研究者詳細

顔写真

オサダ　ユタカ
長田　穣
Yutaka Osada
所属
高等研究機構変動海洋エコシステム高等研究所　生態複合研究ユニット
職名
准教授
学位

  • 博士（農学）（東京大学）

  • 修士（農学）（東京大学）

経歴 7

  • 2025年4月 ～ 継続中
    東北大学　変動海洋エコシステム高等研究所　准教授

  • 2024年4月 ～ 2025年3月
    東北大学,　変動海洋エコシステム高等研究所　助教

  • 2022年4月 ～ 2024年3月
    東北大学　大学院生命科学研究科 生態発生適応科学専攻　助教

  • 2019年12月 ～ 2022年3月
    水産研究・教育機構　水産資源センター　任期付研究員

  • 2018年4月 ～ 2019年11月
    東北大学　大学院生命科学研究科 生態発生適応科学専攻　助教

  • 2015年4月 ～ 2018年3月
    総合地球環境学研究所　研究基盤国際センター　センター研究員

  • 2014年4月 ～ 2015年3月
    東京大学　大学院農学生命科学研究科　特任研究員

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学歴 1

  • 東京大学　大学院農学生命科学研究科　生圏システム学専攻

    2011年4月 ～ 2014年3月

研究分野 1

  • ライフサイエンス / 生態学、環境学 /

論文 33

  1. Large-scale environmental DNA survey reveals niche axes of a regional coastal fish community

    Yutaka Osada, Masaki Miya, Hitoshi Araki, Hideyuki Doi, Akihide Kasai, Reiji Masuda, Toshifumi Minamoto, Satoquo Seino, Teruhiko Takahara, Satoshi Yamamoto, Hiroki Yamanaka, Mitsuhiro Aizu-Hirano, Keiichi Fukaya, Takehiko Fukuchi, Ryo O. Gotoh, Masakazu Hori, Midori Iida, Tomohito Imaizumi, Tadashi Kajita, Takashi Kanbe, Tanaka Kenta, Yumi Kobayashi, Tomohiko Matsuura, Hiroki Mizumoto, Hiroyuki Motomura, Hiroaki Murakami, Kenji Nohara, Shin-ichiro Oka, Tetsuya Sado, Hiroshi Senou, Koichi Shibukawa, Tomoki Sunobe, Hiroshi Takahashi, Koji Takayama, Katsuhiko Tanaka, Hisashi Yamakawa, Satoru Yokoyama, Seokjin Yoon, Michio Kondoh

    Scientific Reports　16　(1)　2026年2月16日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41598-025-31307-4 　

    eISSN：2045-2322

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    Abstract The concept of the ecological niche, defined as the basic habitat requirements for a species, is central to understanding species geographic distributions and predicting their responses to environmental change. However, identifying the essential niche for large regional communities remains a challenge because niche axes can be “hidden” by the complexity of the underlying ecological processes. Here, applying advanced species distribution modelling to nationwide environmental DNA survey data, we identified hidden niche axes of the Japanese coastal fish community and investigated the response diversity to these axes. Our survey detected 1,220 coastal fish species. The hidden niche axes collectively explained most of the variation in fish biodiversity and revealed five biogeographic boundaries for the regional community. These niches of the Japanese fish community may primarily relate to several processes due to ocean currents, such as environmental filters, transport from source areas and dispersal barriers. We also found that the response diversity to niche axes was positively correlated with species richness, although local communities with particularly high response diversity were geographically biased. A better understanding of the niche axes of the regional ecological community should help to mitigate the loss of biodiversity and ecosystem services caused by ongoing environmental change.

  2. Estimating spatiotemporal reproductive dynamics of fish populations with passive acoustic monitoring: A state-space model approach 査読有り

    Keisuke Ota, Tomonari Akamatsu, Yutaka Osada, Michio Kondoh

    METHODS IN ECOLOGY AND EVOLUTION　2026年1月11日

    DOI： 10.1111/2041-210x.70230 　

    ISSN：2041-210X

    eISSN：2041-2096

  3. Fine-scale reconstruction of pelagic fish migration by iso-logging of eye lens 査読有り

    Jun Matsubayashi, Yutaka Osada, Katsuya Kimura, Yoshinori Aoki, Makoto Okazaki, Tetsuro Senda, Yuya Ueda, Naoto Matsubara, Yuichi Tsuda

    METHODS IN ECOLOGY AND EVOLUTION　17　(1)　77-84　2026年1月

    DOI： 10.1111/2041-210x.70201 　

    ISSN：2041-210X

    eISSN：2041-2096

  4. Quantifying and exploring state-dependent ecological interactions from time series data using Gaussian process regression 査読有り

    Taiju Yukihira, Yutaka Osada, Michio Kondoh

    JOURNAL OF THE ROYAL SOCIETY INTERFACE　22　(228)　2025年7月9日

    DOI： 10.1098/rsif.2025.0154 　

    ISSN：1742-5689

    eISSN：1742-5662

  5. Electrical integrity and week-long oscillation in fungal mycelia 査読有り

    Yu Fukasawa, Daisuke Akai, Takayuki Takehi, Yutaka Osada

    SCIENTIFIC REPORTS　14　(1)　2024年7月6日

    DOI： 10.1038/s41598-024-66223-6 　

    ISSN：2045-2322

  6. Synthetic model ecosystem of 12 cryopreservable microbial species allowing for a noninvasive approach. 国際誌 査読有り

    Kazufumi Hosoda, Shigeto Seno, Naomi Murakami, Hideo Matsuda, Yutaka Osada, Rikuto Kamiura, Michio Kondoh

