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研究活動
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第242回 2012年12月21日(金)14:00〜17:00
 
岩田智也(山梨大学生命環境学部)
「富士川水系を流下する窒素とリンの輸送動態」
"Fluvial transport of nutrients along the river-to-ocean continuum in the Fuji River watershed"
要旨:  河川は陸域から海洋への物質輸送の導管ではなく、物質代謝の場として認識されるようになってきた。例えば、陸域から供給される有機炭素の約40%が河川生物によって無機化され、大気に脱ガスしていると考えられている。また、河川を流下する無機窒素や無機リンは、比較的短い距離で河川生物によって取込まれることが知られている。しかし、河川生物による生元素の取込み速度や沿岸域への輸送量の調節を流域スケールで定量的に示した研究はない。私は、過去5年の間、山梨県と静岡県を流れる富士川水系を対象に流域スケールで河川生物の代謝速度を推定する研究を実施してきた。セミナーでは、炭素、窒素、リンの流域代謝速度を推定することで河川生態系機能を定量的に評価する試みを紹介する。また、生元素のスパイラルレングスや律速栄養元素の変化を測定することで、河川生態系が機能不全に陥っている場所を空間的に特定する手法についても紹介したい。

岡野淳一(京都大学生態学研究センター)
「トビケラの巣から見るニッチ構築」
"Niche construction shown in caddisfly cases"
要旨:  鳥、ビーバー、ゴカイなどを始めとした多くの動物が、巣、ダム、棲管などの“体外構築物”を作る。これら構築物は、動物自身の適応進化に深く関わっているだけでなく、周囲の生息地改変を介して、群集や生態系の動態に影響を与えうる(ニッチ構築)。従来、これら営巣行動については古典的な自然史・行動研究により数多くの知見が得られてきたが、その生態学的・進化学的機構や、学習・認知能力については、まだ理解が進んでいない。
 河川にすむトビケラ幼虫の多くは、河床の砂を巣材として、持ち運びのできる巣を作る。この巣材・巣形態は、種や属ごとに固有の特徴を有しており、非常に多様性が高い。私はこれまで、トビケラ幼虫の営巣行動、特に巣材の選択行動について、野外調査と室内実験とを組み合わせて明らかにしてきた。その結果、生息場所の地質(砂の鉱物構成)の違いによって、巣材選択における“地質的”な変異が種内にあることが分かった。また飼育による操作実験から、巣材選択の変異には生得的な違いに加えて、学習能力(可塑性の幅)の変異も寄与している可能性が示された。これらの結果から、動物の営巣行動は、これまで考えられてきた以上に、地域の環境に適応し、種内で多様性を示すことが分かってきた。本講演では、これらの研究成果を紹介し、これからの展望として、営巣行動の生態系における意義や、道具使用などの認知的行動との関連性についてその可能性を議論したい。

参加レポート
修士課程2年 平野滋章
修士課程1年 古川沙央里

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スペシャル 2012年11月30日(金)15:30〜17:00
 
Jianhua Li, Liangliang Huang (Tongji University, China)
"Status of freshwater fish biodiversity in the Yangtze RiverBasin, China"
Abstract:  Chinese freshwater fish numbers are over 1000 species, and at least 717 species in 33 families inhabit rivers, and another 66 species spend part of their lives in rivers while others are mainly confined to estuarine reaches but occasionally swim upstream. Information on freshwater fish biodiversity in the Yangtze River Basin was synthesized. 361 species were found in the basin, of which 177 species are endemic to the Yangtze River and 25 species are categorized as endangered on the China Red Data Book for fishes. Around 80% of the species (including 124 endemics) in the Yangtze River occur in its upper course above the Three Gorges Dam. As to species richness patterns along the altitude gradient, non-endemic and endemic fishes were different. Non-endemic richness showed a significant decrease with increasing elevation, whereas endemic richness had two peaks including a major peak around 500-m and a minor peak near 1800-m. Species density had two peaks at mid elevation zones for endemic and non-endemic fishes, such as 1500-2000m and 3500-4000m for endemic fishes, and 500-1000m and 3500-4000m for non-endemic fishes, respectively. In addition, structure of endemic fish assemblages in the upper Yangtze River was highly correlated with local topographic and geomorphic characteristics.
 The combined effects of pollution, habitat degradation and overexploitation have reduced fish stocks dramatically. Hydrological alterations are perhaps the largest threat to fish biodiversity in the Yangtze River Basin, such as dam construction and disconnection between river and its lakes. Conservation measures which were applied currently to protect the fish biodiversity in the basin exert ineffectively, such as nature reserve establishment, artificial propagation and releasing. Therefore, in order to preserve fish biodiversity more effectively in this area, reserve networks, rather than a single national nature reserve, should be established. Moreover, improved artificial releasing and habitat rehabilitation should be considered urgently.

Dina Muthmainnah, D. P. Priadi (Research Institute for Inland Fisheries, Indonesia), Z. Dahlan, R. H. Susanto, A. K. Gaffar (Sriwijaya University, Indonesia)
"Utilization of Freshwater Fishes Biodiversity as Income Source of Poor Rural People (Case Study in Pampangan Subdistrict of South Sumatra Province, Indonesia)"
Abstract:  South Sumatra Province is covered by 1.1 million hectares of swamp land, which were considered as marginal land due to wet and muddy conditions as well as presence of wild animals. During wet season, the swamp ecosystem is a productive fishing ground which provide fish for neighboring community and source of income for fishermen in the area. The current system categorize the swamp area in Pampangan Sub District three (3) types according to source of water. Overall, the swamp is inhabited by 46 species of fishes and prawn. Type-2 swamp is populated by 31 species while 27 and 16 species was found in the type-3 and type-1 swamp respectively. Type-2 swamp comprises the most diversity. Resources allocation for fisheries is managed by local goverment into 21 water bodies with artificial border. Each water body is exploited by a group of two to ten fishermen using various fishing gears, the most effective is barrier with box trap (lulung). This fishing gear produces around 624,170 kg fish per year, is a non selective gear which catches 23 fish species. The other type i.e. the long line (rawai) is the most selective gear which caught only seven carnivorous fish species. Data collected from this study indicate that fish yield were variable among water bodies from 15,000 kg per year in Lebung Asem to 220,900 kg per year in Rasau Jungkal depending on ecological condition in the swamp. Thus, the management of fishing activity is very important in keeping fish biodiversity and in order to increase the fish yield, therefore the income of fisherman would be increased.

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第241回 2012年11月16日(金)14:00〜17:00
 
吉村 仁(静岡大学創造科学技術大学院)
「周期ゼミの素数周期の進化におけるアリー効果の役割」
"Allee effect in the evolution of prime-numbered cycles in periodical cicadas"
要旨:  周期(素数)ゼミはその17年・13年という素数周期で大発生することで有名である。その起源と存続は、他の非素数の周期との同時(年)発生の機会が少なく、交雑回避できることで説明できる。最近、私たちは10―20年の周期がある場合、素数周期が選択されることをモデルにより示した。モデルは、整数モデルと実数モデルを開発した。実数モデルでは、
 アリー効果の有無を入れて検証したところ、広いパラメーターの範囲にわたって、アリー効果がある場合にのみ素数周期が進化することを見出した。17年周期と13年周期の交雑のケースについても論じる。最後に進化原理について言及する。

小山耕平(京都大学生態学研究センター)
「植物成長に見られる幾何学的相似性と動的スケーリング則」
"Geometric similarity and dynamic scaling in plant growth"
要旨:  植物成長にみられる以下の3つの現象を「相似性」という観点から解明した発表者の研究を紹介する。
 @ 葉の集団が指数関数的に成長する理由は、葉量が2倍に増えたとき光合成能力の高い葉も低い葉も2倍に増える、つまり光合成能力の分布が相似形に拡大するからである。
 A  これまで光―光合成曲線の形は環境や種により異なると考えられてきた。これらの曲線は、実は大きさは異なるが同じ形(=相似)の曲線の異なる部分を見ているのではないかと考えた。実際にキクイモ・ハンノキ・ブナの陽葉・陰葉の全ての曲線が相似であることを証明した。この相似性をさらに発展させ、光エネルギーの変換効率(光利用効率)についても相似則が成立することを発見した。
 B 葉の集団の拡大成長と、液晶パターンの時間発展に共通の法則が見つかった。それは「動的スケーリング則」と呼ばれるもので、ある時刻に観測されたパターンが、別の時刻に観測されたパターンと相似形になる様に時間発展していくものである。この時、個葉のサイズ分布は相似形に拡大し、かつ、全体を形成する個々の単位パターン(=葉)の大きさは葉の数の「べき関数」となる。

参加レポート
修士課程2年 阪口瀬理奈
修士課程2年 佐藤安弘

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スペシャル 2012年11月15日(木)14:00〜15:00
 
Sandy DeBano & David Wooster (Department of Fisheries and Wildlife, Hermiston Agricultural Research Center, Oregon State University)
"Livestock Grazing in a Pacific Northwest US Prairie: Short-term Impacts on Soils, Vegetation, Invertebrate Mediated Functions, and Grassland Songbirds"
Abstract:  Most public lands in the western United States are grazed by livestock, but the impact of grazing on various ecosystem services provided by these lands remains controversial. We conducted a large-scale manipulation of grazing intensity in a four year study and measured the impact on soils, vegetation, invertebrates, and ground-nesting song birds. We found that short-term exposure to a gradient of grazing intensity changed soil compaction and stability, vegetation physical structure, invertebrate mediated functions, and nest density of some grassland bird species. The results of this study suggest that some ecosystem services can be negatively impacted by even short-term exposure to livestock grazing in these grasslands.
 However, more work is needed to obtain an understanding of the complexity of interactions inherent in these systems and the underlying mechanisms driving them, including the role of herbivore-mediated indirect interaction webs. We will discuss several possible directions for research projects that build on our existing knowledge of this system.

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第240回 2012年10月19日(金)14:00〜17:00
 
深澤 遊(東北大学大学院農学研究科)
「枯死木をめぐる生物間相互作用」
"Ecological networks on coarse woody debris"
要旨:  倒木や立枯れなどの枯死木は多様な生物の生息場所として森林生態系の種多様性の維持に重要な役割を果たしている。枯死木に形成される多様な生物群集は、複雑な生物間相互作用のネットワークを構成することにより、森林生態系の安定性の維持にも重要な役割を果たしていることが予想されるが、枯死木をめぐる生物種間の相互作用のネットワークについてはほとんど分かっていない。本発表では枯死木分解の主役である菌類の材分解機能に注目し、これが枯死木に生息する他の生物の群集に与える影響を、アカマツの倒木を材料として調査した結果を紹介する。倒木上の変形菌・コケ・樹木実生の群集構造は、菌類の材分解機能を反映した材の「腐朽型」の影響を受けており、菌類が枯死木の分解を介して間接的に枯死木に生息する生物の群集構造に影響を与えていることが示唆された。発表では、菌類から腐朽型、変形菌、コケ、樹木実生へと至る相互作用の流れについても考えたい。

舘野隆之輔(京都大学フィールド科学教育研究センター)
「森林伐採が生態系の物質循環に与える影響」
"The effects of clear cutting on matter cycling in forested ecosystem"
要旨:  森林伐採は、森林生態系への人為インパクトの中でも最も大きなインパクトの一つである。集水域を対象とした大規模な森林伐採試験は、1960年代から始まっており、北米を中心に世界中の多くのサイトで行われてきた。これまでの研究で、森林伐採が渓流水質や流量など物質循環パラメーターに与える影響は、気候や地質、地形、水文過程などにより大きく変化することが明らかになってきたが、地域間での違いを生み出すメカニズムについては未だ不明な点が多い。実際の森林管理や流域管理の現場では、大規模な試験による環境影響評価が出来ない場合の方が多く、森林伐採の影響についての詳細なメカニズムを明らかにし、簡便な方法で影響評価ができるようになることが望まれるだろう。本セミナーでは、九州南部で行ってきた集水域スケールでの伐採試験を紹介するとともに、これまでの伐採試験で明らかになってきたことや今後の課題について議論する。

参加レポート
修士課程1年 奥野匡哉
修士課程1年 才木真太朗

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第239回 2012年9月21日(金)14:00〜17:00
 
宮竹貴久(岡山大学大学院環境生命科学研究科)
「選択実験の肖像:甲虫の行動と形態形質の生態メカニズムを探る」
"Portrait of selection experiments: studies on ecological mechanism in behavioural and morphological traits of beetles"
要旨:  生物は置かれた環境のなかで最適な戦略を採択し、生きている。そのため生き物にとって何が最適なのかは、現況を観察するだけでは見えない部分もある。人為選択実験はそのような戦略を先鋭化させ、生存戦略に寄与するメカニズムと生態学の接点を引き出してくれる有用な道具である。本発表では甲虫を使った行動・形態・生活史といった形質の生理生態と遺伝的基盤に迫る研究成果を紹介する。具体的には貯穀害虫を材料とした不動(擬死)と闘争行動の進化生態学的な意義と、内在するメカニズムについて報告する。とともに演者が描く進化生態学における選択実験のポートレートについても語りたい。

遠藤 千尋(京都産業大学ミツバチ産業科学研究センター)
「トキの採餌環境の評価と自然再生の効果的な方法」
"Effective management of paddies for creating preferable foraging habitat of the Japanese Crested Ibis"
要旨:  水田生態系における自然再生の効果的な方法の模索は、農業と生物群集の保全のよりよい関係をめざす上で重要な課題である。佐渡島では、トキの再導入に先駆けて、トキの餌生物を増やすことを主な目的として、水田の自然再生の取り組みが行われてきた。トキの野生復帰の成功のために、これらの自然再生の取り組みをトキの視点から評価し、効果的な方法を確立することが不可欠である。本研究は、まずトキの利用・非利用を説明する採餌環境の特性を明らかにした。次に野外での水田ごとの採餌エネルギー効率を調べ、一日に必要な活動代謝のレベルを満たすかどうかを評価した。トキの利用環境としては、農繁期には、舗装道路や建物を避け、森林に囲まれた水田や休耕田を利用する傾向があり、農閑期には、比較的オープンな水田を利用する傾向があった。また採餌水田ごとの採餌エネルギー効率を規定する要因をモデル解析した結果、水深、草丈、土壌硬度などの要因によって説明され、餌生物量では説明されなかった。さらに、春以外の季節では、一日の活動代謝を満たしていないと推定された。しかし適切な管理を行えば、一日の活動代謝を満たすレベルにまで、水田での採餌効率を引き上げることが可能であると示唆された。

参加レポート
修士課程1年 辻本典顯
修士課程1年 藤永承平

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第238回 2012年7月20日(金)14:00〜17:00
 
松井健二(山口大学大学院医学系研究科)
「植物は匂いを出す、そして吸う」
"Plants emit and inhale volatiles"
要旨:  植物は年間800 Tgもの揮発性化合物を大気中に放散している。ある試算によるとこれは光合成により固定した炭素の10-30%にも達するとされる。中でもイソプレンをはじめ、二重結合を有する揮発性化合物は大気中でオゾンやUVによりメタクロレインやメチルビニルケトンなどの反応性の高い化合物へと変換され、エアロゾル凝結核となることで気候に大きな影響を与えている。一方、植物は二酸化炭素だけでなく様々な揮発性化合物を吸収するシンクとしても機能している。最近の見積りによると植物のシンク機能はこれまで考えられていた以上に地球大気の炭素収支に大きく貢献しているとされる。私は植物のみどりの香り生成経路研究の過程で植物が大気中のみどりの香りを再吸収し、代謝することを見いだした。この代謝には還元と配糖体化が関与している。一方、ゼニゴケを用いた研究でゼニゴケ葉状体がノニルアセテートや1-オクテン-3-オールを特異的に吸収していることも見いだした。本セミナーでは植物のこうした揮発性化合物吸収、代謝の生理・生態学的意義は何か、について考える契機としたい。

有村源一郎(京都大学生態学研究センター)
「植物の揮発性物質を介した植物と昆虫の巧妙な駆け引きを分子レベルで解く」
"Molecular mechanisms of the plant volatile-mediated interactions between plants and insects"
要旨:  「植物−昆虫間相互作用の分子メカニズム」の解明は、生物の多様性、共進化、生態系構築のメカニズムを解く上で非常に重要である。中でも、食害により誘導的に生産する揮発性物質によって害虫の天敵(捕食者、捕食寄生者)を誘引し、害虫を退治する植物の間接防御システムは、植物が潜在的に持つ能力であり、害虫密度抑制において重要な役割を果たしている。本発表ではこの誘導的間接防衛に注目し、これまで未開拓であった植物−昆虫、植物−植物間の相互作用を媒介する情報化学物質の生態機能と制御メカニズムの解明を目指した最近の研究成果について報告する。

参加レポート
修士課程2年 平野滋章
修士課程2年 西野寛志
修士課程1年 藤永承平

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スペシャル 2012年6月21日(木)15:00〜17:30
 
Chih-hao Hsieh(Institute of Oceanography and Institute of Oceanography, National Taiwan University / Visiting Associate Professor, CER, Kyoto University)
"Size structure of plankton and its ecosystem consequences"
Abstract:  Zooplanktons play an important role in the aquatic food webs. Functional zooplankton groups are good indicators of climate change.
 It is a challenge to sort and identify zooplankton specimens. In UK many scientists have used continuous plankton recorder to identify groups of planktons but this method is very costly. Taxonomists are endangered species as there are very few taxonomists in the world, so it is very difficult to identify zooplanktons.
 Solution- Automatic zooplankton classification system. Efficient in counting and measuring of plankton samples but it is not accurate. Random Forest is the best efficient instrument which works at 70% efficiency.
 A study was conducted in which both Random forest and human screening was done to get maximum accuracy in identification of zooplankton samples. Sampling was done in East coast of China where Kuroshio current dominates.
 Summary- Water mass specificity exists; however when considering only the overall accuracy the ability of Random forest is limited but when final human testing was done the combined accuracy was around 70%. Despite water mass specificity a Regional classification can still yield reasonable overall accuracy.
 Bayesian probabilistic model for semi-automated zooplankton classification:
 Selects an image and classifies accordingly. The category with the maximum posterior probability is selected. There are 5 steps in determining predictive confidence. This method with highlights in predictive confidence can make up the deficiencies of current classifiers used in automated zooplankton classification. This method facilitates an efficient semi-automated zooplankton classification in which human experts only need to check and reclassify the items of low confidence. It generally gives family composition; species level is not possible by this method.
 Investigating the efficacy of Zooscan data for zooplankton community: Study in East China Sea
 Diversity research can be done properly as Macro-ecological pattern can be observed from the family level composition data generated by zooscan technology. Community & size structure vs. hydrography can be done by this method.
 Hypothesis on top-down control:
  1. Increasing size diversity of zooplankton increase the top-down effect of zooplankton over phytoplankton.
  2. Steeper size spectral slope of zooplankton increases the top-down effect.
  3. Nutrient enrichment decreases top-down effect
  4. Fish predation increases top-down cascade
  5. Increasing diversity of zooplankton increases top-down effect
  6. Increase in temperature increases top-down intensity
 All the hypotheses were checked by series of studies. Temperature, nutrient and fish predation does not support the hypothesis. The results obtained may not be reliable as the data is up to family level.
 Important result: Size diversity of zooplankton does not control Zooplankton/Phytoplankton ratio.

Priyanga Amarasekare (Department of Ecology and Evolutionary Biology, University of California, Los Angeles)
"Mechanisms of diversity maintenance in variable environments"
Abstract:  Diversity results from the interplay between abiotic environmental variation and biotic interactions such as competition and predation. I will present models and data based on long-term studies of an insect host-parasitoid community to illustrate how this integrative approach can help us elucidate mechanisms that maintain diversity in natural environments.

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第237回 2012年6月15日(金)14:00〜17:00
 
高田壮則(北海道大学大学院地球環境科学研究院)
「Cost-benefit modelを用いた最適葉寿命モデル」
"Mathematical models on optimal leaf longevity"
要旨:  個葉の寿命の多様性に関する理論的研究は、炭素収支に関わる費用および利得を計算するという考え方で、1980年代より精力的に研究が行われてきた。それらの理論的研究の多くは、「最適戦略理論」の枠組みを用いた数理モデルを構築している。すなわち、それらの理論的研究では、葉寿命を戦略とし、何らかの量を目的関数とした時、目的関数を最大とする最適葉寿命を求めている。その中でも、三つの数理モデル(「落葉樹モデル」、「光合成効率モデル」、「温度依存モデル」)を紹介し、モデルの仮定と結果を比較することによって、理論的基盤の不備を指摘し、最適戦略基準を検討した結果を報告したい。

東樹宏和(京都大学次世代研究者育成センター(白眉))
「次世代シーケンシングで解き明かす地下生態系の構造」
"Next-generation sequencing uncovers the structure of belowground plant-fungal networks"
要旨:  地下の生態系は、生態学における巨大なブラックボックスである。一握りの土の中からでさえ、細菌や真菌、線虫、節足動物の無数の種がひしめいている。微生物が主役の地下の世界は、多くの生物を肉眼で観察できる地上の世界と多くの面で異なる。計り知れない多様性と直接観察の難しさにより、地下で繰り広げられる生物たちの相互作用は、その全体像を解明しようという試みを阻み続けて来た。
 いっぽうで、生物多様性の喪失や地球温暖化が深刻さを増すなか、地下生態系はますますその重要性を認知されるようになってきた。自然界において、ほとんどの植物種は、菌根菌との共生なしに生きていくことはできない。この共生系を通じて、純光合成生産量の20~40%にあたる量が菌根菌へと流れていると言われており、地球規模の炭素循環を考える上で、植物と真菌を軸とした地下生態系の動態を解き明かすことが求められている。
 講演者は、分野横断型の研究プロジェクトを通じて、次世代シーケンシングとネットワーク理論を融合させることにより、地下生態系の生物間ネットワークを一挙に解明する手法の開発に成功した。この新手法を用いれば、数日程度の野外調査(とそれなりに大変な次世代シーケンシング)を基礎として、数十種の植物と数百種の真菌の相互作用ネットワークを解明することができる。この解析をもとにして、地下の共生系を介した植物群集の動態を予測し、さらに、生態系全体の頑健性を評価することができる。現在、群集生態学、進化生態学、生理生態学の観点から、生態系復元や農業生態系の設計における新たな科学研究の方向性を模索している。本発表を通じ、広範な環境科学において、基礎生態学がフロンティアを提供し得ることを示したい。

参加レポート
修士課程2年 阪口瀬理奈
修士課程2年 池本美都

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スペシャル 2012年6月8日(金)15:00〜16:30
 
Karol Marhold(Institute of Botany, Slovak Academy of Sciences / Visiting Professor, CER, Kyoto University)
"Micro-evolutionary studies in genera of the families Asteraceae and Brassicaceae"
Abstract:  Presentation will include examples of micro-evolutionary studies of the genera Centaurea, Cyanus, Picris, and Pilosella of the family Asteraceae, and Alyssum and Cardamine of the family Brassicaceae performed at the Institute of Botany, Slovak Academy of Sciences, Bratislava, Slovakia. Studies are based on the use of a broad spectrum of methodical approaches that include molecular methods, karyological methods (covering both chromosome counting and flow cytometry), multivariate morphometrics as well as analysis of influence of various ecological factors.
 Questions addressed include: Auto- vs. allopolyploid origin of studied taxa; Recurrent origins: Does the evolution repeat itself? Are there any independent polyploid lineages originating from the same parental combinations? Are there any parallels and differences in evolution of diploid and diploid/tetraploid complexes within the same environmental context?Polyploidy and spread into man-made habitats: Are there any differences in the invasive or spreading potential of plants of different ploidy levels within the same species/species group? Polyploidy and taxonomy: How well do taxonomists “read” the polyploid diversity - i.e. how well fit the described species concepts to the genetic relationships within polyploid complexes (is there any genetic justification for locally described endemic taxa?).

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スペシャル 2012年6月5日(火)14:00〜
 
Rick Weisburd(ELSS Co. Ltd.)
"Japanese Research Publication: Progress, Problems, and Solutions"
Abstract:  Japan invests intensively in scientific research and is one of the top global contributors of research manuscripts, the final product of the research process. Unfortunately, most of the roughly 50,000 indexed scientific journal articles Japanese researchers publish each year have relatively little impact: only about 0.7% of Japanese research publications are highly cited. For 1999 through 2009, Japan was 12th in the world for citations in indexed ecology and environment journals, but Japan's citation/paper ratio for these papers was 8.6, far below the field average of 10.7. This seminar will focus primarily on selected specific problems commonly observed in Japanese research manuscripts and solutions that can increase publication acceptance rate and impact. If you have any particular research writing issues that you would like addressed, please email them well in advance to rick@elss.co.jp or bring them to the seminar.

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第236回 2012年5月18日(金)14:00〜17:00
 
沼田英治(京都大学大学院理学研究科)
「昆虫の光周性のしくみを探る」
"The molecular mechanism of photoperiodism in insects"
要旨:  光周性に概日時計が関係することが1936年にBunningによって初めて指摘され今日では広く受け入れられており、概日活動リズムを調節する一群の概日時計遺伝子が発見されている。しかし、「光周性に関係する概日時計」の実体は明らかではなかった。演者は1980年以来ホソヘリカメムシの光周性機構を研究している。この虫の成虫は、明瞭な光周性を示すとともに、外骨格には異なる構造のクチクラ層を交互に形成す概日リズムをもつ。4種類の時計遺伝子period、哺乳類型cryptochromecycleおよびClockのRNA干渉による発現抑制を行ったところ、いずれの場合にもクチクラ形成の概日リズムが消失するとともに、光周性もみられなくなった。このように、ホソヘリカメムシでは、これらの概日時計遺伝子によって構成される時計が光周性に関与していることが明らかになった。本講演では、これに至る経緯を概説し、昆虫の光周性機構について議論する。

岩部直之(京都大学大学院理学研究科)
「ゲノム比較に基づく後生動物の多細胞化の研究」
"A study of the evolution of metazoan multicellularity based on comparative genomic analysis"
要旨:  現存の全ての動物(後生動物)の体は複数種類に分化した多くの細胞から構成されている。このような多細胞性の生物は単細胞性の生物をその起源としており、真核生物の3つの主要な系統である動物・植物・菌類において、それぞれ独自に多細胞化が起きたと考えられている。動物の初期進化における多細胞化(特に細胞分化能の獲得)は、様々なボディプランを持つ多様な動物門を生み出す上での重要な要因だったと考えられる。多細胞化という形質レベルの進化と遺伝子レベルでの多様化の関連性について理解することを目的として、本研究では、動物に最も近縁な単細胞性の原生生物である立襟鞭毛虫と主要な動物門(脊索、節足、軟体、線形、刺胞、平板、海綿動物)の種および菌類、植物、他の原生生物、古細菌、真正細菌に属する多くの生物種のゲノム配列情報を比較した。なお、幾つかの重要遺伝子について分子系統樹推定を行ったので、その結果も含めて報告する。

参加レポート
修士課程1年 奥野匡哉
修士課程1年 辻本典顯
修士課程1年 古川沙央里

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第235回 2012年4月20日(金)14:00〜17:00
 
土居秀幸(広島大学 サステナブル・ディベロップメント実践研究センター)
「食物網構造を読み解く:食物連鎖長と食物網の複雑さ指標から考える」
"How to see food web structure?: food-chain lengths and food-web aggregation index"
要旨:  “何が食物網構造を決めるのか?”という問いは、食物連鎖を提唱したCharles S. Eltonに始まり、すでに80年以上にわたり生態学の一大命題として議論されている。食物網は複雑な生物間のネットワーク構造であり,それを読み解いていくために,古くはEltonの提案した,食物連鎖長(生産者から最上位捕食者までの栄養段階の数)を始めとして,食物網の構造を表す様々な指標が導入されて研究が進んでいる。本講演では,今まで取り上げられてきた食物連鎖長などの指標を用いて,食物連鎖長を規定する要因と食物網構造の決定機構をどのように仮説検証的に明らかにするかについて紹介する。また,炭素・窒素安定同位体比のマッピングから新たに食物網構造の複雑さを指標する指数の導出について紹介し,食物網を読み解く新たな指標を提案する。”何が食物網構造を決めるのか?”という問いに答えていくには,どのように食物網構造を読み解いていくかについて議論する。

角谷 拓((独)国立環境研究所 生物・生態系環境研究センター)
「物網構造をベイズ推定する安定同位体混合モデルIsoWebの開発と検証」
"IsoWeb: a Bayesian isotope mixing model for quantification of food-web structure"
要旨:  近年、炭素や窒素、あるいは硫黄の安定同位体比から、食物網構造を探る試みが盛んに行われている。ある特定の消費者とその餌種だけに注目した場合には、消費者と餌種の安定同位体比から各餌種の貢献比率を統計的に推定する方法(混合モデル)は既に確立している。しかし、従来の混合モデルでは食物網の全体構造を定量的に推定できない。
 本研究では、胃内容分析や糞分析、文献調査等から得られる食物網構成種の間の食う−食われる関係の有無を0(無い場合)と1(有る場合)で記述した二値食物網データと、食物網構成種の安定同位体比データを取得することによって、その食物網における全ての消費者について異なる餌資源の貢献比率を同時に推定するベイズ推定モデルIsoWebを開発した。
 さらに、仮想食物網データを用いたIsoWebの推定精度の検証および実データへの適用を行った。その結果、IsoWebは現実的な構造やデータの不確実性をもつ食物網において、各餌資源の貢献比率を十分な精度で一括して推定できることが示された。また、安定同位体比データにもとづいた妥当な食物網構造の選択など新たな応用の可能性も示された。

参加レポート
修士課程2年 佐藤安弘
修士課程1年 才木真太朗

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スペシャル 2012年03月23日(金)13:30〜17:45
 
13:30-14:30
Amrei Binzer (Georg August University Gottingen)
"Trophic cascades and species' extinction risk in complex food webs"
Abstract:  Trophic cascades are an example of top-down mediated species interactions in a three species food-chain. Analytical solutions of the isolated module predict a positive indirect effect of the top species on the species two feeding links below with the intermediate species’ body-mass influencing the interaction strength. Using dynamic computer simulations we investigated the dynamics of trophic cascades embedded in complex food-webs. There, omnivory largely explains the sign of the cascades, whereas a model consisting of the top species’ body-mass and abundance paired with the intermediate trophic levels’ vulnerability explains the strength of the cascades. Taking these results a step further we expanded earlier modeling approaches using the dynamic food-web model to investigate the factors influencing a species extinction risk and time-to-extinction in complex model and natural food webs. We identified three basic properties that affect a species’ risk to extinction. The highest extinction risk bear species with (1) low energy input (e.g. high trophic level and therefore much energy loss through other species in the web), (2) susceptibility to the loss of energy pathways (e.g. few prey species) and (3) dynamic instability (e.g. low hill exponent and reliance on homogeneous energy channels when feeding on similarly sized prey). Interestingly, and different from field studies, in our simulation the trophic level and not the body mass of the species influences the species’ extinction risk. On the other hand, body mass is the single most important factor determining the time-to-extinction of a species, resulting in small species dying first. This suggests that in the field the trophic level might have more influence on the extinction risk than presently recognized. Overall our results suggest understanding trophic cascades and extinctions risks requires analyses of complex ecological networks and that numerical models can help to discover the simple solutions lurking behind supposedly complicated species interactions.

14:30-15:30
William A. Nelson (Queen's University)
"Phenotypic plasticity and life history trait correlations in structured organisms: an energy budget perspective"
要旨:  ネルソンさんには、室内水槽実験系を使った表現型可塑性の進化実験とそれを説明するための精緻なシミュレーションモデルについて解説していただくのと同時に、Queen's大学の研究環境などについて紹介していただく予定です。

15:45-16:45
Lidewij Keser (University of Konstanz)
"Clonality and nutrient foraging response and their role in plant invasiveness"
Abstract:  Invasiveness of plant species can be partly explained by some of their traits. One frequently emerging pattern for floras in different regions is that among exotic plant species, the ones with vegetative reproduction (i.e. clonal plants) are the most invasive. It is not clear however, which aspects of clonality determine the invasiveness of these species. We have tried to elucidate which morphological clonal plant traits (e.g. number of ramets per year, distance between mother and daughter ramets) are associated with species invasiveness using a database approach.

16:45-17:45
Eelke Jongejans (Radboud University)
"Drivers of population dynamics in space and time"
Abstract:  I will introduce my research in general. I focus on the impact of environmental drivers on spatial population dynamics. To understand how ecological and evolutionary processes at the individual level integrate and scale-up to population dynamics is my primary goal. I am currently working on ecological frameworks and on models that can augment the scientific underpinning of conservation, harvest and control management.

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スペシャル 2012年3月2日(金)15:00〜17:00
(京都大学理学部2号館第3講義室)
 
Li Renhui (Institute of Hydrobiology, the Chinese Academy of Sciences, Wuhan, China / Visiting Professor, Center for Ecological Research, Kyoto University)
"Molecular characterizations of water bloom forming cyanobacteria and their toxins"
Abstract:  Water bloom forming cyanobacteria, usually occurring along the water eutrophication, have caused various environmental problems. Characterizing these cyanobacteria and their harmful metabolites such as toxins by modern molecular biology methods has become a powerful tool for understanding the occurrence and dynamics of these bloom forming cyanobacteria. In this talk, in the views of the single gene, multiple genes and the whole genome, several main groups of water bloom forming cyanobacteria such as Microcystis, Planktothrix,Anabaena and Cylindrospermopsis, will be introduced for their phylogenies and the tendency of their classification system. Molecular variations and evolution of the genes for cyanotoxins including microcystins and cylindroeprmopsins will be discussed as well.

Warwick F. Vincent (Centre for Northern Studies (CEN) & Dept de Biologie, Laval University, Quebec City, Canada)
"Cyanobacterial Dominance in Lakes and Seas: Earth's Three Billion Years as a 'Blue-Green Planet'"
Abstract:  From the Precambrian onwards, cyanobacteria have a remarkably long history of ecological success on planet Earth. This derives in part from the diverse strategies for growth and survival among the three major ecological groups of cyanobacteria: mat-formers, bloom-formers and picoplankton. In many environments their dominance of total phototrophic biomass is the result of tolerance of stress and environmental extremes rather than fast growth rates. Like other micro-organisms, cyanobacteria maintain large, global metapopulations allowing long term survival and persistence. Their affinity for microbial consortia and symbiosis, and their ability to control their micro-environmental surroundings, have further contributed to their global success. This lecture will illustrate these points by way of our research on Canadian aquatic ecosystems, including temperate lakes and reservoirs, subarctic thaw lakes, and coastal marine and freshwater ecosystems in the High Arctic.

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第234回 2012年2月10日(金)14:00〜17:00
 
三中信宏((独)農業環境技術研究所)
「分類思考と系統樹思考:体系学がたどってきた道」
"Group thinking versus Tree Thinking: Past, Present and Future of Systematics"
要旨:  体系学的思考(systematic thinking)とは,生物と無生物の区別を問わず,対象物の多様性をわれわれ人間が整理して理解するための思考と考えられる.生物を対象とする分類学と系統学は,体系学的思考を構成するふたつのスタイルである分類思考(group thinking)と系統樹思考(tree thinking)の代表例である.
 今回のセミナーでは,この体系学的思考のもつ以下の側面に焦点を絞って議論を進める.
  「分類」に関して,われわれ人間は多様なオブジェクト(生物はその代表例)を分類してきた.しかし,分類は「分類学者」の専売特許ではなく,日常生活を送るすべての生活者すなわち「分類者」にとって身近な行為であると考えられる.
  「系統」に関して,系統樹と言えばたいていの場合,生物の進化を表す図であるという一般的認識がある.しかし,系図による表現は生物進化という考えとは独立な,もっと古くからある宗教的・文化的・社会的なルーツをもつ思考法の反映です.生物にかぎらず,写本・言語・遺物・文化・芸術・製品など思いがけないところで系統樹が用いられている.この“収斂”をどのように解釈すべきか.
  「分類思考」と「系統樹思考」は,たとえ同じオブジェクトを対象としていても,相異なる視点から世界と自然と人間を体系化するまなざしであると考えられる.われわれ人間はこれらふたつの思考法をどのように使い分けていけばいいのだろうか?

