Impacts of reduction of primary production on ecosystems in mass extinction events

大规模灭绝事件中初级生产减少对生态系统的影响

• 批准号: 21K06355
• 负责人: 吉田 勝彦
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institute for Environmental Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06355/
• 关键词: シミュレーション; 生態系モデル; 進化; 飢餓状態への反応; 生態系の時間変化; 物質循環; 再現能力; 生態系進化モデル; 大量絶滅; 一次生産量; 絶滅生物の選択性; 飢餓状態への生物の反応

Yoshida et al. (2019)で開発した生態系モデル（生態系の物質循環を精密に再現する数理モデル）を基盤として、生物の進化過程を導入し、生態系の物質循環と進化過程を同時に再現できる“生態系物質循環進化モデル”の予測能力を確認するため、実際の生態系を対象としたシミュレーションによって挙動解析を行った。その結果、生態系進化の初期に出現した生物の性質によって、生態系の時間変化の様相が影響を受けることが明らかとなった。この成果を論文にまとめ、学術誌に投稿した。生物は餌不足に直面したときの生物の反応は、代謝を落として体内に蓄えられているグリコーゲンを消費するフェーズ1，さらに代謝を落として脂肪の酸化とタンパク質の分解を行って生命活動を維持するフェーズ2、タンパク質の分解が初期の30％から50％に達すると重要な組織の機能が損なわれて死に至るフェーズ3の3段階を経ることが知られている。それぞれのフェーズの長さと、代謝の低下の程度は生物の分類群によって、また、それぞれの種の生活史の中に餌不足の期間が含まれるかどうかによって様々な変異を持つことが知られている。このような反応様式と、それぞれのフェーズの長さが種によって異なり、さらにそれが進化過程で変化しうるプロセスをYoshida (2008)で開発していた食物網進化モデルと本研究で開発した生態系物質循環進化モデルに組み込んだ二つの生態系モデルを開発した。このモデルに基づいたシミュレーションを行って、絶滅のパターンについての解析を進めている。

基于Yoshida等人（2019）提出的生态系统模型（精确再现生态系统物质循环的数学模型），我们引入了生物体的进化过程，同时再现了生态系统的物质循环和进化过程。为了证实“生态系统物质循环演化模型”的预测能力，我们通过对实际生态系统的模拟来分析其行为。结果，很明显，生态系统随时间变化的各个方面受到生态系统进化早期阶段出现的生物特征的影响。结果被汇编成一篇论文并提交给学术期刊。当生物体面临食物缺乏时，其反应是第一阶段，即减慢新陈代谢，消耗体内储存的糖原，然后减慢新陈代谢，氧化脂肪、分解蛋白质，以维持生命活动。众所周知，人体会经历三个阶段：第二阶段，蛋白质降解从最初的30%达到50%；第三阶段，重要组织功能受损并发生死亡。已知每个阶段的长度和代谢下降的程度取决于生物体的分类群以及每个物种的生活史是否包括食物短缺时期。吉田（2008）开发的食物网演化模型和本研究中开发的生态系统是基于吉田（2008）开发的食物网演化模型和生态系统，其中这种反应模式和每个阶段的长度根据不同的条件而不同。物种，以及它在进化过程中如何变化。我们开发了两个生态系统模型，并将其纳入物质循环进化模型。我们正在基于这个模型进行模拟来分析灭绝模式。