生態系解明への現象数理学

進化的分岐とアリー効果の影響の理解は、進化生物学に残された重要な問題である。当初の研究計画に従い、当該年度、私はまず、ホーリング型IIの機能反応がある場合の捕食者-被食者系におけるアリー効果の影響について研究した。その結果、被食者にかかるアリー効果は、捕食者・被食者双方の絶滅リスクを増加させることが分かった。更に、アリー効果を持つモデルは、ホップ分岐とヘテロクリニック分岐を持つことが示された。被食者にかかるアリー効果が強いと、捕食者にかかる処理時間が長くなり、共存定常状態が安定化する。この研究は、Applied Mathematics and Computation (2010, 217 : 3542-3556)にて発表した。次に、アダプティブダイナミクスの手法と幾何学的手法を用い、トレードオフの関係のある捕食者-被食者系における捕食行動と関連のある形質の適応進化を研究した。そして捕食者の形質の進化的分岐が起こる生態的条件と進化的条件を求めた。一般に、単一戦略の近傍で形質変換コストが小さいと、この単一戦略は進化的分岐点になり、捕食者集団は単型から二型になる。更に、トレードオフ曲線が大域的に凸関数であれば、捕食者は最終的に2つの極端な特化戦略をとるようになり、各々が特定の被食者を獲るようになる。しかし、トレードオフ曲線が凹凸凹であれば、捕食者に分岐が起きた後、2種の捕食者は永続的に共存できる内部平衡の二型状態に進化する。この研究は、Journal of Theoretical Biology (2011, 268 : 14-29)にて発表した。

進化的分岐とアリー効果の影響の理解は、進化生物学に残された重要な問題である。当初の研究計画に従い、当該年度、私はまず、ホーリング型IIの機能反応がある場合の捕食者-被食者系におけるアリー効果の影響について研究した。その結果、被食者にかかるアリー効果は、捕食者・被食者双方の絶滅リスクを増加させることが分かった。更に、アリー効果を持つモデルは、ホップ分岐とヘテロクリニック分岐を持つことが示された。被食者にかかるアリー効果が強いと、捕食者にかかる処理時間が長くなり、共存定常状態が安定化する。この研究は、Applied Mathematics and Computation (2010, 217 : 3542-3556)にて発表した。次に、アダプティブダイナミクスの手法と幾何学的手法を用い、トレードオフの関係のある捕食者-被食者系における捕食行動と関連のある形質の適応進化を研究した。そして捕食者の形質の進化的分岐が起こる生態的条件と進化的条件を求めた。一般に、単一戦略の近傍で形質変換コストが小さいと、この単一戦略は進化的分岐点になり、捕食者集団は単型から二型になる。更に、トレードオフ曲線が大域的に凸関数であれば、捕食者は最終的に2つの極端な特化戦略をとるようになり、各々が特定の被食者を獲るようになる。しかし、トレードオフ曲線が凹凸凹であれば、捕食者に分岐が起きた後、2種の捕食者は永続的に共存できる内部平衡の二型状態に進化する。この研究は、Journal of Theoretical Biology (2011, 268 : 14-29)にて発表した。