微小なノイズがもたらす進化への大きなインパクトに関する理論的研究

小噪声对进化影响大的理论研究

基本信息

批准号：
09J01131
负责人：
上原隆司
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Shizuoka University (2011)The Graduate University for Advanced Studies (2009-2010)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

群れを作る動物で、どのような場合に群れ個体間で協力して外敵を追い払うのかを調べるため、進化ゲーム理論やコンピュータシミュレーションを用いて解析を行った。2対1の状況で個体の強さが異なるときに、勝ち取った資源をグループメンバー間で均等に分け合う時にはペアの力がほどほどに釣り合っている時に協力が起こるが、強い方が多く分け前をもらえる状況では弱い方の協力が得られにくく、協力が起こるための条件がよりシビアになることが分かった。一方で努力量に応じて分け前が増える時には、弱いペアからの協力が得られやすく、ほとんど単一で敵に対峙する状況が生まれないことも分かった。同一空間に棲息する個体間では資源の奪い合いが生じ、その結果個体間でのサイズ差が生じることがある。特に魚類では1個体だけ大きくなったり、等間隔サイズが維持されたりなど、様々なサイズ構造が現れる。これを理解するために個体間での餌獲得競争とサイズ成長を組み合わせたシミュレーションモデルを構築し、個体間での攻撃の構造とその結果生じるサイズ構造との関係を調べた。結果、各個体が同様な成長を見せる場合、一個体だけが大きくなる場合、等間隔サイズが維持される場合の3つが現れることが分かったが、特に等間隔サイズは上位の者が自分より下位の者をいじめる「弱い者いじめ」によって起こる可能性があると分かった。またサツマイモの害虫であるアリモドキゾウムシのフェロモントラップの有効範囲を拡散モデルを用いて推定した。これまでフェロモントラップの有効範囲は数十メートルと推定されてきたが、狭い実験場を用いたにもかかわらず実験での捕獲率は低く、本当にそのように広い有効範囲の推定値が正しいのかは疑問である。アリモドキゾウムシのオスの一部がまれに一日に数百メートルも飛んで移動することもあることを考慮した結果、フェロモントラップの有効範囲はもっと狭いと予想された。

我们利用进化博弈论和计算机模拟进行了分析，以调查群体中的动物何时合作驱赶捕食者。在二对一的情况下，个体的力量不同，而赢得的资源在群体成员之间平均分配时，当两人的力量适度平衡时，就会发生合作，但会出现实力较强的一方获得更多份额的情况。这种情况下，很难获得弱势方的合作，合作的条件也变得更加严峻。另一方面，人们还发现，当份额根据努力程度而增加时，更容易获得较弱的搭档的合作，几乎不存在单人单独面对敌人的情况。生活在同一空间的个体争夺资源，这可能会导致个体之间的体型差异。特别是，鱼类表现出多种尺寸结构，例如只有一个个体变大，或保持均匀间隔的尺寸。为了理解这一点，我们构建了一个模拟模型，将个体之间的食物竞争和体型增长结合起来，并研究了个体之间的攻击结构与由此产生的体型结构之间的关系。结果发现，会出现三种情况：当每个个体表现出相似的生长时，当只有一个个体变大时，以及当保持均匀间隔尺寸时。特别是，当涉及均匀间隔尺寸时，那些高于一的个体人们发现，这种情况可能是由于“欺凌弱者”而导致的，其中包括欺凌他人。我们还使用扩散模型估计了甘薯象甲虫（甘薯害虫）的信息素诱捕器的有效范围。到目前为止，信息素陷阱的有效范围被估计为数十米，但尽管实验场地较小，但实验中的捕获率较低，而且尚不清楚如此宽的有效范围估计是否真的正确。对此表示怀疑。考虑到一些雄性象鼻虫在极少数情况下每天可以飞行数百米，信息素陷阱的有效范围预计会窄得多。