    Bio Systems　235　105087-105087　2023年11月19日

    DOI： 10.1016/j.biosystems.2023.105087 　

    ISSN：0303-2647

    eISSN：1872-8324

  7. Temperature sensitivity of the interspecific interaction strength of coastal marine fish communities 査読有り

    Masayuki Ushio, Tetsuya Sado, Takehiko Fukuchi, Sachia Sasano, Reiji Masuda, Yutaka Osada, Masaki Miya

    eLife　12　RP85795　2023年7月11日

    出版者・発行元： eLife Sciences Publications, Ltd

    DOI： 10.7554/elife.85795 　

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    The effects of temperature on interaction strengths are important for understanding and forecasting how global climate change impacts marine ecosystems; however, tracking and quantifying interactions of marine fish species is practically difficult especially under field conditions, and thus, how temperature influences their interaction strengths under field conditions remains poorly understood. We herein performed quantitative fish environmental DNA (eDNA) metabarcoding on 550 seawater samples that were collected twice a month from 11 coastal sites for two years in the Boso Peninsula, Japan, and analyzed eDNA monitoring data using nonlinear time-series analytical tools. We detected fish-fish interactions as information flow between eDNA time series, reconstructed interaction networks for the top 50 frequently detected species, and quantified pairwise, fluctuating interaction strengths. Although there was a large variation, water temperature influenced fish-fish interaction strengths. The impact of water temperature on interspecific interaction strengths varied among fish species, suggesting that fish species identity influences the temperature effects on interactions. For example, interaction strengths that Halichoeres tenuispinis and Microcanthus stringatus received strongly increased with water temperature, while those of Engraulis japonicus and Girella punctata decreased with water temperature. An increase in water temperature induced by global climate change may change fish interactions in a complex way, which consequently influences marine community dynamics and stability. Our research demonstrates a practical research framework to study the effects of environmental variables on interaction strengths of marine communities in nature, which would contribute to understanding and predicting natural marine ecosystem dynamics.

  8. Dynamics-based characterization and classification of biodiversity indicators. 国際誌 査読有り

    Yuri Otomo, Reiji Masuda, Yutaka Osada, Kazutaka Kawatsu, Michio Kondoh

    Ecology and evolution　13　(7)　e10271　2023年7月

    DOI： 10.1002/ece3.10271 　

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    Various biodiversity indicators, such as species richness, total abundance, and species diversity indices, have been developed to capture the state of ecological communities over space and time. As biodiversity is a multifaceted concept, it is important to understand the dimension of biodiversity reflected by each indicator for successful conservation and management. Here we utilized the responsiveness of biodiversity indicators' dynamics to environmental changes (i.e., environmental responsiveness) as a signature of the dimension of biodiversity. We present a method for characterizing and classifying biodiversity indicators according to environmental responsiveness and apply the methodology to monitoring data for a marine fish community under intermittent anthropogenic warm water discharge. Our analysis showed that 10 biodiversity indicators can be classified into three super-groups based on the dimension of biodiversity that is reflected. Group I (species richness and community mean of latitudinal center of distribution (cCOD)) showed the greatest robustness to temperature changes; Group II (species diversity and total abundance) showed an abrupt change in the middle of the monitoring period, presumably due to a change in temperature; Group III (species evenness) exhibited the highest sensitivity to environmental changes, including temperature. These results had several ecological implications. First, the responsiveness of species diversity and species evenness to temperature changes might be related to changes in the species abundance distribution. Second, the similar environmental responsiveness of species richness and cCOD implies that fish migration from lower latitudes is a major driver of species compositional changes. The study methodology may be useful in selecting appropriate indicators for efficient biodiversity monitoring.

  9. Reconstruction of a Soil Microbial Network Induced by Stress Temperature 査読有り

    Dailin Yang, Hiromi Kato, Kazutaka Kawatsu, Yutaka Osada, Toyohiro Azuma, Yuji Nagata, Michio Kondoh

    Microbiology Spectrum　10　(5)　2022年10月26日

    出版者・発行元： American Society for Microbiology

    DOI： 10.1128/spectrum.02748-22 　

    eISSN：2165-0497

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    By combining amplicon-based diversity survey with recently developed nonlinear analytical tools, we successfully determined the interaction networks of more than 150 natural soil microbial genera under less or more temperature stress and explored the applicability of the stress gradient hypothesis to soil microbiota, shedding new light on the well-known hypothesis.

  10. Novel robust time series analysis for long-term and short-term prediction 査読有り

    Hiroshi Okamura, Yutaka Osada, Shota Nishijima, Shinto Eguchi

    Scientific Reports　11　(1)　2021年12月

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41598-021-91327-8 　

    eISSN：2045-2322

  11. Diagnosing underdetermination in stable isotope mixing models 査読有り

    Yutaka Osada, Jun Matsubayashi, Ichiro Tayasu

    PLOS ONE　16　(10)　e0257818-e0257818　2021年10月1日

    出版者・発行元： Public Library of Science (PLoS)

