共同研究・競争的資金等の研究課題

• 基盤研究(C), 2022年04月 - 2025年03月, 22K06401, 研究代表者, 点パターンの視点に基づく空間生態学理論の新たな展開, 高須 夫悟, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 奈良女子大学, 3120000, 2400000, 720000, kaken

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• 基盤研究(C), 2014年04月01日 - 2017年03月31日, 26440239, 点パターンの定量化に注目した空間生態学の新たな数理的展開, 高須 夫悟, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 4940000, 3800000, 1140000, 空間生態学における空間個体群動態を点パターンダイナミクスとして定式化する研究に取り組んだ。点パターンの1次構造（点密度）と2次構造（2点からなるペア距離分布）に注目し、1次と2次構造に関する力学系モデルを導出した。具体的には、点パターンダイナミクスを確率過程として再現するシミュレーションと、1次・2次構造に関する力学系の比較である。力学系モデルには3次構造（3点からなるトリプレット）が含まれるが、これを低次構造で近似する方法（モーメントクロージャー）に取り組んだ。点の出生と死亡が無い場合においては、簡単なモーメントクロージャーで非常に精度よくシミュレーションを記述できることを明らかにした。, kaken

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• 基盤研究(A), 2011年04月01日 - 2015年03月31日, 23255004, 南半球における托卵性鳥類と宿主の軍拡競争の新展開：温帯ドグマからの脱却, 上田 恵介; 江口 和洋; 西海 功; 高須 夫悟; 高木 昌興; 三上 修, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 立教大学, 44200000, 34000000, 10200000, 2014年度までの４年間で，ニューカレドニアにおけるカッコウの調査はかなり大きな進展があった。野外調査はニューカレドニアにおける共同研究者、ポーランド科学アカデミーのTheuerkauf博士と共同で行った。主な成果は第26回国際鳥類学会議（東京2014）国際行動生態学会議（2014ニューヨーク）、日本鳥学会大会、日本動物行動学会大会で発表した．また国際誌へ３本の論文を発表した。社会への貢献活動として、横浜市立動物園と共催で、期間中に市民向けのシンポジウム（カグーシンポ，飛べない鳥シンポ）を２回開催した。, kaken

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• 基盤研究(C), 2011年 - 2013年, 23570026, 個体の視点に基づく進化ゲーム理論の新たな展開, 高須 夫悟, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 5330000, 4100000, 1230000, 利得表に基づく古典的進化ゲーム理論を個体の視点から再構築する研究に取り組んだ。具体的には、タカハトゲーム、囚人のジレンマゲーム、協力の進化ゲームといったモデルを連続空間上の個体ベースモデルとして構成し、個体レベルの機械論的相互作用から集団レベルの振る舞いをシミュレーションする枠組みを完成させ解析した。個体の空間配置を点パターンとして捉え、点の数とペアの数のダイナミクスとして捉えることで、シミュレーション結果を説明する力学系の導出に取り組んだ。従来離散的な格子空間上で議論されてきた空間進化ゲームの振る舞いが連続空間上の空間進化ゲームとは大きく異なることを示し、両者の接点について理解を深めた。, kaken

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• 2010年, 空間個体群動態ならびに空間進化動態, 科学研究費補助金, 0, 0, 0, 競争的資金
• 2010年, Spatial population and evolutionary dynamics, Grant-in-Aid for Scientific Research, 0, 0, 0, 競争的資金
• 基盤研究(B), 2006年 - 2009年, 18405009, オーストラリア熱帯に生息する小型カッコウ類と宿主の進化的軍拡競争に関する行動生態学的研究, 上田 恵介; 江口 和洋; 西海 功; 高木 昌興; 高須 夫悟; 濱尾 章二; 濱尾 章二, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 立教大学, 13190000, 11000000, 2190000, オーストラリア・ダーウィンにおいてアカメテリカッコウとその2種の宿主の調査を実施した。その結果、寄生者のヒナを宿主のハシブトセンニョムシクイとマングローブセンニョムシクイが積極的に排除するという事実が世界ではじめて明らかになった。ヒナ排除の事実はこれまでの托卵鳥研究で報告されたことはない。アカメテリカッコウはもともとハシブトセンニョムシクイを主要宿主として、ヒナ擬態を進化させたものであろうが、近年、マングローブセンニョムシクイにも寄生をはじめたものと考えられる。, kaken

