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2021 年度 実施状況報告書

環境変動における迅速な進化と多種共存

研究課題

研究課題/領域番号 19K16223
研究機関長崎大学

研究代表者

山道 真人  長崎大学, 熱帯医学研究所, 客員准教授 (70734804)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード迅速な進化 / 多種共存 / ストレージ効果 / 相対的非線形性 / 環境変動 / 絶滅 / 適応 / 表現型可塑性
研究実績の概要

生物集団中の対立遺伝子頻度が短い時間スケールで適応的に変化する「迅速な進化」は、形質の変化を通じて個体群動態をはじめとするさまざまな生態学的プロセスに影響しうる。しかし、群集生態学の中心的な問いである「競争排除則にも関わらずなぜ多くの種が共存するのか」という問題において、迅速な進化が果たす役割については未解明の点が多い。
そこで本研究では、時間的・空間的な環境変動のもとで遺伝的多様性と種多様性が複雑に相互作用する生態進化動態を、数理モデル解析・数値計算・文献調査を通じて明らかにすることを目的とする。特に、Peter Chessonが提唱した共存理論の枠組みで調べられてきた、時空間的な環境変動のもとでストレージ効果・相対的非線形性などの機構が競争排除・多種共存に与える影響を、迅速な進化を通じて捉え直すことを主眼としている。
2021年度は、Chessonの共存理論についての日本語総説論文を出版し、普及を図るとともに、迅速な進化による適応的な採餌が、gleaner(落ち穂拾い)とopportunist(日和見主義者)のトレードオフと相対的非線形性を介した共存を促進する効果についての理論研究を発表した。さらに、迅速な進化が生態的・繁殖的形質置換を介して多種共存をもたらす条件を調べ、繁殖的形質置換における進化速度の重要性を明らかにした理論研究を発表した。また、迅速な進化によって個体数を振動させつつ共存する2種に対して、Chessonの共存理論の代表的な指標である「ニッチ分化」と「競争能力の比」をどのように定義すれば共存を評価できるか、という点についての理論研究を進めた。

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

Chessonの共存理論についての和文総説を出版した。また、迅速な進化・表現型可塑性が個体数振動を安定化することで、相対的非線形性を介した共存が起こることを示した数理モデル論文を発表した。さらに、迅速な進化によって個体数を振動させつつ共存する2種に対して、Chessonの共存理論の指標である「ニッチ分化」と「競争能力の比」をどのように定義できるか、という点についての理論研究を行なった。この他にも、ストレージ効果・相対的非線形性というメカニズムから、群集生態学・集団遺伝学のアナロジーを考察する総説執筆の準備を進めている。

今後の研究の推進方策

相対的非線形性だけでなく、ストレージ効果においても迅速な進化が多種共存を促進すると考えられるため、これについても調べる予定である。さらに、相対的非線形性が遺伝的多様性を維持する条件についても、集団遺伝学モデルを構築し解析を進める。また、環境変動のもとで多様性が維持されるプロセスにおける類似性・非類似性という観点から、群集生態学・集団遺伝学における種多様性・遺伝的多様性を比較する総説執筆の準備を進めている。

次年度使用額が生じた理由

2021年度も新型コロナウイルス感染症の影響により、出張・研究計画に変更が生じたため、2022年度に論文掲載料・旅費・物品購入費として使用する予定である。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] クイーンズランド大学(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      クイーンズランド大学
  • [国際共同研究] プリンストン大学/コーネル大学/カリフォルニア大学デービス校(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      プリンストン大学/コーネル大学/カリフォルニア大学デービス校
    • 他の機関数
      4
  • [国際共同研究] コンスタンツ大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      コンスタンツ大学
  • [国際共同研究] ナミュール大学(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      ナミュール大学
  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      ブリティッシュコロンビア大学
  • [雑誌論文] How does the magnitude of genetic variation affect ecological and reproductive character displacement?2023

    • 著者名/発表者名
      Morita Keiichi、Yamamichi Masato
    • 雑誌名

      Population Ecology

      巻: 65 ページ: 220~230

    • DOI

      10.1002/1438-390X.12097

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Idea paper: Controlling trait adaptation to decrease population densities for conservation and management2022

    • 著者名/発表者名
      Kasada Minoru、Yamamichi Masato
    • 雑誌名

      Ecological Research

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12300

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 迅速な進化が促進する振動依存の多種共存2022

    • 著者名/発表者名
      山道 真人
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ

      巻: 67 ページ: 27~33

  • [雑誌論文] Rapid evolution promotes fluctuation‐dependent species coexistence2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamichi Masato、Letten Andrew D.
    • 雑誌名

      Ecology Letters

      巻: 24 ページ: 812~818

    • DOI

      10.1111/ele.13707

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 群集生態学における共存理論の現代的統合2021

    • 著者名/発表者名
      篠原 直登、山道 真人
    • 雑誌名

      日本生態学会誌

      巻: 71 ページ: 35~65

    • DOI

      10.18960/seitai.71.2_35

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 迅速な進化と間接効果2022

    • 著者名/発表者名
      山道 真人
    • 学会等名
      第69回日本生態学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Coexistence theory with eco-evolutionary feedbacks2021

    • 著者名/発表者名
      Masato Yamamichi
    • 学会等名
      DynaTrait Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 性的形質の迅速な進化が多種共存に及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      山道 真人
    • 学会等名
      日本進化学会第23回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] How does the magnitude of genetic variation affect eco-evolutionary dynamics in character displacement?2021

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Morita, Masato Yamamichi
    • 学会等名
      106th Annual Meeting of the Ecological Society of America
    • 国際学会
  • [学会発表] How to make a gleaner-opportunist trade-off from the slow-fast continuum2021

    • 著者名/発表者名
      Masato Yamamichi, Andrew D. Letten
    • 学会等名
      106th Annual Meeting of the Ecological Society of America
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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