大陸における相互作用率は海洋島の種多様性に本当に影響を与えるのか？：統計分析の再考

Основні поняття

大陸における共生生物の割合と海洋島の種数の関係についての従来の研究で報告された有意な影響は、統計分析における欠陥、特に共生生物の割合の予測における誤差と非線形効果の考慮不足によって生じた可能性があり、再分析の結果、その影響は認められない。

Анотація

大陸の共生率と海洋島の種多様性の関係に関する研究の再検証

本稿は、Delavauxら（2024）によって発表された、大陸における共生生物の割合と海洋島の種数の関係に関する研究に対する批評的な分析を提供するものである。Delavauxらは、共生生物が特定の相互作用パートナーを必要とするため、海洋島への定着が難しく、その結果、共生生物の割合が高い熱帯地域ほど、海洋島の緯度による多様性勾配（LDG）が弱くなると主張した。

しかし、PichlerとHarigは、Delavauxらの分析に用いられた統計的手法に疑問を呈し、再分析を行った。

問題点1：共生生物の割合の予測における問題点

Delavauxらは、共生生物の割合を予測するために、緯度のみを予測因子とする一般化加法モデル（GAM）を用いた。しかし、このモデルは、共生生物の割合の空間的なばらつきを十分に説明できておらず、予測精度が低かった（R2 = 0.141）。PichlerとHarigは、緯度と経度の両方を予測因子とするランダムフォレストモデルを用いることで、予測精度が大幅に向上することを示した（R2 = 0.389）。

問題点2：非線形効果の無視

Delavauxらは、すべての予測因子に対して線形効果を仮定した重回帰分析を用いた。しかし、残差分析の結果、非線形性が示唆された。PichlerとHarigは、共生生物の割合と緯度が非線形的に相関しているため、緯度の非線形効果を無視することで、共生生物の割合に擬似的な影響が生じている可能性を指摘した。

再分析の結果

PichlerとHarigは、非線形効果を考慮した一般化加法モデル（GAM）を用いて再分析を行った結果、共生生物の割合の有意な影響は認められなかった。また、島における共生生物の割合と対応する大陸の共生生物の割合に体系的な違いは認められなかった。

結論

PichlerとHarigは、Delavauxらの研究で報告された共生生物の割合の有意な影響は、統計分析における欠陥によって生じた可能性が高いと結論づけた。彼らの再分析の結果、共生生物の割合と海洋島の種数の間に強い関係があるという説得力のある統計的証拠は得られなかった。

本稿の意義

本稿は、科学的研究における統計分析の重要性を強調するものである。特に、生態学や生物地理学などの分野では、空間的なデータの分析において、非線形効果を考慮することが不可欠である。

Статистика

共生生物の割合を予測する際に、緯度のみを予測因子とする一般化加法モデル（GAM）を用いた場合のR2は0.141であった。
緯度と経度の両方を予測因子とするランダムフォレストモデルを用いることで、予測精度が大幅に向上し、R2は0.389となった。

Цитати

「大陸における共生生物の割合が高い熱帯地域ほど、海洋島の緯度による多様性勾配（LDG）が弱くなる。」（Delavaux et al., 2024）
「共生生物の割合と海洋島の種数の間に強い関係があるという説得力のある統計的証拠は得られなかった。」（Pichler & Harig, 本稿）

Ключові висновки, отримані з

Is there a robust effect of mainland mutualism rates on species richness of oceanic islands?

by Maximilian P... о arxiv.org 11-25-2024

https://arxiv.org/pdf/2411.15105.pdf

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島の面積や孤立度、環境要因など、他の要因が海洋島の種多様性に与える影響はどうだろうか？