    DOI： 10.1371/journal.pone.0257818 　

    eISSN：1932-6203

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    Stable isotope mixing models (SIMMs) provide a powerful methodology for quantifying relative contributions of several sources to a mixture. They are widely used in the fields of ecology, geology, and archaeology. Although SIMMs have been rapidly evolved in the Bayesian framework, the underdetermination of mixing space remains problematic, i.e., the estimated relative contributions are incompletely identifiable. Here we propose a statistical method to quantitatively diagnose underdetermination in Bayesian SIMMs, and demonstrate the applications of our method (named <italic>β</italic>-dependent SIMM) using two motivated examples. Using a simulation example, we showed that the proposed method can rigorously quantify the expected underdetermination (i.e., intervals of <italic>β</italic>-dependent posterior) of relative contributions. Moreover, the application to the published field data highlighted two problematic aspects of the underdetermination: 1) ordinary SIMMs was difficult to quantify underdetermination of each source, and 2) the marginal posterior median was not necessarily consistent with the joint posterior peak in the case of underdetermination. Our study theoretically and numerically confirmed that <italic>β</italic>-dependent SIMMs provide a useful diagnostic tool for the underdetermined mixing problem. In addition to ordinary SIMMs, we recommend reporting the results of <italic>β</italic>-dependent SIMMs to obtain a biologically feasible and sound interpretation from stable isotope data.

  12. Estimating fish population abundance by integrating quantitative data on environmental DNA and hydrodynamic modelling 査読有り

    Keiichi Fukaya, Hiroaki Murakami, Seokjin Yoon, Kenji Minami, Yutaka Osada, Satoshi Yamamoto, Reiji Masuda, Akihide Kasai, Kazushi Miyashita, Toshifumi Minamoto, Michio Kondoh

    Molecular Ecology　30　(13)　3057-3067　2021年7月

    出版者・発行元： Wiley

    DOI： 10.1111/mec.15530 　

    ISSN：0962-1083

    eISSN：1365-294X

  13. Segmental isotope analysis of the vertebral centrum reveals the spatiotemporal population structure of adult Japanese flounder Paralichthys olivaceus in Sendai Bay, Japan 査読有り

    Yoshikazu Kato, Hiroyuki Togashi, Yutaka Kurita, Yutaka Osada, Yosuke Amano, Chikage Yoshimizu, Hiromitsu Kamauchi, Ichiro Tayasu

    Marine Biology　168　(5)　2021年5月

    DOI： 10.1007/s00227-021-03868-1 　

    ISSN：0025-3162

    eISSN：1432-1793

  14. Is harvest size a valid indirect measure of abundance for evaluating the population size of game animals using harvest-based estimation? 査読有り

    Keita Fukasawa, Yutaka Osada, Hayato Iijima

    Wildlife Biology　2020　(4)　2020年12月7日

    出版者・発行元： Wiley

    DOI： 10.2981/wlb.00708 　

    ISSN：0909-6396

  15. A model ecosystem of twelve cryopreservable microbial species allowing for a non-invasive approach

    Kazufumi Hosoda, Shigeto Seno, Naomi Murakami, Hideo Matsuda, Yutaka Osada, Michio Kondoh

    2020年10月23日

    出版者・発行元： Cold Spring Harbor Laboratory

    DOI： 10.1101/2020.10.23.351742 　

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    Abstract We developed a synthetic ecosystem of 12 cryopreservable microbial species with diverse interactions as an experimental “model ecosystem.” We created a machine learning model that noninvasively distinguished the 12 species on micrographs enabling high-throughput measurements. Our synthetic ecosystems maintained a certain diversity for at least six months.

  16. A data-driven approach to complex ecological systems

    116-133　2020年5月14日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1093/oso/9780198824282.003.0008 　

  17. Tracking long-distance migration of marine fishes using compound-specific stable isotope analysis of amino acids. 国際誌 査読有り

    Jun Matsubayashi, Yutaka Osada, Kazuaki Tadokoro, Yoshiyuki Abe, Atsushi Yamaguchi, Kotaro Shirai, Kentaro Honda, Chisato Yoshikawa, Nanako O Ogawa, Naohiko Ohkouchi, Naoto F Ishikawa, Toshi Nagata, Hiroomi Miyamoto, Shigeto Nishino, Ichiro Tayasu

    Ecology letters　2020年3月24日

    DOI： 10.1111/ele.13496 　

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    The long-distance migrations by marine fishes are difficult to track by field observation. Here, we propose a new method to track such migrations using stable nitrogen isotopic composition at the base of the food web (δ15 NBase ), which can be estimated by using compound-specific isotope analysis. δ15 NBase exclusively reflects the δ15 N of nitrate in the ocean at a regional scale and is not affected by the trophic position of sampled organisms. In other words, δ15 NBase allows for direct comparison of isotope ratios between proxy organisms of the isoscape and the target migratory animal. We initially constructed a δ15 NBase isoscape in the northern North Pacific by bulk and compound-specific isotope analyses of copepods (n = 360 and 24, respectively), and then we determined retrospective δ15 NBase values of spawning chum salmon (Oncorhynchus keta) from their vertebral centra (10 sections from each of two salmon). We then estimated the migration routes of chum salmon during their skeletal growth by using a state-space model. Our isotope tracking method successfully reproduced a known chum salmon migration route between the Okhotsk and Bering seas, and our findings suggest the presence of a new migration route to the Bering Sea Shelf during a later growth stage.