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• 基盤研究(B), 2002年 - 2005年, 14340243, 宿主に対応したカッコウの系統は雌側の遺伝子により進化するか, 中村 浩志; 林田 信明; 田口 悟朗; 高須 夫悟, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 信州大学, 13300000, 13300000, 長野市郊外千曲川での20年間にわたるカッコウの研究から、カッコウ卵の模様等の形質は、雌側の遺伝子のみによって伝えられることで、それぞれの宿主卵に似た卵を産むカッコウの系統(gentes)が進化した可能性が高いことが明らかにされた。今回のプロジェクト研究は、この点について、個体識別された母と娘について卵の模様の比較、遺伝子解析、托卵行動の観察によりさらに実証することで、カッコウと宿主の攻防戦を通し、カッコウ卵の模様の進化が起こる仕組みを解明することを目的に、平成14年度から17年度まで研究を実施したので以下に調査結果の概要等について報告する。
  (1)ミトコンドリアDNA解析結果
  長野県内の千曲川、野辺山高原、乗鞍高原を調査地に、さまざまな宿主の巣探しを行い、托卵されたカッコウ卵の発見に務め、無事に育った計86雛から血液サンプルを採集でき、ミトコンドリアDNAを分析した。その結果、日本では地域と宿主の違いによる変異が大きく、イギリスのカッコウで見出されたような宿主に対応した系統関係は、日本ではあいまいであるという結論となった。そのため、卵擬態や托卵系統は雌側を通して進化するという結論は正しいとしても、両地域では卵模様や系統の進化に違いがあることが明らかとなった。
  (2)カッコウの雛への足輪による標識調査結果
  野辺山高原で計78羽の雛に足輪をつけて放鳥することができた。しかし、同じ調査地に翌年以降も戻り、再捕獲することができた個体はいなかった。そのため、雛の時から標識した個体に発信機を装着し、行動を追跡することにより、自分を育てたと同じ宿主に托卵するかどうかを確認することはできなかった。
  (3)娘とその母親の卵模様について
  雛の時から標識した個体を再捕獲し、発信機を装着した追跡調査を行うことができなかったため、今回の野辺山高原の調査では、これまでの千曲川での調査結果である娘の卵は母親の卵に似ているという結果に、新たな資料を加えることができなかった。
  (4)外国の研究者との情報交換と共同研究、および成果の公表
  ケンブリッジ大学のN.B.Davies教授およびハンガリーのDr.Csaba Moskatらカッコウ研究者を2004年と2005年に訪れ、情報交換と調査結果の検討、今後の調査内容の検討を行うことができた。また、スペインのカッコウ研究者A.Roman Munozと野辺山高原で2004年と2005年に共同研究を実施することができた。さらに、平成16年には、ハンガリー、ケンブリッジ大学、ノルウエー大学のカッコウ研究者を招聘し、2005年9月に奈良女子大学での日本鳥学会大会の折に「托卵鳥と宿主の相互進化」のシンポジウムを開催し、日本での研究成果の一部を公表することができた。また、今回のプロジェクト研究の成果の一部は、日本鳥学会大会で口頭発表すると共に、論文として2編を日本鳥学会誌に発表することができた。未発表の成果については、今後論文等に発表してゆく予定である。, kaken

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• 若手研究(B), 2002年 - 2004年, 14740421, 群集動態に関する新しい理論アプローチの展開, 高須 夫悟, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 3400000, 3400000, 平成16年度は主に以下の2点に注目した研究を行った。
  1)寄生系におけるパラサイトのハンドリングタイムの進化モデル解析
  ホスト・パラサイトの個体群動態において、パラサイトが寄生を実行するに要する時間(ハンドリングタイム)が小さくなると安定平衡点が不安定化し周期解・カオスが出現する事は既に古典モデルの解析に明らかになっている。本研究ではパラサイト集団中にハンドリングタイムに関する集団内変異が存在すると仮定した場合、ハンドリングタイムの進化が個体群動態の安定性に及ぼす影響について解析した。前年度に行った、パラサイトの探索効率の進化モデルと同様、ハンドリングタイムは小さくなる方向へ進化するが、パラサイトのハンドリングタイムに関する集団内変異の存在は、個体群動態をより長期にわたって安定することを見いだした。また、探索効率やハンドリングタイムといった個体群動態に関係するパラメータの進化と個体群動態の安定性に関する一般的な研究を行った。
  2)解析的モデルと個体ベースシミュレーションモデルの比較
  群集動態や個体群動態の理論研究で用いられる数理モデルの多くは解析的な取り扱いが易い決定論的解析的モデル(差分式、微分方程式等)を用いて記述される。しかし、現実の系では確率論的な効果が無視できず決定論的モデルで起こりうる微小密度下での振る舞いは、必ずしも現実の系を反映していないと思われる。本研究では、決定論的解析モデルで設定される様々な仮定を確率論的ルールに置き換えた確率論的個体ベースモデルを構築し、両者の振る舞いを比べる事で、決定論的解析モデルでは捉えられない現象がある事を見いだした。具体的には、適応度の谷間をすり抜けて形質の進化が起こりうる等である。同様の解析を寄生系の個体群動態モデル及び群集動態モデルに対して行い、確率的な効果の重要性を再認識した。現在はこれを発展させたモデル解析を進めている。, kaken

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• 基盤研究(C), 2001年 - 2003年, 13640627, 侵入生物の飛び火的分散と時・空間伝播パターンに関する数理的研究, 重定 南奈子; 高須 夫悟; 川崎 廣吉, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 2900000, 2900000, 一般に、飛び火は極めて稀な事象であることから確率的なプロセスとして捉えなければならない.特に,一分散個体が定着に成功するかどうかは,人口学的確率性やアリー効果の存在により大きく左右される.さらに,分散個体の出現速度はローカルな個体群動態によって規定される.これらの側面を適切に組み入れた侵入生物の分布拡大に関するモデルとして,セルオートマトンモデルならびに差分積分モデルの確率論バーションを構築した.
  ついで,モデルの数学的解析を行うことにより,飛び火的分散が分布パターンの時・空間パターンにどのような影響を与えるかを明らかにし,特に,拡がる速度を飛び火の頻度と飛び火の平均移動距離の関数として表す一般公式を導出した.
  さらに,上記モデルの応用例として,茨城県で拡がったマツ枯れの感染伝播過程をシミュレートした.即ち,マツ枯れの主因である材センチュウを媒介するマツノマダラカミキリのローカル分散ならびに長距離分散の確率密度分布を導入した.また,分布域の時空間変化は茨城県の平均的なマツ林のブロックをセルの単位としたセルオートマトンの上で評価した.これにより,茨城県全域におけるマツの初期分布や被害の年次変化等の膨大なデータを効率的に組み込んで、マツガレの伝播パターンを再現することに成功した.その結果、茨城県での4km/年にも及ぶ高い伝播速度は、全カミキリ中の10%に満たない長距離分散個体が引き起こしていることが明らかになった.さらに、マツガレ防除が分布拡大速度をどの程度減少させうるかについても詳細な検討を行った。, kaken

