移動の効果を調べるため、交通流(一方向だけの移動)モデルを使った。
第二は、拡散型ではなく、ランダムに目的地を決める移動である。この移動において、ホモかヘテロかで、メタ個体群動態が大きく変わることが分かった。ヘテロの場合、多くのリンクが集まるパッチ(ハブ)に個体が集結するからである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

生物メタ個体群とネットワークの研究は、Scientific Report, J. Theoretical Biology, Physica A、J. Phys. Soc. Japanなどインパクト・ファクターの高い雑誌に、論文が多く掲載されたため。パッチ数が増えると、ホモジニアスなネットワークだけでなく、ヘテロジニアスなネットワークを取り扱うことができた。ホモジニアスかヘテロジニアスかで、メタ個体群動態が大きく変わることが分かった。

今後の研究の推進方策

生物移動について、より現実的なモデルで、生物メタ個体群とネットワークの研究を行う。第一に、動物‐植物系で、砂漠化の影響を調べる。一般的に、砂漠化が進行すると植物の数が減少する。しかし、逆に増えることもある。なぜなら、砂漠化が進行すると、植物を食べる動物が砂漠を渡り切る前に死ぬからである。このような、砂漠化によって起きる移動動物の悲劇を研究する。第二は、拡散型ではなく、非線形移送の影響を調べる。パッチサイズが有限であるため、移動ができなくなる可能性がある。そのため従来の研究とは異なる成果が期待できる。

次年度使用額が生じた理由

次年度、7万円程度の使用額が生じた(既受領額の4%)。これは、主に分担者の一人(吉村)が、次年度に海外出張する予定であり、その補填のために残したものである。海外出張は、6月に予定しており、すでに使用計画は確定している。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 13件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 3件)

  • [雑誌論文] Cooperation promotes the sustainability of companies: Lattice-gas model for a market2019

    • 著者名/発表者名
      Morishita Ayako、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Physica A: Statistical Mechanics and its Applications

      巻: 525 ページ: 119~127

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.physa.2019.03.005

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Epidemic spreading of random walkers in metapopulation model on an alternating graph2019

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Ichinose Genki、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Physica A: Statistical Mechanics and its Applications

      巻: 520 ページ: 350~360

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.physa.2019.01.033

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Metapopulation dynamics in the rock-paper-scissors game with mutation: Effects of time-varying migration paths2019

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Ichinose Genki、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 462 ページ: 425~431

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.11.030

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Density-dependent population model of effective release policy for Ayu fish2018

    • 著者名/発表者名
      Katsumata Yuki、Uehara Takashi、Ito Hiromu、Yoshimura Jin、Tainaka Kei-ichi、Ichinose Genki
    • 雑誌名

      Ecological Modelling

      巻: 388 ページ: 80~87

    • DOI

      10.1016/j.ecolmodel.2018.09.021

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Metapopulation model of rock-scissors-paper game with subpopulation-specific victory rates stabilized by heterogeneity2018

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Tainaka Kei-ichi、Ichinose Genki
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 458 ページ: 103~110

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.09.009

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Asymptotic stability of a modified Lotka-Volterra model with small immigrations2018

    • 著者名/発表者名
      Tahara Takeru、Gavina Maica Krizna Areja、Kawano Takenori、Tubay Jerrold M.、Rabajante Jomar F.、Ito Hiromu、Morita Satoru、Ichinose Genki、Okabe Takuya、Togashi Tatsuya、Tainaka Kei-ichi、Shimizu Akira、Nagatani Takashi、Yoshimura Jin
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25436-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Heterogeneous network promotes species coexistence: metapopulation model for rock-paper-scissors game2018

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Ichinose Genki、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25353-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Epidemics of random walkers in metapopulation model for complete, cycle, and star graphs2018

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Ichinose Genki、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 450 ページ: 66~75

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.04.029

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Metapopulation model for rock?paper?scissors game: Mutation affects paradoxical impacts2018

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Ichinose Genki、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 450 ページ: 22~29

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.04.005

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-species coexistence in Lotka-Volterra competitive systems with crowding effects2018

    • 著者名/発表者名
      Gavina Maica Krizna A.、Tahara Takeru、Tainaka Kei-ichi、Ito Hiromu、Morita Satoru、Ichinose Genki、Okabe Takuya、Togashi Tatsuya、Nagatani Takashi、Yoshimura Jin
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-017-19044-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cellular automaton for migration in ecosystem: Application of traffic model to a predator?prey system2018

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Physica A: Statistical Mechanics and its Applications

      巻: 490 ページ: 803~807

    • DOI

      10.1016/j.physa.2017.08.151

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Clustering Effect on the Dynamics in a Spatial Rock-Paper-Scissors System2018

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto Tsuyoshi、Sato Kazunori、Ichinose Genki、Miyazaki Rinko、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 ページ: 014801~014801

    • DOI

      10.7566/JPSJ.87.014801

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Traffic jams induce dynamical phase transition in spatial rock?paper?scissors game2018

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Ichinose Genki、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Physica A: Statistical Mechanics and its Applications

      巻: 492 ページ: 1081~1087

    • DOI

      10.1016/j.physa.2017.11.038

    • 査読あり / 国際共著

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi