第三者を介した間接的な相互作用は、直接的な種間関係からは予期できない「敵の敵は味方」のような結果を引き起こすことがあります。特に複雑なネットワークでは、膨大な数になる間接効果が撹乱の影響を予測困難にすると考えられてきました。しかしながら、このネットワーク不確定性がどのような生態系で生じるかについてはほとんど分かっていませんでした。
　東北大学大学院生命科学研究科の川津一隆助教は、ランダム行列理論^（注１）と呼ばれる数学理論を用い、多様な種間関係のバランスが不確定性を創発する鍵であることを世界で初めて示しました。具体的には、不確定性は上位捕食者が卓越する食物網で一般的なのに対し、従来の予測に反して競争/協力関係を多く擁する群集では起こりにくいことを明らかにしました。
　本研究で提示した撹乱に対する生態系応答の予測可能条件は、生物多様性の保全に重要な示唆を与えるほか、結果から因果関係を推定するネットワーク逆同定にも応用でき、医学など他分野への発展も期待されます。
　本研究の成果は、2024年6月27日付で科学誌 Proceedings of the National Academy of Sciences にオンライン出版されました。

 

 

 

 

【用語説明】

注1.    ランダム行列理論
　成分がランダムな値を取る行列を研究する数学の一分野。群集生態学では、群集行列の各要素がある確率分布に従うと仮定し、その統計的性質に基づいて生態系の安定性や侵入種が群集に与える影響の解析に用いられます。
 

 

【論文情報】
Kazutaka Kawatsu (2024) Unraveling emergent network indeterminacy in complex ecosystems: a random matrix approach. Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.2322939121
URL: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2322939121

 

 

 

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