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植物の多様性ゼミ

植物の多様性ゼミ. 静岡大学創造科学技術大学院 岩田 繁英　 D1. 話の流れ. ☆　生物の種の多様性について（ Review ）. ☆　植物の特徴の紹介. ☆　植物の特徴と種の多様性. 　　○ 　栄養塩と生物の種多様性について. ○ 　エンドファイトと植物種の多様性について. ☆　今後の 展望. 話の流れ. ☆　生物の種の多様性について（ Review ）. ☆　植物の特徴の紹介. ☆　植物の特徴と種の多様性. 　　○ 　栄養塩と生物の種多様性について. ○ 　エンドファイトと植物種の多様性について. ☆　今後の展望. 生物の種の多様性について（１）.

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植物の多様性ゼミ

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Presentation Transcript

  1. 植物の多様性ゼミ 静岡大学創造科学技術大学院 岩田 繁英　D1

  2. 話の流れ ☆　生物の種の多様性について（Review） ☆　植物の特徴の紹介 ☆　植物の特徴と種の多様性 　　○ 　栄養塩と生物の種多様性について ○ 　エンドファイトと植物種の多様性について ☆　今後の展望

  3. 話の流れ ☆　生物の種の多様性について（Review） ☆　植物の特徴の紹介 ☆　植物の特徴と種の多様性 　　○ 　栄養塩と生物の種多様性について ○ 　エンドファイトと植物種の多様性について ☆　今後の展望

  4. 生物の種の多様性について（１） • 生物の種多様性を促進する様々な理論 • 　　 ● 密度依存性（Janzen 1970Connell1970） • 　☆Takenaka2006, Iwata(submitted) • ●ニッチ分割（MacArthur 1958） • ● 中立説（Hubbell 1997） • ● 空間構造・移動分散（MacArthur, Levins 1969） • ● 撹乱（Connell 1978, Huston 1979, Kondoh 2001） • ● 非平衡(Connell 1978，Chesson&Warner 1981，Huisman 1999)

  5. 生物の種の多様性について（２） 生物の種多様性を促進する様々な理論 ● 栄養塩の利用　 （Tilman 1982, 1988, Daufresne et al. 2005Iwata et al. 2007） ・栄養等の物質循環を考えたモデル （Yamamuraet aｌ.2001，Miki et al） ● 食物網の中での相互作用 （Abrams1993，Abrams et al.1996) 　　特にエンドファイトと植物の結びつきの中で・・・ 　 ・　捕食者の存在 　　　　（Keith Clay et al . 2005） ・　 形質の変化による効果 (エンドファイトについてはOmachi et al 2001）

  6. 話の流れ ☆　生物の種の多様性について（Review） ☆　植物の特徴の紹介 ☆　植物の特徴と種の多様性 　　○ 　栄養塩と生物の種多様性について ○ 　エンドファイトと植物種の多様性について ☆　今後の展望

  7. 最終消費者 植物の特徴の紹介(１) 二次消費者 一次消費者 生産者 ☆　植物→　固着性である 　　　（繁殖する際　空き地⇒重要） ☆　栄養→　１．光合成による栄養(有機物) 　　　　　　　２．土壌から吸収する栄養(無機物) ☆　生態系の中の生産者 　　消費者にとっても分解者(微生物 　　のような)にとっても必要 ☆ 昆虫等の棲家としての働き 　　○ 食料としてではない上位消費者との関係

  8. 植物の特徴の紹介(２) ☆ 落葉等のリターによる栄養塩循環 　　○ 枯死→　栄養塩に分解 　　○ 周辺環境の物理的環境の改変 ☆ エンドファイト(植物内生菌)と共生関係（にある植物も存在する.） 　　○ 植物は二次代謝物質により対乾性，耐虫性を得る．

  9. 話の流れ ☆　生物の種の多様性について（Review） ☆　植物の特徴の紹介 ☆　植物の特徴と種の多様性 　　○ 　栄養塩と生物の種多様性について ○ 　エンドファイトと植物種の多様性について ☆　今後の展望

  10. 植物の多様性 (1)ー植物の栄養利用の違いを考えてー 一般の植物 　・ 植物の死亡　→　空き地の生成　　・ 植物の定着　→　空き地 植物の栄養の利用 　・　種子生産に栄養塩を利用する 　　　　　　　種子の生産量に影響を与える． 　・　更に種子に含まれる栄養塩量に依存して発芽率が変わる． その意味で 　　　○　種子生産にどれだけの栄養塩量を使うか． 　　　○　単位種子あたりにどれだけの栄養塩が分配されているか 重要な 問題

  11. 植物の多様性 (２)ー植物の栄養利用の違いを考えてー 　　ポイント 　　○　1種類の栄養塩に対して何種類の 　　　　植物が共存することができる？ 　　○　植物の栄養塩の利用方法の違いは 　　　　共存にどのような影響を与えているか？

  12. 植物の多様性 (３)ー植物の栄養利用の違いを考えてー 時刻: t 繁殖βi(αi(x)) 種子 生存 　定着 死亡 δi 時刻: t+1

  13. 植物の多様性 (４)ー植物の繁殖ー 種子 発芽 繁殖 βi(αi(x)) 種 i 種子生産 成長 ・・・ ・・・ αi(x) (1－q）xT S 栄養塩(XT=Xpt-Σαj(x)Pj)