  18. Dynamic and synergistic influences of air temperature and rainfall on general flowering in a Bornean lowland tropical forest 査読有り

    Masayuki Ushio, Yutaka Osada, Tomo'omi Kumagai, Tomonori Kume, Runi anak Sylvester Pungga, Tohru Nakashizuka, Takao Itioka, Shoko Sakai

    Ecological Research　35　(1)　17-29　2020年1月

    DOI： 10.1111/1440-1703.12057 　

    ISSN：0912-3814

    eISSN：1440-1703

  19. Organic farming and associated management practices benefit multiple wildlife taxa: A large-scale field study in rice paddy landscapes 査読有り

    Katayama Naoki, Osada Yutaka, Mashiko Miyuki, Baba Yuki G, Tanaka Koichi, Kusumoto Yoshinobu, Okubo Satoru, Ikeda Hiroaki, Natuhara Yosihiro

    JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY　56　(8)　1970-1981　2019年8月

    DOI： 10.1111/1365-2664.13446 　

    ISSN：0021-8901

  20. Estimating range expansion of wildlife from spatial-temporal data in heterogeneous landscapes: a spatially explicit state-space matrix model coupled with an improved numerical integration technique. 査読有り

    Osada, Y, T. Kuriyama, M. Asada, H. Yokomizo, T. Miyashita

    Ecology and Evolution　9　(1)　318-327　2019年1月

    DOI： 10.1002/ece3.4739 　

  21. Disentangling the drivers of invasion spread in a vector-borne tree disease 査読有り

    Osada Yutaka, Yamakita Takehisa, Shoda-Kagaya Etsuko, Liebhold Andrew M, Yamanaka Takehiko

    JOURNAL OF ANIMAL ECOLOGY　87　(6)　1512-1524　2018年11月

    DOI： 10.1111/1365-2656.12884 　

    ISSN：0021-8790

  22. Utility of Nd isotope ratio as a tracer of marine animals: regional variation in coastal seas and causal factors 査読有り

    Yu Saitoh, Takanori Nakano, Ki‐Cheol Shin, Jun Matsubayashi, Yoshikazu Kato, Hiroshi Amakawa, Yutaka Osada, Chikage Yoshimizu, Noboru Okuda, Yosuke Amano, Hiroyuki Togashi, Yutaka Kurita, Ichiro Tayasu

    Ecosphere　9　(8)　2018年8月

    出版者・発行元： Wiley

    DOI： 10.1002/ecs2.2365 　

    ISSN：2150-8925

    eISSN：2150-8925

  23. Using food network unfolding to evaluate food–web complexity in terms of biodiversity: theory and applications 査読有り

    Yoshikazu Kato, Michio Kondoh, Naoto F. Ishikawa, Hiroyuki Togashi, Yukihiro Kohmatsu, Mayumi Yoshimura, Chikage Yoshimizu, Takashi F. Haraguchi, Yutaka Osada, Nobuhito Ohte, Naoko Tokuchi, Noboru Okuda, Takeshi Miki, Ichiro Tayasu

    Ecology Letters　21　(7)　1065-1074　2018年7月1日

    DOI： 10.1111/ele.12973 　

    ISSN：1461-0248 1461-023X

    eISSN：1461-0248

  24. 状態空間モデルへのベイジアンモデル平均の適用： イノシシ個体群の増減要因を探る 招待有り 査読有り

    長田穣, 栗山武夫, 浅田正彦, 横溝裕行, 宮下直

    保全生態学研究　23　(1)　29-38　2018年5月

    DOI： 10.18960/hozen.23.1_29 　

    ISSN：1342-4327

  25. 密度推定に基づいたタヌキに対する外来哺乳類（アライグマ・ハクビシン）の影響 招待有り 査読有り

    栗山武夫, 小井土美香, 長田穣, 浅田正彦, 横溝裕行, 宮下直

    保全生態学研究　23　(1)　9-17　2018年5月

    DOI： 10.18960/hozen.23.1_9 　

  26. Global diurnal and nocturnal parameters of stomatal conductance in woody plants and major crops 査読有り

    Yasutomo Hoshika, Yutaka Osada, Alessandra de Marco, Josep Peñuelas, Elena Paoletti

    Global Ecology and Biogeography　27　(2)　257-275　2018年2月1日

    DOI： 10.1111/geb.12681 　

    ISSN：1466-8238 1466-822X

  27. Incremental analysis of vertebral centra can reconstruct the stable isotope chronology of teleost fishes 査読有り

    Jun Matsubayashi, Yu Saitoh, Yutaka Osada, Yoshitoshi Uehara, Junko Habu, Tsuyoshi Sasaki, Ichiro Tayasu

    METHODS IN ECOLOGY AND EVOLUTION　8　(12)　1755-1763　2017年12月

    DOI： 10.1111/2041-210X.12834 　

    ISSN：2041-210X

    eISSN：2041-2096

  28. The forecasting of menstruation based on a state-space modeling of basal body temperature time series 査読有り

    Keiichi Fukaya, Ai Kawamori, Yutaka Osada, Masumi Kitazawa, Makio Ishiguro

    STATISTICS IN MEDICINE　36　(21)　3361-3379　2017年9月

    DOI： 10.1002/sim.7345 　

    ISSN：0277-6715

    eISSN：1097-0258

  29. Exploring the drivers of wildlife population dynamics from insufficient data by Bayesian model averaging 査読有り

    Yutaka Osada, Takeo Kuriyama, Masahiko Asada, Hiroyuki Yokomizo, Tadashi Miyashita

    POPULATION ECOLOGY　57　(3)　485-493　2015年7月

    DOI： 10.1007/s10144-015-0498-x 　

    ISSN：1438-3896

    eISSN：1438-390X

  30. Dietary Compositions and Their Seasonal Shifts in Japanese Resident Birds, Estimated from the Analysis of Volunteer Monitoring Data 査読有り

    Tetsuro Yoshikawa, Yutaka Osada

    PLOS ONE　10　(2)　2015年2月

    DOI： 10.1371/journal.pone.0119324 　

    ISSN：1932-6203

  31. Habitat connectivity and resident shared predators determine the impact of invasive bullfrogs on native frogs in farm ponds 査読有り

    Takashi Atobe, Yutaka Osada, Hayato Takeda, Misako Kuroe, Tadashi Miyashita

    PROCEEDINGS OF THE ROYAL SOCIETY B-BIOLOGICAL SCIENCES　281　(1786)　2014年7月

    DOI： 10.1098/rspb.2013.2621 　

    ISSN：0962-8452

    eISSN：1471-2954

  32. IsoWeb: A Bayesian Isotope Mixing Model for Diet Analysis of the Whole Food Web 査読有り

    Taku Kadoya, Yutaka Osada, Gaku Takimoto

    PLOS ONE　7　(7)　2012年7月

    DOI： 10.1371/journal.pone.0041057 　

    ISSN：1932-6203

  33. The effect of host web complexity on prey-stealing success in a kleptoparasitic spider mediated by locomotor ability 査読有り

    Yuki G. Baba, Yutaka Osada, Tadashi Miyashita

    ANIMAL BEHAVIOUR　83　(5)　1261-1268　2012年5月

    DOI： 10.1016/j.anbehav.2012.02.019 　

    ISSN：0003-3472

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MISC 35

  1. 淡水植物プランクトン群集におけるカスケードレジームシフト【JST機械翻訳】

    FUKASAWA Riku, KAWATSU Kazutaka, OSADA Yutaka, KONDOH Michio, KONDOH Michio

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　72nd　2025年

  2. 生態学的レジリエンスから見た相利共生系の種数比率

    笠原剛樹, 長田穣, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　72nd　2025年

  3. 時系列データによる状態依存生態学的相互作用の推論のための方程式フリーBayes法【JST機械翻訳】

    YUKIHIRA Taiju, OSADA Yutaka, KONDOH Michio

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　71st　2024年

  4. 環境応答性に基づく生物多様性指標の動力学に基づく特性化【JST機械翻訳】

    OTOMO Yuri, MASUDA Reiji, OSADA Yutaka, KAWATSU Kazutaka, KONDOH Michio

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　71st　2024年

  5. 状況依存性による生物群集指標の分類

    OTOMO Yuri, MASUDA Reiji, OSADA Yutaka, KAWATSU Kazutaka, KONDOH Michio

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　70th　2023年

  6. 文脈依存的な種間相互作用の時系列データからの推定

    行平大樹, 長田穣, 近藤倫生

    個体群生態学会大会プログラム・講演要旨集(Web)　39th　2023年

  7. 環境DNAを用いた河川魚類分布を推定:DNAの動態を考慮した階層ベイズモデリング

    伊藤青葉, 香川裕之, 成田勝, 長田穣, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　69th　2022年

  8. 魚類個体群動態の状況依存性:原発沿岸地域の長期観察データの非線形時系列解析

    大友優里, 益田玲爾, 長田穣, 川津一隆, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　69th　2022年

  9. 環境変動に対する群集動態駆動ルールの反応性:魚類群集観測データの非線形時系列解析

    大友優里, 益田玲爾, 長田穣, 川津一隆, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　68th　2021年

  10. 多地点多種の環境DNAデータを利用した河川魚類の分布推定モデル

    遠藤智也, 香川裕之, 成田勝, 長田穣, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　68th　2021年

  11. 人工生態系を12種微生物でつくったら進化やキーストーン種による確率的現象が見えた

    細田一史, 瀬尾茂人, 村上なおみ, 長田穣, 松田秀雄, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　68th　2021年

  12. 非線形時系列解析から読み解く,群集スケールでの状況依存性

    大友優里, 益田玲爾, 長田穣, 川津一隆, 近藤倫生

    個体群生態学会大会プログラム・講演要旨集(Web)　37th　2021年

  13. 環境DNA用いたを河川の魚類分布の推定:DNAの動態を考慮したモデリング

    伊藤青葉, 香川裕之, 成田勝, 長田穣, 近藤倫生

    個体群生態学会大会プログラム・講演要旨集(Web)　37th　2021年

  14. 実験モデル生態系により生物進化と生態系変化をつなげる

    細田一史, 瀬尾茂人, 村上なおみ, 長田穣, 松田秀雄, 古澤力, 古澤力, 近藤倫生

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web)　44th　2021年

  15. 栄養構造を持つ12種微生物の人工生態系における確率現象

    HOSODA Kazufumi, MURAKAMI Naomi, SENO Shigeto, OSADA Yutaka, MATSUDA Hideo, FURUSAWA Chikara, FURUSAWA Chikara, KONDOH Michio

    生物物理(Web)　60　(Supplement 1-2)　2020年

    ISSN： 1347-4219

  16. 河川の環境DNAデータから魚類分布を推定する

    遠藤智也, 成田勝, 香川裕之, 長田穣, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　67th　2020年

  17. 内浦湾において原発温排水に反応した魚種の特定:非線形時系列解析によるアプローチ

    小杉奏太, 益田玲爾, 長田穣, 川津一隆, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　67th　2020年

  18. 植物プランクトンの変動メカニズムは時間変化するか:分類階級間の比較

    石川佳穂, 池田将平, 一瀬諭, 長田穣, 川津一隆, 京極大助, 古田世子, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　67th　2020年

  19. 魚類群集動態の異常検知:原発温排水サイトにおける長期観測データの解析

    大友優里, 益田玲爾, 長田穣, 川津一隆, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　67th　2020年

  20. 微生物間相互作用の時系列解析

    東豊浩, 加藤広海, 長田穣, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　67th　2020年

  21. もしこんな感じで膨大な数の「モデル実験生態系」の時系列データがオープンだと使いますか?

