●湖の透明度について

 浅く冨栄養な湖沼ではその透明度の安定状態が一つではなく、透明な状態と非透明な状態が何らかの要因によって急激にもう一方の状態にシフトするような例が広く知られている。(Table 1.1)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

●底生植物の働き

 底生植物の存在は透明度を上昇させる働きと、その透明状態を維持する働きをもつとされている。
その効果として以下のようなものが挙げられている。

• Nutrient limitation (Van Donk et al.,1993; Timms and Moss,1984;他)
植物プランクトンの利用している栄養塩を横取りし、成長を妨げる。
• Allelopathy (Van den Berg et al.,1997;他)
阻害物質などを放出する。
• Resuspension prevention (Van den Berg et al.,1997;他)
土壌からの栄養塩の回帰を抑止し、植物プランクトンによる利用を妨げる。
• Zooplankton sheltering (Van Donk et al.,1993;他)
動物プランクトンを保護し、植物プランクトンを減少させる。

●シフト要因についてのこれまでの研究によってさまざまな要因が挙げられおり、現在でも議論されている。
 以下のような要因がきっかけとなって透明度のシフトが起きるといわれている。

• 栄養塩の増加により植物プランクトンが増加し、透明度が下がった。。 (Sheffer et al.,1994-;他)
• 捕食者の個体群に人為的な操作を行うことで、透明度に変化が見られた。 (van Donk et al.,1990-; Meijer et al.,1994)
• 水位の変動によって底生植物が増加し、透明度が上昇した。 (Engel and Nichols,1994)
• 嵐による撹乱で底生植物が全滅し、透明度が下がった。 (Schelske et al.,1997;他)

●では、なぜ湖の透明度変化が連続的ではない（急激なシフト）のか？
 環境の変化が連続的であるとき、それに対する応答が線形でないのはどうしてか？
 

●植物プランクトンと底生植物の資源をめぐる競争に着目する
 次の二つの資源について競争する。

• 底生植物による栄養塩取り込みの効果（Moss et al.他）
• 植物プランクトンによる底生植物の光の利用に対する制限

●(生産者-生産者-環境）のモデルを考える

植物プランクトンと底生植物の資源(光・栄養塩)利用をめぐる競争系を考る。
しかしこれまで、空間的な問題を取り入れた研究は多くない。そこで空間的視点を取り入れ局所競争を反映させたときに、従来の数理モデル、特にフィードバックの効果について考慮したSheffer(1993)のモデルのように、植物プランクトンおよび底生植物の個体群が不連続なダイナミクスを示すかどうか、またそれぞれのバイオマスの推移が緩衝系のような挙動を見せるかについての追認を行う。

 上の追認を行った後、「環境中の栄養塩の調節者」としての動物プランクトンについての要素を組み込む。
これにより捕食による直接的なカスケーディング効果を注目されがちな動物プランクトンの持つ、湖の透明度への影響の別の側面についての議論を行う。
 

＜Scheffer 1993のモデルについて＞
・Valuwemeer湖(オランダ)のシャジクモの成長についての数理シミュレーションモデル。
概念図と、モデルの結果(下図)。