捕食者と被食者の適応的な形態変化:表現型の可塑性と生物群集をつなぐ

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捕食者-被食者相互作用における表現型可塑性の適応的機能と個体群生態学的意義についての理解を深めるため、エゾアカガエル幼生とエゾサンショウウオ幼生をモデルとした実験研究と、数理モデルを用いた理論研究を行った。1.種内の捕食-被食関係における対抗的形態可塑性の発見:エゾサンショウウオ幼生の高密度個体群が形態的二型を示すことを野外調査と野外操作実験で明らかにした。二型が共食い相互作用における対抗的表現型であること、つまり共食いに有利な型と、防御に機能する型からなることを実験的に示し、種内の食う-食われる関係で、個体が対抗的な形態可塑性を示すことを証明した。2.捕食者を共有する被食者2種の形質介在型の間接相互作用の検証:エゾアカガエル幼生とエゾサンショウウオ幼生の形態可塑性を実験的に操作し、2種の被食者が防御を発現することで、捕食者の摂餌選択性をかえ、互いの被食率を増加させていることを示した。3.共食いと体サイズ構造のフィードバック関係の検証:動物集団における共食いと集団中のサイズ構造の関係について、エゾサンショウウオ幼生の孵化コホートを対象として実験的に調べた。集団中の共食い頻度が、表現型可塑性による個体の形態的サイズ分化に強く依存すること、一方で、共食いが形態的サイズ分化を強化することを示した。さらに、共食い-サイズ構造の動的な相互作用が捕食者の存在下では生じにくいことを明らかにし、密度依存的な個体群動態の時間的・空間的変異について新しい説明を加えた。4.捕食者と被食者の適応的な表現型可塑性と個体群の安定性についての数理解析:数理モデルにより、個体群動態を安定化する捕食者と被食者の表現型可塑性の特徴について分析した。捕食者と被食者の表現型可塑性の機能が相互対抗的な場合に個体群が存続しやすく、特に被食者が優れた防御形質を有するほど、この安定化が促進されることを示した。