    細田一史, 村上なおみ, 瀬尾茂人, 長田穣, 松田秀雄, 近藤倫生

    個体群生態学会大会プログラム・講演要旨集(Web)　36th　2020年

  22. 個体群動態の駆動ルールは環境変動にどう反応するか:高浜原発周辺の魚類群集の非線形時系列解析

    大友優里, 益田玲爾, 長田穣, 川津一隆, 近藤倫生

    個体群生態学会大会プログラム・講演要旨集(Web)　36th　2020年

  23. 河川環境DNAの流下を考慮した魚類分布推定モデル

    遠藤智也, 香川裕之, 成田勝, 長田穣, 近藤倫生

    個体群生態学会大会プログラム・講演要旨集(Web)　36th　2020年

  24. 生物進化と生態系変化の制約にモデル人工生態系で迫る

    細田一史, 村上なおみ, 瀬尾茂人, 長田穣, 松田秀雄, 近藤倫生, 古澤力, 古澤力

    日本進化学会大会プログラム・講演要旨集(Web)　22nd　2020年

  25. 琵琶湖におけるプランクトン動態を予測する

    石川佳穂, 池田将平, 一瀬諭, 長田穣, 川津一隆, 京極大助, 古田世子, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　66th　2019年

  26. キーストーン種は時間変化するか?:琵琶湖の植物プランクトン群集を例に

    赤石亮将, 池田将平, 一瀬諭, 長田穣, 川津一隆, 京極大助, 古田世子, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　66th　2019年

  27. 植物プランクトンの変動メカニズムは時間変化するか:分類階級間の比較

    石川佳穂, 池田将平, 一瀬諭, 長田穣, 川津一隆, 京極大助, 古田世子, 近藤倫生

    日本陸水学会大会講演要旨集　84th　2019年

  28. 生態学は生物群集デザインに活用できるか?

    近藤倫生, 東豊浩, 加藤広海, 川津一隆, 長田穣, 永田裕二

    日本生物工学会大会講演要旨集　71st　2019年

  29. 沿岸部の局所温暖化に伴う魚類群集動態の変化

    大友優里, 益田玲爾, 長田穣, 近藤倫生

    個体群生態学会大会プログラム・講演要旨集(Web)　35th　2019年

  30. 相互作用の非線形性と群集動態の安定性:変動する自然生態系における検証

    川津一隆, 長田穣, 石井弓美子, 益田玲爾, 嶋田正和, 近藤倫生

    個体群生態学会大会プログラム・講演要旨集(Web)　35th　2019年

  31. 環境DNA分析による個体数の推定

    深谷肇一, 村上弘章, 尹錫鎭, 南憲吏, 長田穣, 山本哲史, 益田玲爾, 笠井亮秀, 宮下和志, 源利文, 近藤倫生

    日本進化学会大会プログラム・講演要旨集(Web)　21st　2019年

  32. 環境DNAによる個体数・生物量推定の可能性 招待有り

    深谷肇一, 長田穣, 源利文

    海洋と生物　40　(1)　47-53　2018年2月

  33. 群集生態学の限界とデータ駆動型アプローチによる解決

    近藤倫生, 川津一隆, 長田穣, 京極大助, 潮雅之

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　65th　2018年

  34. 生物の共存に果たす密度依存の重要性:非線形時系列解析を用いた動的群集での検証

    川津一隆, 長田穣, 石井弓美子, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　64th　2017年

  35. 安定同位体比データをもちいた補食-被食ネットワークのモデル化 (特集 生態学における統計モデリング)

    角谷 拓, 長田 穣, 瀧本 岳

    統計数理 = Proceedings of the Institute of Statistical Mathematics　64　(1)　77-92　2016年6月

    出版者・発行元： 情報・システム研究機構統計数理研究所

    ISSN： 0912-6112

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共同研究・競争的資金等の研究課題 11

  1. 急速な海洋温暖化が海洋微生物生態系へ及ぼした影響を理解する

    星野 辰彦, 横川 太一, 纐纈 慎也, 萩野 恭子, 長田 穣

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology

    2025年4月1日 ～ 2029年3月31日

  2. 次元削減を用いた生物多様性指標の解析

    長田 穣

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2025年4月1日 ～ 2028年3月31日

  3. アイソスケープを用いた外洋性高次捕食者の回遊経路追跡手法の開発

    松林 順, 吉川 知里, 長田 穣

    2021年4月1日 ～ 2025年3月31日

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    同位体分析に基づく高度回遊性魚類の回遊経路推定手法を確立するため、西部太平洋の広範囲からカツオの炭素・窒素安定同位体比データを収集した。これまでの研究で当該海域の広範囲から様々な体サイズのカツオの同位体データを入手できていたが、南西諸島周辺海域および北緯5度以南の熱帯海域では、サンプル数が不足していた。このため、今年度はこれらの海域を対象として調査船を用いた採捕調査を実施し、それぞれの海域内の複数地点からカツオ稚魚のサンプルを入手した。これらの稚魚サンプルの炭素・窒素安定同位体比を測定し、これまでに入手したデータと合わせて、カツオの炭素・窒素安定同位体比を各個体の体長および捕獲地点・捕獲時点における生物地球化学データを用いて予測する地理統計モデルを構築した。解析の結果、カツオの炭素・窒素安定同位体比のばらつきを高精度で予測するモデルを構築することに成功した。得られたモデルの係数を西部太平洋の広範囲における生物地球化学データに代入することで、当該海域における炭素・窒素安定同位体比の時空間分布の予測地図（アイソスケープ）を構築した。昨年度までは、カツオの炭素・窒素安定同位体比から熱帯・亜熱帯・北太平洋の3海域のどこで栄養を摂取したかを判別するモデルにとどまっていたが、今年度新たに作成したアイソスケープを用いることで、カツオの回遊履歴を緯度経度1度以上の高解像度で予測できる可能性がある。さらに、本モデルでは体長の増加（栄養段階の上昇）に伴う同位体比の変化もモデル化できていることから、バルクの同位体分析のみでも成長による同位体比の変化をキャンセルしたうえで回遊経路を推定することが可能となった。