島の面積、孤立度、環境要因は、海洋島の種多様性に大きな影響を与える主要な要因として、島嶼生物地理学において広く認識されています。

島の面積: 面積が広い島ほど、より多様な生息環境を提供できるため、多くの種を収容できます。また、面積が大きいほど、絶滅のリスクも低下します。これは、個体群サイズが大きくなり、環境変動に対する抵抗力が高まるためです。
孤立度: 孤立した島ほど、大陸からの種の移住が少なく、種多様性が低くなる傾向があります。これは、島への到達が困難であるため、新しい種が定着する確率が低くなるためです。一方、孤立した島では、独自の進化を遂げた固有種が生息していることもあります。
環境要因: 気候（気温、降水量など）、土壌の質、標高、海流などは、島の環境を形作り、生息可能な種を制限します。例えば、熱帯の島は一般的に種多様性が高く、寒冷な島や乾燥した島は種多様性が低い傾向があります。
これらの要因は相互に関連し合い、複雑に島の種多様性に影響を与えます。例えば、面積の小さい島は、環境変動の影響を受けやすく、孤立度が高い場合は、種の移住が制限されるため、種多様性が著しく低下する可能性があります。
上記の要因に加えて、競争、捕食、共生などの生物学的相互作用も、島の種多様性を形作る上で重要な役割を果たします。

共生関係のタイプや強さによって、島への定着成功率に違いはあるのだろうか？

共生関係のタイプや強さによって、島への定着成功率に違いが生じる可能性は高いと考えられます。

共生関係のタイプ: 相利共生、片利共生、寄生など、共生関係には様々なタイプが存在します。それぞれのタイプにおいて、パートナー種への依存度が異なります。例えば、相利共生関係にある種は、互いに生存のために必須な関係であるため、島への定着には、両方の種が同時に移住する必要があります。一方、片利共生関係にある種は、パートナー種への依存度が低いため、単独で島に定着できる可能性があります。
共生関係の強さ: 共生関係の強さは、パートナー種間の依存度によって異なります。強固な共生関係にある種は、パートナー種が存在しない環境では生存が困難なため、島への定着には、パートナー種との同時移住が必須となります。一方、緩やかな共生関係にある種は、パートナー種が存在しなくても生存できる可能性があるため、単独で島に定着できる可能性が高まります。
これらのことから、島への定着成功率は、共生関係のタイプや強さによって異なり、パートナー種への依存度が高いほど、定着が困難になる可能性が高いと考えられます。
さらに、島嶼環境特有の要因も、共生関係の定着成功率に影響を与える可能性があります。例えば、島では、パートナー種の密度が低いため、共生関係を維持することが困難になる場合があります。また、島嶼環境に適応した競争種や捕食者が存在する場合、共生関係にある種は、大陸よりも厳しい環境にさらされる可能性があります。

もし地球全体の環境が変化し、共生関係の分布パターンが変化したら、島の生物多様性にどのような影響が及ぶだろうか？

地球全体の環境変化は、共生関係の分布パターンに影響を与え、ひいては島の生物多様性に大きな変化をもたらす可能性があります。

共生関係の崩壊: 気温上昇や海洋酸性化などの環境変化は、共生関係を維持するために必要な特定の条件を変化させる可能性があります。その結果、共生関係が崩壊し、パートナー種に依存していた種は、絶滅のリスクが高まります。特に、島嶼環境では、代替となるパートナー種を見つけることが困難なため、共生関係の崩壊は、島の生物多様性に深刻な影響を与える可能性があります。
新たな共生関係の出現: 環境変化は、新たな共生関係の出現を促進する可能性もあります。例えば、気候変動によって分布域が変化した種同士が出会い、新たな共生関係を築く可能性があります。このような新たな共生関係は、島の生態系に新たなニッチを生み出し、生物多様性を増加させる可能性があります。
間接的な影響: 環境変化は、共生関係を介して、間接的に島の生物多様性に影響を与える可能性もあります。例えば、気候変動によって、特定の植物種と共生関係にある送粉者が減少した場合、その植物種の繁殖成功率が低下し、個体数が減少する可能性があります。その結果、その植物種を餌としていた昆虫や、その植物種を住処としていた動物など、他の生物にも影響が及び、島の生態系全体に波及する可能性があります。
地球全体の環境変化が島の生物多様性に与える影響は、共生関係の複雑さによって予測が困難な側面もあります。しかし、共生関係は、多くの生態系において重要な役割を果たしているため、その変化は、島の生物多様性に大きな影響を与える可能性があることを認識しておく必要があります。