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2020 年度 実施状況報告書

変動する自然生態系の多様性維持メカニズム:非線形時系列解析を用いた新たな展開

研究課題

研究課題/領域番号 18K14797
研究機関東北大学

研究代表者

川津 一隆  東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20747547)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード複雑性-安定性関係 / 非線形時系列解析 / 力学系理論 / 長期時系列データ / マメゾウムシ実験系
研究実績の概要

生態系の複雑性-安定性関係の形成メカニズムを解明することは生態学だけでなく生物多様性維持の観点からも重要な課題である.しかしながら,非線型な変動を示す野外群集から複雑性と安定性を定量化することは従来の平衡群集観に基づく理論体系では困難であった.この課題を解決するために前年度までに開発した解析手法での解析を進めるとともに,新しく,系の安定性に大きく影響する密度依存性を持つ種間相互作用の検出と,その安定性への寄与を明らかにする解析法を開発した.この手法は,種間相互作用を検出するために開発された局所線形回帰を拡張することで相互作用の密度依存性を検出する解析と,検出した密度依存性を操作することで動態に与える影響を調べるシミュレーションの2つの手順からなる.この手法を用いて新たに寄生蜂-マメゾウムシ実験個体群のデータと魚類群集データに適用した.その結果,1)実験個体群では,系の安定化に働くスイッチング寄生が検出され,またその効果は不安定化に働く宿主間の競争よりも強い,2)魚類群集では,系の安定化に働く密度依存性を持つ正の相互作用が卓越すること,またその結果魚類群集が実際に安定化していること,を明らかにした.また,前年度までに行った解析結果を新たに国際学術誌Ecology Letters誌にて発表するとともに,3本の総説をBook Chapterとして出版した.

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

本課題は,1)力学系理論の発展,2)時系列解析法への実装,3)室内操作実験,4)野外群集時系列の解析,の4つのサブ課題からなる.今年度までに1-4までの解析については目処が立っており,あとは論文としてまとめる段階に入ってきている.加えて,新たにノイズを含む時系列データから動態の安定性を定量化,時系列データから相互作用の密度依存性を検出する,という当初の予定になかった新しい非線型時系列解析法を開発・実装することができた.

今後の研究の推進方策

今後は得られた結果を1-2本の論文にまとめ国際学術誌に投稿・出版する.また,この分野に関する総説論文をまとめ国際学術誌への投稿を目指す.

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍の中で予定していた国内・国際学会参加ができなくなったことに加え,予定していたワークステーションの開発・発売が滞っており購入できなくなったため.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Are networks of trophic interactions sufficient for understanding the dynamics of multi‐trophic communities? Analysis of a tri‐trophic insect food‐web time‐series2021

    • 著者名/発表者名
      Kawatsu Kazutaka、Ushio Masayuki、Veen F. J. Frank、Kondoh Michio
    • 雑誌名

      Ecology Letters

      巻: 24 ページ: 543~552

    • DOI

      10.1111/ele.13672

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Forecasting ecological time series using empirical dynamic modelling: a tutorial for simplex projection and S-map.2020

    • 著者名/発表者名
      Kawatsu Kazutaka, Ushio Masayuki
    • 雑誌名

      Diversity of Functional Traits and Interactions: Perspectives on Community Dynamics.

      巻: 1 ページ: 193-213

    • DOI

      10.1007/978-981-15-7953-0_9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ecology and evolution of density-dependennce.2020

    • 著者名/発表者名
      Kawatsu Kazutaka
    • 雑誌名

      Diversity of Functional Traits and Interactions: Perspectives on Community Dynamics.

      巻: 1 ページ: 161-174

    • DOI

      10.1007/978-981-15-7953-0_7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A data-driven approach to complex ecological systems.2020

    • 著者名/発表者名
      Kondoh Michio, Kawatsu Kazutaka, Osada Yutaka, Ushio Masayuki
    • 雑誌名

      Theoretical Ecology, Concepts and Applications.

      巻: 1 ページ: 116-133

    • DOI

      10.1093/oso/9780198824282.003.0008

    • 査読あり
  • [学会発表] 開放系における候補天敵の性能検証:ミカンコナジラミ・クロツヤテントウ系の非線形時系列解析2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木紀之・川津一隆・金子修治
    • 学会等名
      第65回日本応用動物昆虫学会大会
  • [学会発表] 観測手法間で観測誤差をどう比較するか:非線形時系列ノイズ削減法による検討2021

    • 著者名/発表者名
      岩本紘明・川津一隆・近藤倫生
    • 学会等名
      日本生態学会第68回全国大会
  • [学会発表] 環境変動に対する群集動態駆動ルールの反応性:魚類群集観測データの非線形時系列解析2021

    • 著者名/発表者名
      大友優里・益田玲爾・長田穣・川津一隆・近藤倫生
    • 学会等名
      日本生態学会第68回全国大会
  • [備考] Kazutaka Kawatsu Web Page

    • URL

      https://www.somany-frogs.com/

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公開日: 2021-12-27  

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