外洋性大型魚類の水温適応を解明する新手法の提案と実践

• 研究課題/領域番号: 16H04973
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 水圏生産科学
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 渡辺 佑基 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (60531043)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2016年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: 行動生態 / 環境適応 / 魚類 / 体温 / 水温 / 温度適応 / バイオロギング

研究成果の概要

動物に小型の記録計を取り付けるバイオロギングの手法を用いて、外洋性大型魚類の行動や生理と水温および体温との関わりについて、新たな知見を得た。水温よりも体温を高く保つ内温性のホホジロザメは、内温性のメリット（高い運動能力）とデメリット（高いエネルギー消費量）の両方を示した。外温性のヨシキリザメは、大きな体に起因する高い熱の慣性力を利用し、深い潜水を繰り返すことで、体温の変動幅を水温の変動幅の半分程度に抑えていた。また、様々な大型魚類において、体温の上昇速度は下降速度よりも速かった。大型魚類の体温は水温によって自動的に決まるのではなく、ある程度生理的に調整されていることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

水温を変化させる飼育実験が不可能な外洋性大型魚類において、バイオロギングの手法を応用することで、行動や生理と水温および体温との関わりを詳しく調べられることを実証した。ホホジロザメの研究では、内温性という珍しい特徴を持つ本種の行動を計測し、内温性のメリットとデメリットを定量的に示した。この成果は、一部の魚類で進化した内温性の進化的意義の解明に繋がると考えられる。また、ヨシキリザメの研究では、連続した潜水が体温調節の機能を持つことを示した。水温の鉛直プロファイルから滞在深度の範囲を正確に予測できることが示唆され、本種の資源管理の精度向上に繋がることが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] University of Tasmania/Flinders University(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of Windsor(カナダ)
• [国際共同研究] Florida International University/Stanford University(米国)
• [国際共同研究] Trinity College Dublin(アイルランド)
• [国際共同研究] 水産試験所東部海洋生物研究センター（台湾）(その他の国・地域)
• [国際共同研究] University of Windsor(カナダ)
• [国際共同研究] Flinders University/University of Tasmania(オーストラリア)
• [国際共同研究] Florida International University(米国)
• [国際共同研究] Universidad San Francisco de Quito(エクアドル)
• [国際共同研究] Trinity College Dublin(アイルランド)
• [国際共同研究] University of Windsor(カナダ)
• [国際共同研究] Flinders University/James Cook University/University of Tasmania(オーストラリア)
• [国際共同研究] Florida International University(米国)
• [国際共同研究] Technion(イスラエル)
• [国際共同研究] University of Roehampton(英国)
• [国際共同研究] University of Windsor(カナダ)
• [国際共同研究] Florida International University(米国)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [国際共同研究] Universidad San Francisco de Quito(エクアドル)
• [国際共同研究] Institute of Zoology(英国)
• [雑誌論文] Factors affecting gestation periods in elasmobranch fishes (in press) (2022)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga S, Watanabe YY, Kawano M, Kawabata Y.