椿 宜高(京都大学生態学研究センター)
「SSD(性的サイズ多型 )の地域変異:繁殖干渉と形質置換についての考察」
"Variation of sexual size dimorphism (SSD) in Mnais damselflies: influence of interspecific interaction"
要旨:  オスとメスの間に存在するサイズ多型 (SSD)は、ダーウィン以来、性淘汰sexual selection(SS)とfecundity selection(FS)の平衡、および両性の遺伝相関の結果として説明されてきた。大雑把にいえば、遺伝相関によって制約を受けつつも、オスがメスよりも大きい場合はSSが支配的、メスがオスよりも大きい場合はFSが支配的という解釈である。この仮説の検証には、次の3種類のアプローチがとられてきた。(1)ある分類群内(ほ乳類、鳥類、は虫類など)の系統比較によって性差の進化史を再構築する、(2)特定の種について、オスとメスの体サイズに働く淘汰圧を比較する、そして(3)オスとメスの体サイズが異なる遺伝-生理メカニズムの探求である。
 いっぽう、SSDは交配集団ごとに異なると考えても不思議はないにもかかわらず、これまで多くの研究では、それぞれの種に固有のSSDが存在すると暗に仮定してきた。そのためか、SSDの集団間変異を詳しく検討した例はほとんどなく、気候条件や緯度との相関を示した例がわずかにある程度である。
 カワトンボ属の2種について、全分布域の地域集団を比較することによって、相互の繁殖干渉が翅色、翅長、腹長などの形質にどのような形質置換を生じさせるかを検討してきた。その結果、種間の繁殖干渉は性特異的な形質置換を起こしうること、そして、それがSSDにまで影響しうることがわかってきた。これまで、SSDは種内の問題としてしか考えられてこなかったが、この結果は、SSDが種間相互作用にも影響を受けていることを示している。

参加レポート
修士課程2年 原口 岳

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第233回 2012年1月13日(金)14:00〜17:00
 
川端善一郎(総合地球環境学研究所)
「病原生物と人間の相互作用環」
"Environment-pathogen-human linkage: Observing and conceptualization"
要旨:  近年、ヒトや家畜や野生生物の感染症の発生と拡大は、これらの生物を直接死に至らしめるだけでなく、経済的損失をもたらし、生態系の崩壊をも引き起こす可能性があり、人類が直面するきわめて深刻な地球環境問題である。世界の感染症対策は、感染症の診断法や感染症が起きた後の拡大防止法の研究に力が注がれている。感染症の発生・拡大を未然に防ぐためには、感染症発症の細胞や個体レベルの病理的メカニズムの解明に併せて、自然環境中における病原生物の動態と病原生物を生み出す背景と考えられる「環境と病原生物と宿主と人間 」との相互作用環の理解が不可欠である。
 本セミナーでは、コイヘルペスウイルス(CyHV-3, ここでは従来表記KHVを用いる)感染症をモデルとし、「人間による環境改変が感染症の発生と拡大をもたらす」という仮説を実証するための研究を紹介し、「環境?感染症?人間」の相互作用環が様々な感染症の発生・拡大に適用可能な概念モデルである事を紹介する (Kawabata et al., (2011) Ecol Res 26:1011-1016; 川端(2011) 日本野生動物医学会誌16:83-88)。

柴田淳也(京都大学生態学研究センター)
「湖沼水系における在来魚生息地ネットワークの好適性評価:安定同位体を用いた魚類の移動推定」
"Habitat network suitability for native fishes in freshwater ecosystems: analysis of fish migration by stable isotope approach"
要旨:  動物による生息地間の移動しやすさは、その個体群の持続可能性を左右する。そのため、生息地ネットワークに関する実証的な知見はとても重要である。しかし、直接観察できない水中を広範囲に移動可能な魚類の生態調査は技術的に難しく、生息地ネットワークの実態には不明な点が多い。このような困難さに対し、安定同位体分析を応用することで一つの突破口が開かれると期待される。生物の安定同位体比は食物連鎖を通じ生育地固有の環境情報を反映するため、動物の出自を解明する有力な天然マーカーとなりうる。本発表では、固有魚を多数有する生態系である琵琶湖とその周囲に点在する付属湖“内湖”をモデルとして、安定同位体分析を利用した湖沼水系における魚類の移動推定手法を紹介する。さらに、魚類の生息地間移動を促進する連絡水路の物理特性を明らかにし、在来魚類の保全に資する好適な生息地ネットワークについて実証データに基づき議論する

参加レポート
修士課程1年 西野寛志
修士課程1年 平野 滋章
修士課程2年 岡崎友輔

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セミナーの記録
 
2011  2010  2009  2008  2007  2006  2005  2004  2003  2002   2001  2000  1999  1998
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