2019 Fiscal Year Annual Research Report
環境応答と生物間相互作用を考慮した群集の安定性と将来予測
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19J00864
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
笠田 実 東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2024-03-31
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| Keywords | 生物間相互作用 / 個体群動態 / 環境応答 / ミクロコズム / 数理モデル / 機能的反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２０１９年度は、複数の種間相互作用(捕食-被食、ホスト-パラサイト、競争)を同時に含む生態系を実験室内で構築し、その個体群動態を観察した。実験系はセミバッチカルチャーとし、複数の相互作用を含むように、動物プランクトン、植物プランクトン２種、ツボカビを利用して構築された。結果の環境応答に対する違いをみるため、それぞれの系は高栄養塩と低栄養塩の異なる条件下で行われた。これにより、例えば、ツボカビの存在する系としない系の比較により、寄生者であるツボカビの存在が、どのように実験生態系全体や、他のそれぞれの相互作用に影響を与えているかを観察することができる。その結果、高栄養塩と低栄養塩の条件の違いにより、寄生者と捕食者が植物プランクトンの競争に与える影響が異なっていることがわかった。これにより、生物間の相互作用が環境や系の種構成によって変化しうることが実験的に示された。
また、動物プランクトンの選好性の変化が系に与える影響の数理モデル解析も行った。この研究では前述したプランクトンとツボカビの生態系に関して、種間相互作用の機能的反応の違い、および動物プランクトンの餌生物への選好性が、生態系動態にどのように影響を与えるのかを調査した。その結果、これらの機能的反応の違いと選好性は、栄養塩プールから上位捕食者である動物プランクトンへのエネルギーフローのパターンを大きく変えることがわかった。この変化に伴い、安定状態での各生物種の生物量は大きく異なっていた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２０１９年度は実験システムの構築と、データの取得を主に行い、これらは予定通り行うことができた。しかし、２０１９年度末からのコロナ禍の影響により、生態学会年会を含む複数の学会等がキャンセルされ、当該年度の発表の機会が失われてしまった。また、研究所の閉鎖により、一時期全ての研究活動を行うことが困難になりデータの解析を予定通り行うことができなかった。そのため、２０２０年度、２０２１年度への繰越申請を行った。引き続きコロナ禍の影響は大きく、繰り返しロックダウンが行われたが、オンライン会議等の充実やホームオフィスの確立もあり、ASLO 2021 Virtual Meetingなどの国際会議で実験結果の発表を行うことができた。これにより２０１９年度の研究を完遂することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、得られた実験結果をもとに理論を構築し、環境や系の種構成が生物間の相互作用と系の個体群動態にどのような影響を与えるかを理論的に明らかにしてく予定である。これは微分方程式を用いた数理モデルによって行われる。実験では、寄生者と捕食者の生理学的なパラメータはツボカビ、動物プランクトンの1種に固定されてしまうが、数理モデル上ではこのパラメータを様々に変化させることによって、より一般的に、系の種構成が個体群動態にどのような影響を与えるかを調べることができる。コロナ禍により、新たな実験システムの構築が難しくなってしまったので、システム構築の目処が立つまでは数理モデルを中心とした理論解析を行う。
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