  4. アイソスケープを用いた外洋性高次捕食者の回遊経路追跡手法の開発

    松林 順, 吉川 知里, 長田 穣

    2021年4月1日 ～ 2025年3月31日

  5. 国際ネットワークによる多元素同位体地図解析手法の開発

    陀安 一郎, 松林 順, 吉川 知里, 申 基チョル, 原口 岳, 長田 穣

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

    研究種目：Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

    研究機関：Research Institute for Humanity and Nature

    2020年10月27日 ～ 2025年3月31日

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    本年度も引き続き、新型コロナ（COVID-19）の状況が厳しく海外渡航は不可能であることから、国内・国外ともに共同研究者とのやりとりはオンラインベースで行い、情報を共有することで研究が進展した。各テーマの課題については以下の通りである。 テーマ１「多元素同位体地図モデリング手法の開発」に関しては、海洋生態系における事例を題材として、複数元素を組み合わせたモデリング手法の検討・開発を行なった。開発した手法を河川水から収集されたデータに適用し、ストロンチウム安定同位体比との相関を考慮して、欠損値の多いネオジムの安定同位体比の予測を行った。その結果、欠損値の少ないストロンチウムの情報を利用することで、ネオジムの同位体地図の予測が改善することが分かった。 テーマ２「陸域生態系の同位体地図解析法の開発」に関しては、陸域における生物移動の推定手段としての複数元素の利用を検討した。対象生物としてシカとし、餌植物としてイネとササを選定した。その結果、イネはササと比較して約4‰高い窒素同位体比、約5‰高い炭素同位体比を示した。また、同一地点で採取されたイネとササの同位体比には相関が見られなかった。これらの結果から当初の仮説通り、シカの移動を推定するうえで炭素窒素安定同位体比は局所的スケールでの移動履歴を示す情報となることが明らかになった。 テーマ３「海洋生態系の同位体地図解析法の開発」に関しては、モデル出力をベースとした地図について、全球窒素同位体モデルへの放射性炭素同位体循環の組み込みに着手した。実測データをベースとした同位体地図を作成するため、NASAの衛星画像に基づく海洋データおよび気象庁が最近発表した海洋二酸化炭素データから放射性炭素同位体比の変動と関連する可能性があるものを抽出し、INLAを用いて海洋の放射性炭素同位体比を予測する時空間モデルを構築した。

  6. 多元素同位体地図および個体履歴保存部位分析を用いた、移動履歴生態学の構築

    陀安 一郎, 松林 順, 宇野 裕美, 申 基チョル, 石川 尚人, 直江 将司, 長田 穣

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Research Institute for Humanity and Nature

    2021年4月5日 ～ 2024年3月31日

  7. 沿岸生態系における構造転換：高度観測と非線形力学系理論に基づく実証アプローチ

    近藤 倫生, 川津 一隆, 山川 央, 益田 玲爾, 田中 健太, 長田 穣, 岩崎 藍子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    研究機関：Tohoku University

    2019年6月26日 ～ 2024年3月31日

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    全国の多地点で高頻度の環境DNAメタバーコーディングを利用した魚類相調査を実施する観測網ANEMONEの稼働を軌道に乗せることができた。観測サイト数は当初計画より増加して現在では77を数え、魚類を対象とした毎週から毎月の高頻度観測を実施している。また、従来の大学や国研による観測に加えて、市民連携観測や企業・自治体と連携した調査も実施されるようになり、本研究推進に求められる多種時系列データの蓄積も進んでいる。改訂された環境DNAメタバーコーディングパイプラインClaidentを実装したデータベースの構築もほぼ完成し、2022年6月には公開予定である。データ解析については、環境DNA時系列データに適用する事で種間相互作用を検出するための因果推論手法UICが、Rプログラムで利用可能なrUICパッケージとして公開された。さらに、環境DNA観測データや開発されたデータ解析手法を活用した実データ解析も進んでいる。非線形時系列解析の一手法S-mapを拡張、時系列データから種間相互作用を超高精度・ノイズ頑健に推定する手法LMDrを開発した。原子力発電所の停止と再稼働に伴って水温変化の生じた内浦湾での魚類観測データに基づいて、(1)群集指標の変動ルールの状況依存性を明らかにした研究、(2)個体数変動の状況依存性を種間で比較した研究を実施し、現在、投稿論文としてまとめている。このほかにも以下の研究実績を得た。塩化ベンザルコニウムを利用した環境DNAの保存の有効性確認に関する研究。魚種数と魚種ごとの環境DNAの検出量の関係を水槽実験により検証した研究。気仙沼舞根湾の堆積物のコアから環境DNAを抽出し，津波直後にクラゲの大量発生が生じていたことを定量的に示した研究。野外でのクロダイ出現状況と環境DNA検出量の一致を確認した研究。環境DNA放出量の個体間変動を明らかにした水槽実験研究。

