| 研究課題/領域番号 |
26440247
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
難波 利幸 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30146956)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 生物群集 / 構造 / 安定性 / ボトムアップ効果 / トップダウン効果 / 食物網 / ギルド内捕食 / 植食者 |
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| 研究実績の概要 |
農耕地に生息する害虫と，隣接する非農耕地に生息する代替被食者，農耕地と非農耕地を移動し農耕地の害虫も非農耕地の代替被食者も食う捕食者からなる系で，農耕地と非農耕地の面積比，害虫と代替被食者の増殖率の比，捕食者の移動率が，害虫防除の効率と天敵の逸出による非標的効果（非農耕地での代替被食者の減少）に及ぼす影響を調べた。一般に，より広い生息地でより成長率の高い餌によって捕食者が増えるボトムアップの効果は，隣接する生息地に生息する被食者に負のトップダウンの効果を及ぼす。したがって，非農耕地が広く代替被食者の成長率が高いと害虫防除の効果が大きく，逆，農耕地が広く害虫の成長率が高いと非農耕地での非標的効果が大きくなる。ロトカ－ヴォルテラ型の相互作用を仮定したモデルを解析した結果，非農耕地が広く代替被食者の成長率が高いときに，天敵の捕食率が死亡率よりもかなり高ければ天敵の移動率が大きいほど害虫防除に有効だが，天敵の捕食率が下がると中間の移動率が防除に最適となる。農耕地が広く害虫の成長率が高いときには，これとは逆に，天敵の捕食率が死亡率よりもかなり高ければ天敵の移動率が低いほど非標的効果が弱まるが，天敵の捕食率が下がると，移動率が中間の時に非標的効果が最も強くなる。
嗜好植物と不嗜好植物と植食者からなる食物網に栄養塩を明示的に導入し，植食者の排泄物を通じての栄養塩の循環を取り入れたモデルでは，栄養塩の循環は系を安定化する場合があることが２７年度の研究で分かっていた。２８年度には，前年度とは異なるパラメータ領域を探索することにより，栄養塩の循環が系を不安定化する場合もあるが，系の動態の数値解析によって，植食者の嗜好性と植物間の競争によって引き起こされる激しい振動とは異なる型の振動をすることが明らかになりつつある。この点については，２９年度に精査が必要である。
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| 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
大学の業務及び家族の介護による多忙のため，当初計画より研究の進行が遅延したため，補助事業期間を１年間延長することを申請し，承認されている。
平成２７年度に，害虫と天敵からなる生物的防除の系が，トップダウン効果とボトムアップ効果の相乗作用を見るのに適していることが分かったので，２８年度には，この系に空間的要素を取り入れ，農耕地における害虫のボトムアップ効果と天敵の逸出により非農耕地の在来種に及ぼすトップダウン効果の相乗作用について調べた。
そのため，他のテーマについての研究は遅れがちとなったが，嗜好植物と不嗜好植物と植食者からなる食物網での栄養塩の循環の影響については，植食者の嗜好性と植物間の競争によって引き起こされる不安定性と，栄養塩の循環によって引き起こされる不安定性では，系の動態に違いが見られることが示唆され，来年度の研究につなげる予定である。
上記の系やギルド内捕食系に上位の捕食者を導入した場合のトップダウン効果が，ボトムアップ効果との関連で系の多様性や安定性に及ぼす影響についての研究は，次年度に先送りせざるを得なかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
栄養塩と嗜好植物・不嗜好植物からなる食物網で，不安定性の原因がボトムアップの効果かトップダウンの効果かによって系の振動の様相が異なる可能性があることが分かったので，これを確かめるための数値計算を行い，その結果を国際会議で発表する。
また，同じ系で，植食者が嗜好植物と不嗜好植物を食う率を変えることにより，ダイアモンド食物網でのトップダウン効果とボトムアップ効果の相乗作用を調べる。さらに，植食者を食う肉食者を追加することにより，上位の捕食者のトップダウン効果が下位の系の振動を抑える効果を持つかどうかを明らかにする予定である。
ギルド内捕食系では，基底資源からギルド内捕食者に至る二つの経路（直接経路とギルド内被食者を経由する間接経路）のボトムアップ効果の効率の違いが系の安定性に大きな影響を及ぼすことが知られている。ここに，ギルド内被食者またはギルド内捕食者を食う系外の捕食者を導入することにより，トップダウン効果とボトムアップ効果の相乗作用を調べる。特に，系外の捕食者からギルド内捕食者，そして基底資源と伝わる栄養カスケードが，ギルド内被食者に正のボトムアップ効果を及ぼし，これが，多くの理論の予測に反して高生産性環境でギルド内被食者が存続する理由を説明する可能性を検証する。また，系外の捕食者がギルド内被食者を食う場合に高生産環境でギルド内被食者が存続できる条件も探索する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
大学の業務及び家族の介護による多忙のため，時間的制約から国内外の研究者との交流や成果発表のための旅費の支出が少なく，また，当初計画より研究の進行が遅延したため，物品費等の支出も少なかった。また，当初計画より研究の進行が遅延したため，研究期間を延長することとしたので，次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
補助事業期間延長承認申請書に記載したとおり，栄養塩と嗜好植物・不嗜好植物と植食者からなる系で，不安定性の原因の違いによる系の振動の様相の違いを確かめるための数値計算を行い，その結果を国際会議で発表するための費用に充てる。また，ギルド内捕食系に及ぼす上位捕食者のトップダウンの影響については，国内の学会で報告する予定であり，そのための費用にも充てる。
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