[論文レビュー] What causes the increase in aggregation as a parasite moves up a food chain?

R. J. G. Lester, R. McVinish|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2016

Parasite Biology and Host Interactions参考文献 35被引用数 14

ひとこと要約

本研究では、100件以上の研究から得られた実証データと確率的モデルを通じて、感染した被捕食者からの蓄積的曝露によって、魚類の捕食者における寄生虫の集積が増加することを示している。モデルは、捕食者レベルの集積が、単に被食者における寄生虫の蓄積に起因することを明らかにし、年齢に伴う摂食行動の変化が過分散をさらに強化することを示している。

ABSTRACT

General laws in ecological parasitology are scarce. Here we evaluate data published by over 100 authors to determine whether the number of hosts in a life cycle is associated with the degree of aggregation of fish parasites at different stages. Parasite species were grouped taxonomically to produce 20 or more data points per group as far as possible. Most parasites that remained at one trophic level were less aggregated than those that had passed up a food chain. We use a stochastic model to show that high parasite overdispersion in predators can be solely the result of the accumulation of parasites in their prey. The model is further developed to show that a change in the predators feeding behaviour with age may further increase parasite aggregation.

研究の動機と目的

• 魚類の宿主における栄養段階が上行するにつれて寄生虫の集積が増加するかどうかを調査すること。
• 食物連鎖に沿って寄生虫が上行することにより、過分散が増加する要因となるかどうかを特定すること。
• 捕食者における集積の増加を説明するメカニズム的基盤を解明するための確率的モデルを開発すること。
• 年齢に伴う捕食者の摂食行動の変化が、寄生虫集積レベルに与える影響を評価すること。

提案手法

• 水生寄生虫に関する300件を超える出版済み研究から、分散および平均強度のデータを収集・分析した。
• 標準化された平均宿主あたり10個の寄生虫における分散指数を推定するために、テイラーの法則を適用した。
• 捕食者が感染した被食者を摂食するプロセスを想定した確率的モデルを構築した。このモデルでは、集団構造が一定で、免疫反応がないものとした。
• 時間に依存する感染率と摂食行動の変化を導入し、年齢に伴う寄生虫蓄積の変化をモデル化した。
• 数学的解析により、寄生虫負担の平均と分散の関係を導出し、時間とともに分散が減少しないことを示した。
• 感染率が時間とともに増加する場合、特に摂食行動が非定常的である場合には、分散比（分散/平均）が増加することを証明した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 栄養段階と魚類における寄生虫集積の程度の間には一般的な関連性があるか？
• RQ2 捕食者における寄生虫集積の増加は、感染した被食者からの寄生虫蓄積によってのみ説明可能か？
• RQ3 捕食者の摂食行動が年齢とともに変化する場合、寄生虫集積の程度にどのような影響を与えるか？
• RQ4 捕食者の寄生虫負担において、時間の経過とともに過分散が増加するための数学的条件は何か？
• RQ5 蓄積的曝露と行動的シフトの下で、分散指数が1を超える条件は何か？

主な発見

• 食物連鎖に沿って上行する寄生虫種は、単一の栄養段階に留まる種よりも顕著に高い集積度を示す。
• 確率的モデルは、捕食者における高い寄生虫の過分散が、感染した被食者からの寄生虫蓄積によって完全に説明可能であることを示している。
• 捕食者の摂食行動が年齢とともに変化する（例：摂食量や曝露の増加）場合、モデルは寄生虫集積のさらなる増加を予測する。
• 捕食者において、分散比（分散/平均）は時間の経過とともに増加し、その増加率は時間に依存する感染率に依存する。
• モデルは、分散比が時間とともに減少しないことを証明しており、感染率が上昇する場合には厳密に増加することが示され、観察された集積の背後にあるメカニズムを確認した。
• 感染率が一定である場合にのみ分散比が等しくなる。そうでない場合、感染率の上昇に伴い過分散が増大し、これは実証観察と整合的である。