  8. 生態系機能に対する普遍的な生物多様性効果の検証

    長田 穣

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    研究種目：Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    研究機関：Fisheries Research and Education Agency

    2021年4月 ～ 2024年3月

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    「生物多様性が高い生態系ほど人類にとって有益な機能を安定して発揮する」ことは国連ミレニアム生態系評価など多くの生態系管理の前提とされる重要な理論予測である。本研究では、この理論予測を複雑な相互作用をもつ群集に適用できる拡張し、野外データを用いて拡張した理論予測を実証することを目的とする。今年度は、まず昨年度までに考案した理論予測を拡張するとともに論文を作成した。また、野外データから理論予測を実証するための準備として、ノイズ頑健な因果推定法を開発し、パッケージを公開した。実証用のデータとして、北日本太平洋岸沖の魚類群集と実験水田の微生物群集を使用する承諾を得た。

  9. 多様な生物群集で成り立つ「生物多様性と生態系機能」理論の予測と検証

    長田 穣

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    研究種目：Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    2018年4月 ～ 2021年3月

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    生態系は多種多様な生物を通して、食料資源の生産、有害物質の分解、大気・水環境の維持、自然災害の緩和など多くの機能を人類に提供している。生態学や環境学の分野では、生態系がもつ機能（生態系機能）を安定的に維持する機構を解明することが最大の研究課題のひとつとなっている。なかでも、この二十年とりわけ多くの関心が払われてきたのが生物多様性と生態系機能の関係性（Biodiversity and Ecosystem Functioning; B-EF）である。しかしながら、これまでの理論研究では競争系や３栄養段階系といった単純な系にのみ限定してB-EF関係性が議論されており、より複雑な生物群集で成り立つB-EF関係性は明らかになっていない。本研究課題では、より広い多様な生態系で成り立つ B-EF 関係性を明らかにするために一般的な生物間相互作用理論に基づくB-EF関係性を明らかにすることを目的とする。初年度は理論を解く際に保存近似を用いていたが、今年度は数理的な工夫を行ったことでB-EF関係性を解析的に解くことに成功した。その結果、生物群集の多様性や複雑性（結合度・相互作用強度）と生態系機能の関係性は、注目する機能におけるサンプリング効果（群集内の種数の増加によって機能を発揮する種が増加する効果）の有無や、群集に含まれる正の相互作用と負の相互作用の割合によって変化することが予測された。また、Mayの複雑性-安定性の理論との興味深い関係性も明らかになった。

  10. 空間明示モデルによる複数種の哺乳類を統合した管理戦略の構築

    横溝 裕行, 宮下 直, 鈴木 牧, 浅田 正彦, 栗山 武夫, 長田 穣

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：National Institute for Environmental Studies

    2013年4月1日 ～ 2016年3月31日

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    近年日本各地で増加しているシカ、イノシシ（在来種）、アライグマ（外来種）の個体群の成長率や分布域の拡大、農作物の被害を空間明示的に予測し、哺乳類３種の費用対効果の高い管理戦略を探索し、その結果を行政に提示することを目的として研究を行った。事例研究として房総半島の哺乳類の最適管理を導出した。具体的には、ベイズ推定モデルにより精度の高い個体群動態や被害の予測を行うとともに、限られた予算や人的資源を複数種に最適配分する管理戦略を明らかにした。

  11. 野生生物の分布拡大を予測する汎用的な統計モデルの開発とその適用

    長田 穣

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究種目：Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究機関：The University of Tokyo

    2012年 ～ 2013年

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    本研究では、主に以下の二つの目的をもって行っている。 ①野生動物の分布拡大を予測するための汎用的な統計モデルの開発 ②モデルの予測に基づいた千葉県房総半島での最適管理戦略の導出 ③外来感染症(口蹄疫等)のパンデミックにおける初期侵入地域の影響の評価 野生動物の管理には細かい空間スケールで生物の分布拡大を予測することが必要とされている。しかし、これまでは、①生物の移動に影響する環境異質性を考慮することが困難、②野外データが疎ら、③非常に多くの計算量が必要、等の理由から、そのような予測を行うことのできる統計モデルはほとんど検討されてこなかった。本研究では、生物の移動分散のモデル化を工夫し、最新の統計手法を利用することで、上記の問題の解決に取り組んだ。また、本研究で開発した統計モデルの推定をもとに、害獣となっているニホンジカの最適な管理戦略の導出や外来感染症のパンデミックに関する評価にも取り組んだ。昨年度は、一昨年度推定したパラメータにもとづき、口蹄疫など外来感染症のパンデミック(大流行)が起こりやすい初期侵入地域の条件を評価した。本研究の結果から、パンデミックが起こる地域は、今まで知られてきた「野生生物の個体数の多い地城」だけでなく「野生生物が移出しやすい環境をもつ地域」であることが明らかになった。特に重要なことは、両条件のそろった地域でパンデミックが起こる確率が跳ね上がることである。本研究の成果は未発表だが、今後原著論文を執筆し国際誌へ投稿する。 また一昨年度に引き続き、統計モデルのアルゴリズム部分の改良に努めた。最新の推定アルゴリズムのひとつであるDREAM (Differential Evolution Adaptive Metropolis)法を用いることで、パラメータ推定の安定性の向上に成功した。

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担当経験のある科目(授業) 6

  1. 統計生態学　東京大学

  2. 統計生態学　東京大学

  3. 生物学特選科目I　東北大学

  4. 生物学特選科目I　東北大学

  5. 生態統計学　東京大学

  6. 生態統計学　東京大学

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