野外群集動態を定量する新規な統計的手法の開発とその適用による多様性維持機構の検証

开发一种新的统计方法来量化现场群落动态并通过其应用验证多样性维持机制

• 批准号: 15K18617
• 负责人: 深谷 肇一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The Institute of Statistical Mathematics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15K18617/
• 关键词: 群集動態; 岩礁潮間帯; 統計モデリング; 空間構造; 観測誤差

固着性生物の群集動態を表す基本的なパラメータは、付着基質上の占有状態の推移の起こりやすさを表す推移確率である。推移確率の推定は原理上は簡単であり、多数の定点において空間を占有する種の入れ替わりの頻度を測定すれば求められる。しかしながら、観測時に同一の位置が正確に再測定されないという観測誤差がある場合には、推移確率の推定はより困難である。このような状況では、観測された「状態の推移」が必ずしも定点上の状態の推移を表さないためである。本研究では、調査定点近傍の局所的な群集構造が観測誤差を伴う観測データの確率分布に関連することを仮定した統計モデルを構築し、観測誤差の存在下で推移確率を推定する新しい解析手法を検討した。コンピュータシミュレーションによる仮想データを用いた解析を行い、観測誤差が生じる状況において、観測誤差はないものと仮定した従来の推定方法に比べて、提案手法の推定は偏りが少ないことを確認した。また、北海道東部太平洋沿岸で得られた岩礁潮間帯の固着性生物群集の時系列データから推移確率を推定した結果、従来の方法と提案手法の間で推移確率の推定値に無視できない違いが生じることが明らかとなった。従来の解析では状態の存続確率が過小評価され、結果として群集の平均回転率や撹乱からの回復速度が過大評価された。このことは、野外の群集動態の特性を理解する上で観測誤差を考慮した推測が不可欠であることを示している。構築した統計モデルは、推移確率と同時に観測誤差率や群集構造の空間相関のスケールを定量できる。また、これによって局所的な群集構造が群集動態に及ぼす影響を新たにモデル化できるようになることから、固着性生物群集の構造と動態を明らかにするための有用なツールとして広く利用できる。

代表粘附生物体社区动力学的基本参数是过渡概率，这表明附着的底物上占用状态过渡的可能性。估计过渡的概率原则上很简单，可以通过测量在许多固定点占据空间的物种的频率来确定。但是，如果存在观察误差，在观察过程中没有准确重新测量相同的位置时，很难估计过渡的概率。在这种情况下，观察到的“状态过渡”并不一定代表固定点的状态过渡。在这项研究中，我们构建了一个统计模型，该模型假设固定点附近的本地社区结构与观察误差的观察到数据的概率分布有关，并检查了一种新的分析方法，以估计存在观察误差的过渡概率。我们使用计算机模拟进行了虚拟数据进行了分析，并确认所提出的方法的估计偏差少于常规估计方法，该方法假设在观察误差发生的情况下没有观察误差。此外，通过沿北海道东部太平洋海岸获得的岩石间潮间带的固定生物群落的时间序列数据估算了过渡概率，并且发现在常规方法和提议的方法之间，在过渡概率估计中存在不可差异的差异。先前的分析低估了国家生存的可能性，从而高估了平均社区离职和因扰动的恢复率。这表明考虑到观察错误的推论对于理解现场社区动态的特征至关重要。构造的统计模型可以量化观察错误率和社区结构的空间相关性以及进展的可能性。此外，由于这允许对当地社区结构对社区动态的影响进行新的建模，因此可以广泛用作阐明锚固生物的结构和动态的有用工具。

项目成果

生態学における階層モデル：その概念と利点

生态学中的层次模型：它们的概念和好处

• 发表时间: 2016
• 作者: Liu L;Nishimura M;深谷肇一，飯島勇人，伊東 宏樹，正木隆
• 通讯作者: 深谷肇一，飯島勇人，伊東 宏樹，正木隆

BUGSで学ぶ階層モデリング入門―個体群のベイズ解析―

用BUGS学习到的层次建模简介——群体贝叶斯分析——

• 发表时间: 2016
• 作者: Marc Kery;Michael Schaub著 飯島勇人，伊東宏樹，深谷肇一，正木隆訳
• 通讯作者: Michael Schaub著 飯島勇人，伊東宏樹，深谷肇一，正木隆訳

生態学における状態空間モデルの応用

状态空间模型在生态学中的应用

• 发表时间: 2015
• 作者: 向井裕美，西野浩史，Niels Skals;高梨琢磨;深谷肇一
• 通讯作者: 深谷肇一

状態空間モデルによる時系列解析とその生態学への応用

状态空间模型的时间序列分析及其在生态学中的应用

• 发表时间: 2015
• 作者: 遠藤淳;高梨琢磨;向井裕美;沼田英治;Remi Tsubaki;深谷肇一
• 通讯作者: 深谷肇一