変動する自然生態系の多様性維持メカニズム：非線形時系列解析を用いた新たな展開

生態系の複雑性-安定性関係の形成メカニズムを解明することは生態学だけでなく生物多様性維持の観点からも重要な課題である．しかしながら，非線形性を示す野外群集から複雑性と安定性を定量化することは従来の平衡群集観に基づく理論体系からは困難であった．この課題解決のために，本研究計画ではまず，１）系の安定性に大きく影響する種間相互作用の密度依存性を観測時系列データから推定する手法と，２）推定した密度依存性を仮想的に改変することで動態の安定性＊１に与える影響を調べる手法を開発した．これらの手法を用いて，寄生蜂-マメゾウムシ実験＊２のデータと，潜水観察による魚類群集データ＊３の解析を行ったところ，１）実験個体群んでは，系の安定性を高めるスイッチング寄生様＊４の相互作用が検出され，その効果は系を不安定化させる宿主間競争よりも強い，２）魚類群集では，系の安定化に働く密度依存性を持つ相互作用が卓越し，魚類群集の長期存続に寄与していることを明らかにした．また，本課題の手法を更に発展させ，ある特定の時系列に影響する各変数の非線形性を個別に調べることができる手法LMDr (Local Manifold Distance regression)＊５を開発した．＊１：時系列データの変動係数CVから計算される＊２：近縁なヨツモンマメゾウムシ・アズキゾウムシと寄生蜂ゾウムシコマユコバチからなる（宿主間は強い拮抗的関係にあり２種だけだと必ず競争排除が起こる）＊３：舞鶴湾で行われている月２回のトランセクト潜水観察＊４：個体数の多い宿主をより好んで寄生する行動＊５：局所重み付け線形回帰を発展させた非線形時系列予測法

生態系の複雑性-安定性関係の形成メカニズムを解明することは生態学だけでなく生物多様性維持の観点からも重要な課題である．しかしながら，非線形性を示す野外群集から複雑性と安定性を定量化することは従来の平衡群集観に基づく理論体系からは困難であった．この課題解決のために，本研究計画ではまず，１）系の安定性に大きく影響する種間相互作用の密度依存性を観測時系列データから推定する手法と，２）推定した密度依存性を仮想的に改変することで動態の安定性＊１に与える影響を調べる手法を開発した．これらの手法を用いて，寄生蜂-マメゾウムシ実験＊２のデータと，潜水観察による魚類群集データ＊３の解析を行ったところ，１）実験個体群んでは，系の安定性を高めるスイッチング寄生様＊４の相互作用が検出され，その効果は系を不安定化させる宿主間競争よりも強い，２）魚類群集では，系の安定化に働く密度依存性を持つ相互作用が卓越し，魚類群集の長期存続に寄与していることを明らかにした．また，本課題の手法を更に発展させ，ある特定の時系列に影響する各変数の非線形性を個別に調べることができる手法LMDr (Local Manifold Distance regression)＊５を開発した．＊１：時系列データの変動係数CVから計算される＊２：近縁なヨツモンマメゾウムシ・アズキゾウムシと寄生蜂ゾウムシコマユコバチからなる（宿主間は強い拮抗的関係にあり２種だけだと必ず競争排除が起こる）＊３：舞鶴湾で行われている月２回のトランセクト潜水観察＊４：個体数の多い宿主をより好んで寄生する行動＊５：局所重み付け線形回帰を発展させた非線形時系列予測法