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

不断变化的自然生态系统中的多样性维持机制：非线性时间序列分析的新进展

基本信息

批准号：
18K14797
负责人：
川津一隆
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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

了解生态系统复杂性关系形成的机制不仅是生态学的角度，而且从维持生物多样性的角度来看，这是一个重要的问题。但是，从基于传统均衡社区观点的理论系统中，很难量化表现出非线性的现场社区的复杂性和稳定性。为了解决这个问题，该研究项目首先开发了1）一种估计种间相互作用的密度依赖性的方法，从观察时间序列数据和2）一种通过实际修改估计的密度依赖性来检查动态稳定性*1的效果的方法。使用这些方法，我们通过潜水观察结果分析了来自寄生的蜂豆象鼻虫实验*2和Fish Community Data*3的数据。 1）在实验人群中，检测到系统稳定性的转换寄生虫*4之间的相互作用被检测到了系统的稳定性，而效果比宿主宿主竞争的效果更强，而宿主 - 宿主竞争破坏了系统的稳定性，而在鱼类群落中，密度依赖性相互作用，对系统的稳定作用，对鱼类群落的长期生存有助于稳定该系统。此外，我们已经进一步开发了该主题的方法，并开发了一种称为LMDR（局部多种距离回归）*5的方法，该方法允许对影响特定时间序列的每个变量的非线性进行个人研究。 *1：根据时间序列数据的变化系数 *2：由密切相关的象鼻虫，Azuki象鼻虫和寄生虫甲虫组成（宿主具有牢固的对抗关系，只有两个物种总是竞争，竞争将始终消除） *3：tractive twive obs tw travice the trys the trys theizizuru，寄生主机 *5：使用局部加权线性回归开发的非线性时间序列预测方法

项目成果

期刊论文数量（28）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

植物プランクトンの変動メカニズムは時間変化するか：分類階級間の比較

浮游植物变异的机制是否随时间变化？

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
下地　博之（関西学院大学）;伊藤英臣（産総研）;松浦　優（琉球大学）;菊池義智（産総研）;石川佳穂，池田将平，一瀬諭，長田穣，川津一隆，京極大助，古田世子，近藤倫生
通讯作者：
石川佳穂，池田将平，一瀬諭，長田穣，川津一隆，京極大助，古田世子，近藤倫生

環境変動に対する群集動態駆動ルールの反応性：魚類群集観測データの非線形時系列解析

群落动态驱动规则对环境变化的响应：鱼类群落观测数据的非线性时间序列分析