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• 奨励研究(A), 2000年 - 2001年, 12740422, 量的形質に関する共進化の数理的解析, 高須 夫悟, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 2100000, 2100000, 平成13年度は、昨年度に実施した量的形質に関する共進化モデルの解析をさらに推し進めた。理論解析を進めると同時に、野外での寄生者宿主の関係(カッコウとその宿主)に関するデータを収集し、モデル解析結果と実際の系との比較検討を現在進めている。以下に今年度の研究成果の要点をまとめる。
  1)積分差分方程式で記述される本研究のモデルは、遺伝変異が集団内に十分存在すると仮定した場合、従来の量的遺伝モデルとの接点を持つ。しかし、数学的な関連性は未だ不明な点が多く、今後の理論的研究が必要である。また、本研究では卵模様のように量的形質が親から子へそのまま受け継がれる場合を解析したが、有性生殖に一般的な交配による量的形質の変化の効果をモデルに組み込むアイデアをモデル解析の過程で得ることが出来た。現在、その数理的取り扱いについて研究中である。
  2)進化一般を議論する新しい理論的枠組みとして、理想自由進化モデルを提唱した。従来の多くのESSモデルの様に集団を一様な「点」として取り扱うのではなく、変異を持った「分布」として取り扱うことで、より柔軟な理論解析が可能になる。
  3)托卵鳥系における寄生者と宿主の卵模様(量的形質)の変化を実証することを目指して、2001年6月に琵琶湖にてカッコウの宿主であるオオヨシキリの卵の写真を撮影し、卵模様の画像データを入手した。現在画像データの定量的解析を進めており、共進化の実証を試みている。
  4)2年間の研究の取りまとめとして、2001年7月に開催された、数理生物国際会議にて研究発表を行い、内外の研究者と議論を交わした。本研究成果は論文として国際誌に投稿し、査読中である(2001年11月Evolution誌に投稿済み)。
  5)寄生系以外の系でも、量的形質を巡る共進化が積分方程式を用いた基本的に同じ枠組みで理論的に取り扱い可能であることを明らかにした。
  平成12・13年の2年間で量的形質の共進化に関する理論的研究を大きく推進することが出来た。同時に、今後取り組むべき新たな課題も浮かび上がってきた。この2年間の研究補助をきっかけに、更なる理論的解析を推進していきたい。, kaken

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• 基盤研究(C), 1998年 - 2000年, 10640616, マツガレの侵入と空間的伝播に関する数理的研究, 重定 南奈子; 高須 夫悟; 川崎 廣吉, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 2400000, 2400000, マツ枯れの流行はマツ,カミキリ,ザイセンチュウの三者の種間相互作用によって,その推移が大きく規定されている.これら3者の間の直接・間接相互作用を取り入れた個体群動態モデルを構築し,マツ枯れの初期侵入,定着,そして空間的な広がりがどのように進展していくか数理的解析をおこなった.
  (1)マツ枯れの病原体であるザイセンチュウの移動は媒介者であるカミキリの移動を通してのみ行われるため,カミキリの移動分散行動についての生態学的特性はマツガレの空間的伝播過程を決定づける極めて重要な要素である.そこで,カミキリの空間的移動を考慮に入れた数理モデルを構築した.カミキリは羽化するとすぐに移動を開始するが,そのときの移動距離のデータがFujioka(1993),Shibata(1981),Togashi(1989)によって報告されており,それらを総合して移動距離に関する密度分布関数を求めた.これには,通常のカミキリが行うランダム拡散的な近距離分散と人為的に或いは風に乗ってに飛び火的に移動する長距離分散が含まれる.つぎに,両分散を自然な形で組み入れるために,移動距離分布を積分核にした積分微分方程式の枠組みでモデル化を行った.
  (2)このモデルを茨城県で1971年に突発したマツ枯損の伝搬過程(岸1995)に適用し,伝播過程の詳細なシミュレーションを行った.具体的には,マツ枯れ侵入前のマツ林の分布を2次元の地図上に記録し,この上でマツ枯れがどのように広がるかを実際に起こった分布拡大と対比させながら解析した.その結果,カミキリの短距離移動個体だけでは年間数百メートルしか拡がらないのに対して,長距離移動個体が全体の1割程度存在すれば茨城県で見られた年間4kmの拡大速度が理論的に説明できることが明らかになった., kaken

