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ランダム行列を用いた生物人口学研究ーー個体群行列ビッグデータとの比較解析ーー(令和 2年度)
Bio-demographic study using random matrix — Comparative analysis to big database of population matrices—

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
2022CD005
開始/終了年度
2020~2022年
キーワード(日本語)
COMPADRE,個体群行列,流れ行列
キーワード(英語)
COMPADRE,Population matrix,Flow matrix

研究概要

約1100種の動植物にわたる個体群行列ビッグデータ(COMPADRE, COMADRE)が2014年以降公開され、「個体群統計の統計」の時代が到来した。そのビッグデータを用いて、基本個体群統計量(個体群成長率、平均寿命、流れ行列)の種間横断的比較研究を行い、「現存する動植物において基本個体群統計量はどのような統計量分布になるのか」という問いに答える。さらに、ランダム個体群行列とデータベース上の個体群行列を用いて基本個体群統計量を比較し、「各分類群間・生活史タイプや外来種の個体群行列に特徴的な特性は何か」を明らかにする。

研究の性格

  • 主たるもの:基礎科学研究
  • 従たるもの:

全体計画

この研究課題では、主に、以下の3点について研究を行う。
解析1)個体群成長率・平均寿命・個体の流れ行列の種間横断的比較
 個体群行列からは、生育段階間の個体の流れを計算することができる。また、すべての生育段階間の個体の流れを合計すると個体群成長率に等しくなることが理論的に証明されている。この個体の流れが分類群間・生活史タイプ間でどのように異なるかを明らかにする。また、平均寿命と個体群成長率の間の関係も分類群間・生活史タイプ間でどのように異なるかを明らかにする。
解析2) 在来種と外来種の基本個体群統計量の比較
 上記の解析1のすべてのテーマについて、在来種と外来種それぞれの個体群行列を用いた場合の解析結果を比較し、外来種の行列に特徴的な特性を明らかにする。また、外来種に関する文献資料を合わせて利用して、外来種侵入後の経過時間と基本個体群統計量の間の関係、および気温、降水量(データベースの個体群の位置情報から推定することができる)と基本個体群統計量の間の関係を明らかにし、その生態学的意味について考察する。
解析3)ランダム個体群行列との比較
 生物の個体群行列は、生物個体が徐々に成長し成熟段階に至るという特性から、物理学で用いられるランダム行列とは異なる特性を持っている。上記の解析1の解析テーマのすべてに対して、ランダム行列を用いた場合の解析結果との比較を行い、生物に固有な基本統計量の分布域を明らかにするとともに、個体群統計量の分布空間上の進化の方向を明らかにする。

今年度の研究概要

個体群成長率・平均寿命・個体の流れ行列の種間横断的比較
個体群行列ビッグデータ(COMPADRE)を用いて、流れ行列を導出する。そして、分類群間・生活史タイプ間でどのように異なるかを明らかにするために統計解析を実施する。また、平均寿命と個体群成長率の間の関係も分類群間・生活史タイプ間でどのように異なるかを明らかにする。

外部との連携

本研究は、科研費-基盤研究(C)の研究課題であり、高田壮則名誉教授(北海道大学)が研究代表者である。また、大原雅教授(北海道大学)は分担者として参画している。

課題代表者

横溝 裕行

  • 環境リスク・健康研究センター
    リスク管理戦略研究室
  • 主任研究員
  • 博士 (理学)
  • 生物学
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