  14. 生き残り 再生産　（繁殖項） ・・・(2) 種 iが時刻tで生産した種子の量 すべての種の種子量

  15. 　　　　　繁殖関数　βi(αi(x)) TYPE　I I TYPE 　I TYPE　III li li 種子を作り始める条件 どんな栄養塩量に対して 少しでも種子を作ることができるのに十分な栄養塩量(α(x))がある場合 一定量以上の種子数を 作るだけの栄養塩(α(x)) がある場合 種子が生成されてその中で発芽する種子の量

  16. 0.04 20 0.05 酸化カリウム 窒素 ミネラル 縦軸・・・発芽率(%) 横軸・・・種子あたりの栄養塩含有量(mg) A bies sachalinensisの種子の発芽率と種子に含まれる栄養量の関係　(Ujiie，1991より)

  17. 結果 ☆ TYPE　I　TYPE II 　○　2種までは共存する (AREA III)3種以上は無理． ☆ Type III 3種以上でも共存する． l2 l2-m2相平面における種２がTYPEIIの場合の各種の生存領域 l2-m2相平面における種２がTYPEIの場合の各種の生存領域

  18. ・・・栄養塩 ｘ TYPE III 数値計算の結果（ 3種　n=3） ・・・種 1 P1 ・・・種 2 P2 ・・・種 3 P3 AREA I AREA V 種3 不利 (m3,l3)=(1,0.5) (m3,l3)=(1.751,0.5) l３ AREA II AREA IV m３ 種3 有利 AREA III (m3,l3)=(2.4,0.5) (m3,l3)=(4,1) (m3,l3)=(4,0.5)

  19. 栄養塩と生物の種多様性についてーまとめー • TYPE IIIの繁殖関数にすると多種が共存するようになる． 　　　⇒栄養利用方法は重要 ○ 2つの資源(空き地と栄養塩)に対して３種が共存できる． • 植物の栄養摂取　 　　⇒　( 利用可能な栄養塩の減少) 　　　・栄養塩が多い状況でたくさんの種子を作れる種→不利 　　　・ちょっとでも少ない種子を作ることができる種　 →有利 ある種にとっての好適，不適な環境が植物の栄養利用による!!

  20. 話の流れ ☆　生物の種の多様性について（Review） ☆　植物の特徴の紹介 ☆　植物の特徴と種の多様性 　　○ 　栄養塩と生物の種多様性について ○ 　エンドファイトと植物種の多様性について ☆　今後の展望

  21. 植物の多種共存－Endophyteを考慮して（1） － ・Endopyte･･･植物と共生関係にある微生物の総称 エンドファイトに感染　→　植物：　耐乾性や耐虫性等の有益な形質を得る　　　 　　一方で，植食者にとって毒となりうるアルカロイド系の物質を生成する． ・　植食者が食べる植物が限定される　→　食物網への影響　 (生態系への影響を示唆Oomachiet al. (2001)) ・　時間をかけて植物とEndopyteが共生関係になる場合もある Epichloë Endophyte : 植物にとっては問題のある病気　(有性生殖) Neotyphodium Endophyte：　植物と共生関係にあるEndophyte　（無性生殖）

  22. 植物の多種共存－Endophyteを考慮して（２） － ポイント 　○　1種類の植物がエンドファイトに感染した　　　　種と感染していない種でどのような条件　　　　で共存できるのか? 　○　植食者を考慮した時に，植物の共存に対　　　　してどのような影響があるのか？

  23. 植物の多種共存－Endophyteを考慮して（３） － エンドファイトに感染していない種i エンドファイトに感染している種i 時刻: t 時刻: t+1 栄養の影響はなし!!

  24. 植物の多種共存－Endophyteを考慮して（４） －

  25. 植物の多種共存－Endophyteを考慮して（５） － 簡単の為に捕食者は常に定常状態(x*>0)にいると仮定する． 内部平衡点の存在条件 内部平衡点の安定条件 内部平衡点が存在　⇒　その点は安定　　（でありそう) (シミュレーションの結果から)　だけれども数学的にはわかっていない．

  26. 植物の多種共存－Endophyteを考慮して（６） － 0.16 捕食者の定常状態での密度x*が増加すれば内部平衡点が出てくる 　　⇒　共存する可能性がでてくる!! ○　捕食者の存在が共存を促進している!!

  27. 植物の多種共存－Endophyteを考慮して（７） － と仮定する． 捕食者いる 捕食者なし Xはすぐに平衡点に向かう状態 エンドファイトに感染した種も生き残ることができる． エンドファイトに感染した種は絶滅する．

  28. 植物の多種共存－Endophyteを考慮して（８） － と仮定する． xはr－1に向かう．r＜1だと絶滅,r>1だとx*は大域的に安定． における各種の占有面積 rが1.16になると　 は生き残ることができるようになる． x*=r－1=0.16

  29. 植物の多種共存－Endophyteを考慮して まとめ－ • エンドファイトを考慮することで2種(エンドファイトに感染しているものとしていないものを区別して)が共存する状況が起こりうる． • エンドファイトと共生している植物が生き残れない状況で　 　　捕食者を入れる　⇒　共存できるようになる (捕食者を媒介とした共存)

  30. 話の流れ ☆　生物の種の多様性について（Review） ☆　植物の特徴の紹介 ☆　植物の特徴と種の多様性 　　○ 　栄養塩と生物の種多様性について ○ 　エンドファイトと植物種の多様性について ☆　今後の展望

  31. 今後の展望 　植物についてより具体的な特徴を考える(理論的に考えられていない特徴) 　　　⇒　種の共存に結びつく事がある 　☆種の多様性や植物自身が環境を変えることもある． 　☆植食者の影響により植物の形質が変化することもある． 　　今後は 　　　　これらの変化が種の多様性にどのような 　　　　影響を与えるか？ 　　が重要(!?)になる．

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