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2023 年度 実施状況報告書

生態系機能に対する普遍的な生物多様性効果の検証

研究課題

研究課題/領域番号 21K15171
研究機関東北大学

研究代表者

長田 穣  東北大学, 生命科学研究科, 助教 (90750084)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワード生態系機能 / 生物多様性 / 生物群集 / 非線形時系列解析 / 因果推定 / 生物間相互作用
研究実績の概要

「生物多様性が高い生態系ほど人類にとって有益な機能を安定して発揮する」ことは国連ミレニアム生態系評価など多くの生態系管理の前提とされる重要な理論予測である。本研究では、この理論予測を複雑な相互作用をもつ群集に適用できるよう拡張し、野外データを用いて拡張した理論予測を実証することを目的とする。生態系機能の理論予測についてはランダム群集にネットワーク理論の近似を適用することで解析解を求めることに成功した。種数だけでなく相互作用の結合度や相互作用タイプ頻度(群集に含まれる正と負の相互作用の割合)がどのように生態系機能に影響を与えるかを初めて明らかにした。また、本課題で考案したアプローチを用いて、相利共生系のレジリエンスを解析的に求める共同研究を開始した。系に含まれる種数が増加するほどレジリエンスが高まることがわかった。

理論予測の実証に必要な因果推定(相互作用推定)法の開発を昨年度に引き続き行った。有意性検定(サロゲート法)について手法の検討を行い、分散を明示的に計算することで検定力が増加することがわかった。また、データ不足による見かけの転移エントロピーの増加を防ぐため、有効転移エントロピーの計算を実装した。開発した手法はRパッケージとしてGithubで公開している(https://github.com/yutakaos/rUIC)。大規模データへの適用に耐えうるようにプログラムの高速化と省メモリー化を行った。開発した手法を用いて、キノコ間の相互作用に関する共同研究を開始した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

理論研究は予定通り進展しているものの、実証研究に遅れが生じているため。

今後の研究の推進方策

因果推定法について更なる改良を行うとともに、理論予測の実証を開始する。

次年度使用額が生じた理由

家庭の事情により出張ができなかったため。また、高性能計算機の納入が遅れたため。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A unified framework for nonparametric causality detection2023

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

      bioRxiv

      巻: 2023.04 ページ: 20.537743

    • DOI

      10.1101/2023.04.20.537743

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Temperature sensitivity of the interspecific interaction strength of coastal marine fish communities2023

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ushio, Testuya Sado, Takehiko Fukuchi, Sachia Sasano, Reiji Masuda, Yutaka Osada, Masaki Miya
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 12 ページ: RP85795

    • DOI

      10.7554/eLife.85795

    • 査読あり
  • [学会発表] Temperature sensitivity of the interspecific interaction strength of coastal marine fish communities2024

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ushio, Testuya Sado, Takehiko Fukuchi, Sachia Sasano, Reiji Masuda, Yutaka Osada, Masaki Miya
    • 学会等名
      第71回日本生態学会大会
  • [学会発表] 相利共生ネットワークの複雑性とレジリエンス2024

    • 著者名/発表者名
      笠原剛樹・長田穣・近藤倫生
    • 学会等名
      第71回日本生態学会大会
  • [学会発表] ランダム群集における多様性と生態系機能2023

    • 著者名/発表者名
      長田穣・近藤倫生
    • 学会等名
      第39回個体群生態学会
  • [学会発表] 共生ネットワークのレジリエンスと複雑性2023

    • 著者名/発表者名
      笠原剛樹・長田穣・近藤倫生
    • 学会等名
      第39回個体群生態学会
  • [学会発表] Potential electrical signal transfer among wild mushrooms2023

    • 著者名/発表者名
      Yu Fukasawa
    • 学会等名
      第39回個体群生態学会
  • [学会発表] Temperature sensitivity of the interspecific interaction strength of coastal marine fish communities2023

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ushio, Testuya Sado, Takehiko Fukuchi, Sachia Sasano, Reiji Masuda, Yutaka Osada, Masaki Miya
    • 学会等名
      The eDNA Society International Meeting 2023
    • 国際学会
  • [備考] Unified Information-theoretic Causality for R

    • URL

      https://github.com/yutakaos/rUIC

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公開日: 2024-12-25  

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