  • 雑誌名: Biology Open 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Life in the slow lane: field metabolic rate and prey consumption rate of the Greenland shark (Somniosus microcephalus) modelled using archival biologgers (2022)
  • 著者名/発表者名: Ste-Marie Eric、Watanabe Yuuki Y.、Semmens Jayson M.、Marcoux Marianne、Hussey Nigel E.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Biology 巻: 225 号: 7
  • DOI: 10.1242/jeb.242994
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Water column structure influences long-distance latitudinal migration patterns and habitat use of bumphead sunfish Mola alexandrini in the Pacific Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Chang Ching-Tsun、Chiang Wei-Chuan、Musyl Michael K.、Popp Brian N.、Lam Chi Hin、Lin Shian-Jhong、Watanabe Yuuki Y.、Ho Yuan-Hsing、Chen June-Ru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 21934-21934
  • DOI: 10.1038/s41598-021-01110-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Behavioural thermoregulation linked to foraging in blue sharks (2021)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Yuuki Y.、Nakamura Itsumi、Chiang Wei-Chuan
  • 雑誌名: Marine Biology 巻: 168 号: 11 ページ: 161-161
  • DOI: 10.1007/s00227-021-03971-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Too big to study? The biologging approach to understanding the behavioural energetics of ocean giants (2021)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Yuuki Y.、Goldbogen Jeremy A.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Biology 巻: 224 号: 13
  • DOI: 10.1242/jeb.202747
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Endothermy makes fishes faster but does not expand their thermal niche (2021)
  • 著者名/発表者名: Harding Lucy、Jackson Andrew、Barnett Adam、Donohue Ian、Halsey Lewis、Huveneers Charles、Meyer Carl、Papastamatiou Yannis、Semmens Jayson M.、Spencer Erin、Watanabe Yuuki、Payne Nicholas
  • 雑誌名: Functional Ecology 巻: 35 号: 9 ページ: 1951-1959
  • DOI: 10.1111/1365-2435.13869
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Reply to: Shark mortality cannot be assessed by fishery overlap alone (2021)
  • 著者名/発表者名: Queiroz Nuno...Watanabe Yuuki Y...Sims David W.
  • 雑誌名: Nature 巻: 595 号: 7866 ページ: E8-E16
  • DOI: 10.1038/s41586-021-03397-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Reply to: Caution over the use of ecological big data for conservation (2021)
  • 著者名/発表者名: Queiroz Nuno...Watanabe Yuuki Y...Sims David W.
  • 雑誌名: Nature 巻: 595 号: 7866 ページ: E20-E28
  • DOI: 10.1038/s41586-021-03464-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Response of Arctic biodiversity and ecosystem to environmental changes: Findings from the ArCS projects (2020)
  • 著者名/発表者名: Toru Hirawake, Masaki Uchida, Hiroto Abe, Irene D. Alabia, Tamotsu Hoshino, Shota Masumoto, Akira S. Mori, Jun Nishioka, Bungo Nishizawa, Atsushi Ooki, Akinori Takahashi, Yukiko Tanabe, Motoaki Tojo, Masaharu Tsuji, Hiromichi Ueno, Hisatomo Waga, Yuuki Y. Watanabe, Atsushi Yamaguchi, Youhei Yamashita
  • 雑誌名: Polar Science 巻: xx ページ: 100533-100533
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100533
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A first look at the metabolic rate of Greenland sharks (Somniosus microcephalus) in the Canadian Arctic (2020)
  • 著者名/発表者名: Ste-Marie E, Watanabe YY, Semmens JM, Marcoux M, Hussey NE
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 19297-19297
  • DOI: 10.1038/s41598-020-76371-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A framework to estimate the likelihood of species interactions and behavioural responses using animal‐borne acoustic telemetry transceivers and accelerometers (2020)
  • 著者名/発表者名: Barkley AN, Broell F, Pettitt‐Wade H, Watanabe YY, Marcoux M, Hussey NE
  • 雑誌名: Journal of Animal Ecology 巻: 89 号: 1 ページ: 146-160
  • DOI: 10.1111/1365-2656.13156
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Global spatial risk assessment of sharks under the footprint of fisheries (2019)
  • 著者名/発表者名: Queiroz Nuno...Watanabe Yuuki Y...Sims David W.
