2015 Fiscal Year Research-status Report
点パターンの定量化に注目した空間生態学の新たな数理的展開
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26440239
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
高須 夫悟 奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (70263423)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 個体ベースモデル / 点パターンダイナミクス / トリプレット / 空間個体群動態 / 感染症ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度の研究実績の概要は以下の通りである。
1）点パターンダイナミクスに関する様々なシミュレーションモデルの開発並びにモーメントダイナミクスの導出
感染症ダイナミクスの古典モデルであるSIRモデル、SISモデルを2次元空間上の点パターンダイナミクスとして構成した。点（個体）の状態が感染イベント（感染、免疫獲得など）に応じて確率論的に変化するモデルである。これに対応するモーメントダイナミクスを導出した。具体的には、各状態（S, I, R）にある点密度、6つのペア密度（SS, II, RR, SI, SR, IR）に関する力学系を積分微分方程式として導いた。トリプレット密度を点密度とペア密度で近似する（モーメントクロージャー）ことで、平衡状態における点密度とペア密度を解析的に導出し、シミュレーション結果との比較を行った。個体の出生死亡を無視した場合（点パターンは固定され、点の状態のみが変化する）、モーメントダイナミクスとシミュレーション結果は極めて良い精度で一致することを見いだした。一方、出生死亡を考慮した場合、モーメントダイナミクスはシミュレーション結果をよく説明できず、モーメントクロージャーに関する問題点を浮き彫りにした。
2）点パターンとしての模様の定量化
生物種の多くは捕食回避や対捕食者警告として多様な模様を持つ。「模様」の定量化は古くから様々なアプローチに基づく試みが行われてきたが、今年度、模様を点パターンとして見なし、ペア密度分布の関数型を用いて定量化することを試みた。具体的には、鳥類育児寄生で焦点となる宿主と寄生者の卵模様である。卵の写真から多数の点から構成される点パターンを作成してペア密度関数を求め、2つの卵のペア密度関数の違いをKL-divergence等の指数を用いて定量化した。
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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
感染症ダイナミクスを点パターンダイナミクスとして再構成した。また、シミュレーション結果を解析的に記述するモーメントダイナミクスを導出し、平衡状態の各状態の点分布に関する情報を得ることができた。この成果を複数の国内外の学会、研究集会で発表することができ、本研究の取り組みをアピールすることができた。
以上の理由から、研究は概ね順調に進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に従い、最終年度である平成28年度は以下の方針で研究を進める予定である。
1）出生死亡を考慮した場合、モーメントダイナミクスはシミュレーション結果を良い精度で記述することができなかった問題点の解明：点密度とペア密度の組み合わせによりトリプレット密度を記述する必要があるが、モーメントクロージャーの設定に関して研究を継続する。
2）点パターンの定量化の本質の解明：点パターンの性質は1次と2次構造のみで決まり、3次以上の高次構造は2次以下の低次構造に依存するという本研究の予想の意味づけについて考察を継続する。
3）最終年度のとりまとめとして、点パターンダイナミクスを空間個体群動態を記述する方法を確立する。また、より長い時間スケールにおける空間進化動態への応用を視野に入れ、研究成果を論文としてとりまとめて国際誌に発表することを目指す。
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| Causes of Carryover |
所属機関所有の計算機資源を有効活用することができ、備品（科学技術計算用計算機）の購入費が当初計画より少額で済んだため、次年度使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に必要な備品（論文印刷用のプリンター等）ならびに、国外研究者との共同研究のための渡航費に使用する計画である。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Disappearance of eggs from nonparasitized nests of brood parasite hosts: the evolutionary equilibrium hypothesis revisited2016
Author(s)
Bard G. Stokke, Eivin Roskaft, Arne Moksnes, Anders Pape Moller, Anton Antonov, Frode Fossoy, Wei Liang, German Lopez- Iborra, Csaba Moskat, Jacqui Shykoff, Manuel Soler, Johan R. Vikan, Canchao Yang and Fugo Takasu
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Journal Title
Biological Journal of the Linnean Society
Volume: 118
Pages: 215-225
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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