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

沿海海洋生态系统的政权转变：基于先进监测和非线性动力学理论的实证方法

• 批准号: 19H05641
• 负责人: 近藤 倫生
• 金额: $ 127.88万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-26 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H05641/
• 关键词: 環境DNA; 生物多様性; レジリアンス; 沿岸生態系; データ駆動型研究; 魚類群集

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。

Fish を center と し た cluster - move を 観 し, レ ジ ー ム シ フ ト を 検 out す る た め に grain 働 す る, many place で の high frequency environment DNA 観 survey of "ANEMONE" は suitable adjustable に grain 働 し て い る. University や guoyan に よ る 観 に measurement plus え て, citizens even with や 観 test enterprise commune と し link-up た survey も be applied さ れ, their weeks か ら their month の 観 を measurement be additional analysis, and the future の を may に す る take DNA サ ン プ ル も accumulation し て い る. This year, <s:1> 80 or above <s:1> location よ よ 800 or above <s:1> sample を obtain た. 14 location で で every week <s:1> high-frequency 観 measurement が implementation で た た た. DNA match column デ ー タ, environmental DNA メ タ バ ー コ ー デ ィ ン グ パ イ プ ラ イ ン Claident を using し て get し た オ カ レ ン ス デ ー タ は, social で の using を promote す る た め, in June 2022 に be と 験 condition investigation intelligence と と も に オ ー プ ン デ ー タ ベ ー ス "ANEMONE DB "にお にお て disclose た. ま た, デ ー タ parsing に つ い て は, environmental DNA series デ ー タ に applicable す る matter で cluster structure や interspecific interaction, environmental と の causal masato, mechanical stability を review 価 す る た め の 従 to break technique の improvement, new technique の 発 を into め た. Special に レ ジ ー ム シ フ ト の institutions に masato し て は, when multiple の series デ ー タ を も と に cluster structure の - を drew し, don't stay constructive し た stability の time variations change と 応 seaborne さ せ る こ と で, レ ジ ー ム シ フ ト が ど の よ う に cluster dynamic の mechanical stability と masato even す る か を Ming ら か に す る technique open 発 に successful し た. Annual に こ の ほ か に も yesterday led き 続 き, cluster ecology に お け る interspecific interaction coefficient に 応 seaborne す る ヤ コ ビ ア ン を series when デ ー タ か ら high-precision に presumption す る LMDr (Local Manifold short Regression) の open 発 に successful し, こ の gimmick を be デ ー タ (long-term oceans, lakes ecosystem プ ラ ン ク ト ン 観 measuring デ ー タ) に applicable す る こ と で, cluster dynamic の nonlinear sex を 駆 dynamic す る environment in specific が の may で あ る こ と を confirm し た. ANEMONE 観 measuring デ ー タ を use し た parsing も い, appropriate な series when parsing に よ っ て regional の dynamic similarity between を 駆 dynamic す る environment, biological by を specific may で あ る こ と を confirm で き た.

项目成果

Nurture is above nature: nursery experience determines habitat preference of red sea bream Pagrus major juvenil

教养高于自然：育苗经验决定真鲷幼鱼的栖息地偏好

• DOI: 10.1007/s10164-019-00605-6
• 发表时间: 2019
• 期刊: Journal of Ethology
• 影响因子: 0.9
• 作者: Kohji Takahashi;Reiji Masuda
• 通讯作者: Reiji Masuda

遺伝子分析で環境を見る

通过基因分析观察环境

• 发表时间: 2021
• 作者: 岩下源;近藤倫生;Erika Miller;山川央
• 通讯作者: 山川央

海洋×IoT・AI ×ベンチャー・大学がSDGs14に貢献

海洋×物联网/人工智能×风险投资/大学为可持续发展目标14做出贡献

• 发表时间: 2022
• 作者: 近藤倫生;高倉葉太;藤原謙 藤田香
• 通讯作者: 藤原謙 藤田香

環境DNAから見たクロダイの河川進入の季節性と地域性

从环境DNA看黑鲷入河的季节性和区域特征

• 发表时间: 2023
• 作者: 笹野祥愛・村上弘章・河合賢太郎・海野徹也・山下洋・益田玲爾

Ocean as Core Biome

海洋作为核心生物群落

• 发表时间: 2022
• 作者: Nanaura Hitoki;Aiba Yuichiro;Nakanishi Mari;Shiota Tomo;Hibino Masaki;Kikuchi Sotaro;Nagata Riko;Morikawa Naritaka;Iguchi Naohiko;Kiriyama Takao;Nagamori Shushi;Sugie Kazuma;Saio Tomohide;Yoshizawa Takuya;Mori Eiichiro et al.;Masuda R.
• 通讯作者: Masuda R.