Regime shifts in coastal marine ecosystems: an empirical approach based on advanced monitoring and nonlinear dynamical theory

魚類を中心とした群集変動を観測し、レジームシフトを検出するために稼働する、全国多地点での高頻度環境DNA観測網「ANEMONE」は順調に稼働している。大学や国研による観測に加えて、市民連携観測や企業・自治体と連携した調査も実施され、毎週から毎月の観測を実施、今後の追加分析を可能にする抽出DNAサンプルも蓄積している。今年度は80以上の地点より800以上の試料を得た。14地点では毎週の高頻度観測が実施できた。DNA配列データ、環境DNAメタバーコーディングパイプラインClaidentを利用して獲得したオカレンスデータは、社会での利用を促進するため、2022年6月に実験条件と調査情報とともにオープンデータベース「ANEMONE DB」において公開した。また、データ解析については、環境DNA時系列データに適用する事で群集構造や種間相互作用、環境との因果関係、力学的安定性を評価するための従来手法の改善、新手法の開発を進めた。特にレジームシフトの機構に関しては、多種の時系列データをもとに群集構造の変化を抽出し、別途推定した安定性の時間変化と対応させることで、レジームシフトがどのように群集動態の力学的安定性と関連するかを明らかにする手法開発に成功した。このほかにも昨年度に引き続き、群集生態学における種間相互作用係数に対応するヤコビアンを時系列データから高精度に推定するLMDr (Local Manifold Distance regression)の開発に成功し、この手法を実データ（長期海洋・湖沼生態系プランクトン観測データ）に適用することで、群集動態の非線形性を駆動する環境要因の特定が可能であることを確認した。ANEMONE観測データを活用した解析も行い、適切な時系列解析によって地域間の動的類似性を駆動する環境・生物要因を特定可能であることを確認できた。

魚類を中心とした群集変動を観測し、レジームシフトを検出するために稼働する、全国多地点での高頻度環境DNA観測網「ANEMONE」は順調に稼働している。大学や国研による観測に加えて、市民連携観測や企業・自治体と連携した調査も実施され、毎週から毎月の観測を実施、今後の追加分析を可能にする抽出DNAサンプルも蓄積している。今年度は80以上の地点より800以上の試料を得た。14地点では毎週の高頻度観測が実施できた。DNA配列データ、環境DNAメタバーコーディングパイプラインClaidentを利用して獲得したオカレンスデータは、社会での利用を促進するため、2022年6月に実験条件と調査情報とともにオープンデータベース「ANEMONE DB」において公開した。また、データ解析については、環境DNA時系列データに適用する事で群集構造や種間相互作用、環境との因果関係、力学的安定性を評価するための従来手法の改善、新手法の開発を進めた。特にレジームシフトの機構に関しては、多種の時系列データをもとに群集構造の変化を抽出し、別途推定した安定性の時間変化と対応させることで、レジームシフトがどのように群集動態の力学的安定性と関連するかを明らかにする手法開発に成功した。このほかにも昨年度に引き続き、群集生態学における種間相互作用係数に対応するヤコビアンを時系列データから高精度に推定するLMDr (Local Manifold Distance regression)の開発に成功し、この手法を実データ（長期海洋・湖沼生態系プランクトン観測データ）に適用することで、群集動態の非線形性を駆動する環境要因の特定が可能であることを確認した。ANEMONE観測データを活用した解析も行い、適切な時系列解析によって地域間の動的類似性を駆動する環境・生物要因を特定可能であることを確認できた。