代謝理論の統合的理解:サイズスケール則と生態化学量論の調和モデル

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23657019
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 奥田 昇 京都大学, 生態学研究センター, 准教授 (30380281)
• 研究分担者: 近藤 倫生 龍谷大学, 理工学部, 准教授 (30388160)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 群集

研究概要

全ての生物に共通する生化学反応である「代謝」の速度が体サイズのべき乗に比例して増加するという「代謝のサイズスケール則」に着目し、この現象を個体より上位の生物学的階層である生態系に適用することによって、「生態系メタボリズム」という生態系機能の新たな概念構築を試みた。高度に環境制御された中規模人工生態系実験装置を用いて湖沼の生態系メタボリズムを制御する要因の解析を行ったところ、代謝のサイズスケール則から導出される予測(小さな生物が優占する生態系ほどバイオマスあたりの生態系代謝速度は高くなる)とは合致せず、生態系代謝は最も希少な栄養素によって律速されることが明らかとなった。本研究は、代謝基質となる栄養素を転送する生物間相互作用の速度がシステム全体の代謝速度に影響し、生態系にとって利用可能な栄養元素比が根本的な律速因子となりうることを示唆した。生態系代謝を理解する上で、個体の代謝理論と生態化学量論を統合した新しいモデルの必要性が浮き彫りとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Seasonal and site-specific variability in terrigenous particulate organic carbon concentration in near-shore waters of Lake Biwa, Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y., Z. Karube, T. Takeyama, A. Kohzu, C. Yoshimizu, T. Nagata, I. Tayasu, N. Okuda
  • 雑誌名: limnology 巻: 14巻 ページ: 167-177
  • DOI: DOI:10.1007/s10201-012-0394-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生物代謝のスケールアップ:個体から生態系へ (2013)
  • 著者名/発表者名: 福森香代子, 奥田昇
  • 雑誌名: 日本生態学会誌 巻: 63巻 ページ: 113-123
  • URL: http://ci.nii.ac.jp/vol_issue/nels/AN00193852_jp.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diversity of interaction types and ecological community stability (2012)
  • 著者名/発表者名: Mougi, A., M. Kondoh
  • 雑誌名: Science 巻: 337巻 ページ: 349-351
  • DOI: DOI:10.1126/science.1220529
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuwae T., E. Miyoshi, S. Hosokawa, K. Ichimi, J. Hosoya, T. Amano, T. Moriya, M. Kondoh, R. C. Ydenberg, R. W. Elner
  • 雑誌名: Ecology Letters 巻: 15巻 ページ: 347-356
  • DOI: DOI:10.1111/j.1461-0248.2012.01744.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role of body size in multispecies systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa T., M. Ushio, M. Kondoh
  • 雑誌名: Advances in Ecological Research 巻: 45巻 ページ: 269-302
  • DOI: DOI:10.1016/B978-0-12-386475-8.00007-1
  • 査読あり
• [学会発表] Ecological complexity and biodiversity maintenance: a community network approach (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kondoh
  • 学会等名: Annual Meeting of Society for Mathematical Biology
  • 発表場所: Knoxville, USA(招待講演)
  • 年月日: 2012-07-26
• [学会発表] 捕食者と被食者の体サイズ比のスケール依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 仲澤剛史,潮雅之,近藤倫生
  • 学会等名: Joint Meeting of the 59th Annual Meeting of ESJ and the 5thEAFES International Congress
  • 発表場所: Ryukoku Univ., Otsu
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] Functional diversity of predators alter ecosystem metabolism in experimental lake mesocosms (2011)
  • 著者名/発表者名: Fukumori, K., Y. Sakai, K. Nishimatsu, I. Tayasu, M. Kondoh, N. Okuda
  • 学会等名: The 5th International Symposium of the Biodiversity and Evolution Global COE project(招待講演)
  • 発表場所: Kyoto Univ., Kyoto
  • 年月日: 20110709-10
• [学会発表] Predator feeding functional diversity as a driver for lake food web alterations (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y., K. Fukumori, K. Nishimatsu,N. Okuda
  • 学会等名: The 5th International Symposium of the Biodiversity and Evolution Global COE project
  • 発表場所: Kyoto Univ., Kyoto(招待講演)
  • 年月日: 20110709-10
• [学会発表] 大久保賞受賞講演 食物網をめぐる生態学:群集構造と動態をむすぶ (2011)
  • 著者名/発表者名: 近藤倫生
  • 学会等名: 第21回日本数理生物学会年会
  • 発表場所: 東京(明治大学)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-14
• [図書] シリーズ現代の生態学9 淡水生態学のフロンティア (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田丈人他編, 奥田昇他分担執筆
  • 総ページ数: 269
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 温暖化の湖沼学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永田俊他編, 奥田昇他分担執筆
  • 総ページ数: 289
  • 出版者: 京都大学出版会
• [図書] エコロジー講座 5 生物間相互作用が作り出す生物多様性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 日本生態学会編、奥田昇他分担執筆
  • 総ページ数: 69
  • 出版者: 文一総合出版
• [図書] A food web and its long-term dynamics in Lake Biwa: a stable isotope approach In: Lake Biwa: Interactions between Nature and People (2012)
  • 著者名/発表者名: Okuda, N., T. Takeyama, T. Komiya, Y. Kato, Y. Okuzaki, Z. Karube, Y. Sakai, M. Hori, I. Tayasu, T. Nagata
  • 総ページ数: 205-210
  • 出版者: Springer
• [図書] Encyclopedia of Theoretical Ecology (2012)
  • 著者名/発表者名: Kondoh, M., A. Hasting (Ed)
  • 総ページ数: 848
  • 出版者: University of California Press
• [備考]
  • URL: http://www.ecology.kyoto-u.ac.jp/~nokuda/index.html