  • 雑誌名: Nature 巻: 572 号: 7770 ページ: 461-466
  • DOI: 10.1038/s41586-019-1444-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preparing to launch: biologging reveals the dynamics of white shark breaching behavior (2019)
  • 著者名/発表者名: Semmens JM, Kock AA, Watanabe YY, Shepard CM, Berkenpas E, Stehfest KM, Barnett A, Payne NL
  • 雑誌名: Marine Biology 巻: 166 号: 7 ページ: 95-95
  • DOI: 10.1007/s00227-019-3542-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Distribution, body size and biology of the megamouth shark Megachasma pelagios (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe YY, Papastamatiou YP
  • 雑誌名: Journal of Fish Biology 巻: 95 号: 4 ページ: 992-998
  • DOI: 10.1111/jfb.14007
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Advancing research for the management of long-lived species: A case study on the Greenland shark (2019)
  • 著者名/発表者名: Edwards JE, Broell F, Bushnell PG, Campana SE, Christiansen JS, Devine BM, Gallant JJ, Grant SM, Hedges KJ, Hiltz E, MacNeil MA, McMeans BC, Nielsen J, Prabel K, Skomal GB, Steffensen JF, Walter RP, Watanabe YY, VanderZwaag DL, Hussey NE
  • 雑誌名: Front. Mar. Sci. 巻: 6 ページ: 87-87
  • DOI: 10.3389/fmars.2019.00087
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Swimming strategies and energetics of endothermic white sharks during foraging (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe YY, Payne NL, Semmens JM, Fox A, Huveneers C
  • 雑誌名: The Journal of Experimental Biology 巻: 222 号: 4 ページ: 185603-185603
  • DOI: 10.1242/jeb.185603
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hunting behaviour of white sharks recorded by animal-borne accelerometers and cameras (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe YY, Payne NL, Semmens JM, Fox A, Huveneers C
  • 雑誌名: Marine Ecology Progress Series 巻: 621 ページ: 221-227
  • DOI: 10.3354/meps12981
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hunting behaviour of white sharks recorded by animal-borne accelerometers and cameras (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe YY, Payne NL, Semmens JM, Fox A, Huveneers C
  • 雑誌名: Mar. Ecol. Prog. Ser. 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Global Monitoring of Persistent Organic Pollutants (POPs) Using Seabird Preen Gland Oil (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashita R, Takada H, Nakazawa A, Takahashi A, Ito M, Yamamoto T, Watanabe YY, Kokubun N, Sato K, Wanless S, Daunt F, Hyrenbach D, Hester M, Deguchi T, Nishizawa B, Shoji A, Watanuki Y
  • 雑誌名: Archives of Environmental Contamination and Toxicology 巻: 75 号: 4 ページ: 545-556
  • DOI: 10.1007/s00244-018-0557-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Activity seascapes highlight central place foraging strategies in marine predators that never stop swimming (2018)
  • 著者名/発表者名: Papastamatiou YP, Watanabe YY, Demsar U, Leos-Barajas V, Bradley D, Langrock R, Weng K, Lowe CG, Friedlander AM, Caselle JE
  • 雑誌名: Move. Ecol. 巻: 6 号: 1 ページ: 9-9
  • DOI: 10.1186/s40462-018-0127-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Interacting with wildlife tourism increases activity of white sharks (2018)
  • 著者名/発表者名: Huveneers Charlie、Watanabe Yuuki Y、Payne Nicholas L、Semmens Jayson M
  • 雑誌名: Conservation Physiology 巻: 6 号: 1
  • DOI: 10.1093/conphys/coy019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A miniaturized threshold-triggered acceleration data-logger for recording burst movements of aquatic animals (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishiumi Nozomi、Matsuo Ayane、Kawabe Ryo、Payne Nicholas、Huveneers Charlie、Watanabe Yuuki Y.、Kawabata Yuuki
  • 雑誌名: The Journal of Experimental Biology 巻: 221
  • DOI: 10.1242/jeb.172346
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Migratory movements and winter diving activity of Adelie penguins in East Antarctica (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi A、Ito M、Nagai K、Thiebot JB、Mitamura H、Noda T、Trathan PN、Tamura T、Watanabe YY