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• 基盤研究(C), 1996年 - 1997年, 08640804, 侵入生物の分散と地理的伝播過程に関する数理的研究, 重定 南奈子; 高須 夫悟; 川崎 廣吉, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 2500000, 2500000, 1.マツノマダラカミキリの個体群ダイナミクスとマツ枯れ伝播に関する数理的研究-マツ枯れの流行は基本的にはマツとマツノザイセンチュウとマツノマダラカミキリの三者の相互作用を介して行われるので、流行の推移は三者の個体群動態により規定されているといえる.富樫(1989)によって行われた石川県の砂丘地におけるクロマツ林で起こったマツ枯れを1980-1983年間の調査データをもとに,マツ・マツノマダラカミキリおよびマツノザイセンチュウの相互作用を取り入れた数理モデルをつくり,これを解析することにより,マツ枯れの流行の長期変動の予測を行った.また,マツノマダラカミキリの駆除によりマツ枯れの伝播がどのように制御されるかを考察し,以下の結果をえた.
  (1).マツ枯れが流行するためにはマツの初期密度にある閾値があり,この閾値密度よりも小さいマツ密度では,いかなる初期カミキリ密度においても流行は起こらない.また,この閾値密度はカミキリの駆除率の上昇に伴って増加する.
  (2).流行が終焉するまでにどれだけのマツが感染するかを駆除率の関数として求めた.駆除率が1に近いと残存マツ密度は初期マツ密度に近いが,駆除率が小さくなると初期マツ密度が大きいほど,一マツ当たりの感染割合が急速に高くなる.
  2.環境が人為的に分断化されている状況の中を生物が侵入したとき,それが定着して存続する条件,分布域を広げることのできる条件,ならびに,その空間的な伝播速度を求めた.とくに,環境が道路などにより帯状に分断された場合と格子状に分断された場合の2つを取り上げ,数学的解析とコンピュータシミュレーションを行うことにより,伝播速度に関する解析的な公式を導くことに成功した., kaken

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• 奨励研究(A), 1996年 - 1996年, 08740600, Generalist托卵鳥系における宿主の行動進化の理論的研究, 高須 夫悟, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 1000000, 1000000, 托卵鳥とその宿主の関係における進化生態学的な問題について数理モデルを用いた研究を行った。托卵されたあるホスト集団は、托卵鳥(パラサイト)の卵を認識して排除する托卵対抗手段をとることが野外研究によって明らかなっているが、托卵対抗手段の確立度はホスト集団ごとに異なっており、この事実に対する明確な説明はなされていなかった。本研究は、托卵鳥が同時に複数の種類のホスト集団に托卵する系(Generalist系)について、托卵対抗手段がそれぞれのホスト集団中でどのように確立されるのかについての数理モデルを組み立て、モデル解析を通じて現実に対する新たな視点を見出すことを目的とした。本研究により明らかになった点は以下の通りである。
  1.托卵鳥コウウチョウに托卵されるホストは、托卵対抗手段を殆ど行わないAccepter speciesと、ほぼ完璧な托卵対抗手段をみせるRejecter speciesに分類されることが野外研究から明らかにされているが、このような極端な2分化は、コウウチョウの繁殖戦略-Generalistによって引き起こされている可能性が高い。
  2.托卵されながらも托卵対抗手段を行わないAccepter speciesは、対抗手段が突然変異として出現すればRejecter speciesになるという説(Evolutionary Lag説)がある。これに対し、モデル解析から、Accepter speciesの存在は進化的に安定であり、2局化した托卵対抗手段の確立度分布は安定である可能性(Evolutionary Equilibrium説)が示された。この場合、Accepter speciesとRejecter speicesの間には、集団サイズの大きさなどの測定可能な量に違いがあり、これを測定することによって2つの説のどちらがより適切であるかが検討可能である。, kaken

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• 進化動態に関する数理的研究, 0, 0, 0, 競争的資金
• 動物の分散に関する理論的研究, 0, 0, 0, 競争的資金
• 鳥類の育児寄生における共進化の理論的研究, 0, 0, 0, 競争的資金
• Evolurionary dynamics, 0, 0, 0, 競争的資金
• Theoretical Study on animal dispersal, 0, 0, 0, 競争的資金
• Theoretical study on avian brood parasitism, 0, 0, 0, 競争的資金
• 基盤研究C, 2022年 - 2024年, 22K06401, 研究代表者, 点パターンの視点に基づく空間生態学理論の新たな展開
• 基盤研究 (C), 2022年04月01日 - 2025年03月31日, 22K06401, 研究代表者, 点パターンの視点に基づく空間生態学理論の新たな展開