共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 植物群集の空間分布構造と物質循環機能との関係解析
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 農業環境技術研究所
研究代表者／職名 上席研究員
研究代表者／氏名 横沢正幸

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 廣田充 筑波大生命環境 准教授

2

 中河嘉明 筑波大生命環境 大学院生

3

 原登志彦 北大低温研

研究目的 植物群集は、それを取り巻く環境および構成個体間との相互作用によって時間的空間的に変化し、群集の内部構造および空間構造が創発される。一方、群集内部では個体の生長、枯死、定着過程を通じて炭素や水などの物質循環が起きている。本研究は、植物群集の空間分布パターンとその群集が持つ物質循環の機能との関係を解明することを目的とする。
　　
研究内容・成果 　大雪山で測定された植物個体群のサイズ構造、個体の空間配置に関するセンサスデータにもとづいて、空間分布パターンと生長ならびに枯死過程との関係を解析した。その結果の概要は以下のとおり。

1）実測データに基づいて個体ベースモデルによる解析を行った結果、劣位種の個体ほど、個体間の競争効果により空間配置は集中化するという結果が得られた。具体的には、優位種の周りに劣位種が集中分布することが示された。これは個体間競争のみによってそのような空間分布が形成され得ることを示した点で新たな発見である（種子散布や非生物的環境の不均質性などによる説明はよくある）。この事象は、これまで実測データに基づいてある程度示唆されていたが、そのメカニズムは明確ではなかった。また、従来の研究では、同種が集中分布した群集における機能（共存の促進など）が主に主張されていたが、本研究結果では、異種間集中分布が重要であることを示した。
　以上の結果により、個体の空間配置が個体のサイズ、種の豊富さが一つの要因（異種間競争における優劣）を介して形成されることが示されたことから、物質循環の定量的評価には、個体間競争過程の適切な取り込みが、プロセスの解明や定量的予測に重要であると考えられる。具体的な物質動態と個体群動態との定量化は今後の課題である。なお、種の豊富さについては、競争だけでなく、その種の種子散布量にも大きく依存しているため、相関関係が乱れる（劣位種でも個体数が多いといった）ケースも存在し、条件付きの相関関係であることに注意が必要である。

2）個体の空間配置が種間・種内の個体間競争のあり方（種間競争の強さ）にどのような影響を与えているかを調べた。個体群・群集などの複雑系では、このような因果のフィードバックは重要な意味を持っている。このようなフィードバックによって群集内の構造が自己組織化される。解析の結果、対象林分におけるエゾマツ―トドマツ個体群では、トドマツからエゾマツへの負の影響は検出されたが、逆に、エゾマツからトドマツへの負の影響は見いだせなかった。これは、トドマツがエゾマツの個体間競争強度分布の谷部（CiS: Competition induced Shelter)に存在するため、種間の競争が非対称になるためと考えられた。すなわち、異種個体間の集中分布には非対称性があり、集中し合っている2種には、集まる個体種と、集まられる種個体の区別があることが示された。このように、異種間個体間競争によって形成された個体の空間分布は、異種間競争における優劣関係を是正する（平等化する）働き（生態学的機能）があると考えられた。そして、この機能は物質循環過程の時間発展に大きな影響を及ぼすと考えられる。
　　
成果となる論文・学会発表等 中河嘉明、横沢正幸、原登志彦：植物個体群における競争ネットワークの構造解析、京都大学数理解析研究所考究録、1704， 68-75， 2010
中河嘉明、横沢正幸、原登志彦：非対称な密度依存と亜寒帯林の多種共存、日本生態学会第58回全国大会、2011年3月10日
横沢正幸、中河嘉明、原登志彦：植物個体群における個体間競争の時空間ネットワーク解析、日本物理学会第66回年次大会、2011年3月28日