  • 雑誌名: Marine Ecology Progress Series 巻: 589 ページ: 227-239
  • DOI: 10.3354/meps12438
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Optimal swimming strategies and behavioral plasticity of oceanic whitetip sharks (2018)
  • 著者名/発表者名: Papastamatiou YP, Iosilevskii G, Leos-Barajas V, Brooks EJ, Howey LA, Chapman DD, Watanabe YY
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 8 号: 1 ページ: 551-551
  • DOI: 10.1038/s41598-017-18608-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of animal accelerometer data using hidden Markov models (2017)
  • 著者名/発表者名: Leos-Barajas V, Photopoulou T, Langrock R, Patterson TA, Watanabe YY, Murgatroyd M, Papastamatiou YP
  • 雑誌名: Methods in Ecology and Evolution 巻: 8 号: 2 ページ: 161-173
  • DOI: 10.1111/2041-210x.12657
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Flight mode affects allometry of migration range in birds (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe YY
  • 雑誌名: Ecology Letters 巻: 19 号: 8 ページ: 907-914
  • DOI: 10.1111/ele.12627
  • 査読あり
• [雑誌論文] Great hammerhead sharks swim on their side to reduce transports costs (2016)
  • 著者名/発表者名: Payne NL, Iosilevskii G, Barnett A, Fischer C, Graham RT, Gleiss AC, Watanabe YY
  • 雑誌名: Nature Communicatinos 巻: 7 号: 1 ページ: 12289-12289
  • DOI: 10.1038/ncomms12289
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Into the deep: the functionality of mesopelagic excursions by an oceanic apex predator (2016)
  • 著者名/発表者名: Howey LA, Tolentino ER, Papastamatiou YP, Brooks EJ, Abercrombie DL, Watanabe YY, Williams S, Brooks A, Chapman DD, Jordan LKB
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: 6 号: 15 ページ: 5290-5304
  • DOI: 10.1002/ece3.2260
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature dependence of fish performance in the wild: links with species biogeography and physiological thermal tolerance (2016)
  • 著者名/発表者名: Payne NL, Smith JA, Meulen DE, Taylor MD, Watanabe YY, Takahashi A, Marzullo TA, Gray CA, Cadiou G, Suthers IM
  • 雑誌名: Functional Ecology 巻: 30 号: 6 ページ: 903-912
  • DOI: 10.1111/1365-2435.12618
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Repeated vertical movements of mature anguillid eels in a lake (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe YY, Arai T, Limbong D, Mberato Y, Miyazaki N
  • 雑誌名: Mar. Freshwater Res. 巻: - 号: 10 ページ: 1569-1574
  • DOI: 10.1071/mf15217
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] サメ・エイ類はなぜ極地に少ないか。硬骨魚と軟骨魚の低温適応の違い (2022)
  • 著者名/発表者名: 渡辺佑基
  • 学会等名: 日本水産学会春季大会
• [学会発表] Using accelerometers to understand the behavioral ecology and energetics of elasmobranch (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y
  • 学会等名: American Elasmobranch Society meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Post-release behavior, physiological stress, and survival rates of longline-caught Greenland sharks (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y, Barkley A, Hussey N.
  • 学会等名: The Ninth Symposium of Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Into the deep: Tracking marine predators with modern electronic tags (2017)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y
  • 学会等名: TiBE 2017 Bio-logging
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Combining animal-borne accelerometer and video camera reveals underwater hunting behavior (2017)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y
  • 学会等名: 4th International Conference on Fish Telemetry
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 進化の法則は北極のサメが知っていた (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡辺佑基
  • 総ページ数: 343
  • 出版者: 河出書房新社
  • ISBN: 4309631045
• [備考] ナショナルジオグラフィック「バイオロギングで海洋動物の真の姿に迫る」
  • URL: http://natgeo.nikkeibp.co.jp/nng/article/20150204/434322/
• [備考] 国立極地研究所「横に傾いて泳ぐ奇妙なサメを発見し、理由を解明」
  • URL: http://www.nipr.ac.jp/info/notice/20160729.html
• [備考] 国立極地研究所「渡り鳥の移動距離は体重と飛行様式で決まる」
  • URL: http://www.nipr.ac.jp/info/notice/20160711.html