海水温上昇にともなう大型回遊魚の分布域の変化を予測するモデルの構築

• 研究課題/領域番号: 18KK0293
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分63:環境解析評価およびその関連分野
• 研究機関: 総合研究大学院大学 (2023); 国立極地研究所 (2018-2022)
• 研究代表者: 渡辺 佑基 総合研究大学院大学, 統合進化科学研究センター, 教授 (60531043)
• 研究分担者: 中村 乙水 長崎大学, 海洋未来イノベーション機構, 助教 (60774601) ; 松本 瑠偉 一般財団法人沖縄美ら島財団(総合研究センター), 総合研究センター 動物研究室, 上席研究員 (90816430)
• 研究期間 (年度): 2018-10-09 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 行動生態 / 環境適応 / 水温 / 魚類

研究成果の概要

バイオロギングの手法を用いて大型回遊魚の遊泳行動、環境水温、体温を計測し、代謝速度のデータと組み合わせて解析した。ヨシキリザメは大きな体に起因する熱の慣性力を利用し、常時潜水を繰り返すことによって、体温を一定の幅に収めていた。北極のニシオンデンザメは低い体温のために代謝速度が低く、少量の食べ物で正のエネルギー収支を維持できることがわかった。魚類の代謝速度を種間で比較したところ、硬骨魚類においては水温の影響を和らげる進化の形跡が見られたが、軟骨魚類ではそうした形跡が見られなかった。気候変動に伴う水温変化に対し、軟骨魚類は硬骨魚類よりも鋭敏に反応し、分布域を大きく変化させる可能性がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大型回遊魚がなぜ深い潜水を繰り返すのかについて、これまで様々な議論があったが、明瞭な答えは出ていなかった。本研究では、サメの深い潜水には獲物の探索と体温調節という2つの機能があることがわかった。また、魚類の水温適応が硬骨魚類と軟骨魚類で異なることが明らかになった。気候変動に伴う水温変化に対し、軟骨魚類の方が鋭敏に反応する可能性を示唆するもので、種の保全や水産資源管理に深い示唆を与える発見である。

研究成果

• [国際共同研究] 水産試験所東部漁業生物研究中心（台湾）(その他の国・地域)
• [国際共同研究] Trinity College Dublin(アイルランド)
• [国際共同研究] Florida International University(米国)
• [国際共同研究] Windsor University(カナダ)
• [国際共同研究] Trinity College Dublin(アイルランド)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of Tasmania(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] 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] Trinity College Dublin(アイルランド)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [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)
• [国際共同研究] Trinity College Dublin(アイルランド)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [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)
• [国際共同研究] Trinity College Dublin(アイルランド)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [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)
• [雑誌論文] Allometric Growth of the Enigmatic Deep-Sea Megamouth Shark Megachasma pelagios Taylor, Compagno, and Struhsaker, 1983 (Lamniformes, Megachasmidae) (2023)
  • 著者名/発表者名: Yun Chan-gyu、Watanabe Yuuki Y.
  • 雑誌名: Fishes 巻: 8 号: 6 ページ: 300-300
  • DOI: 10.3390/fishes8060300
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Thermal sensitivity of metabolic rate mirrors biogeographic differences between teleosts and elasmobranchs (2023)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Yuuki Y.、Payne Nicholas L.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 号: 1 ページ: 2054-2054
  • DOI: 10.1038/s41467-023-37637-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Biologging and Biotelemetry: Tools for Understanding the Lives and Environments of Marine Animals (2023)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Yuuki Y.、Papastamatiou Yannis P.
  • 雑誌名: Annual Review of Animal Biosciences 巻: 11 号: 1 ページ: 247-267
  • DOI: 10.1146/annurev-animal-050322-073657
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Underwater ultrasonography and blood sampling provide the first observations of reproductive biology in free-swimming whale sharks (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto R、Murakumo K、Nozu R、Acuna-Marrero D、Green JR、Pierce SJ、Rohner CA、Reyes H、Green SM、Dove ADM、Torres ML、Hearn AR
  • 雑誌名: Endangered Species Research 巻: 50 ページ: 125-131
  • DOI: 10.3354/esr01226
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Narrowing, twisting, and undulating: Complicated movement in shark spiral intestine inferred using ultrasound (2023)
  • 著者名/発表者名: Tomita Taketeru、Murakumo Kiyomi、Matsumoto Rui
  • 雑誌名: Zoology 巻: 157 ページ: 126077-126077
  • DOI: 10.1016/j.zool.2023.126077
  • 査読あり
• [雑誌論文] Individual differences in diel and vertical activity patterns in a large pelagic predator, the oceanic whitetip shark (2022)
  • 著者名/発表者名: Papastamatiou Yannis P.、Leos-Barajas Vianey、Howey Lucy、Brooks Edd、Chapman Demian D.、Watanabe Yuuki
  • 雑誌名: Marine Biology 巻: 169 号: 11 ページ: 137-137
  • DOI: 10.1007/s00227-022-04119-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A general swimming response in exhausted obligate swimming fish (2022)
  • 著者名/発表者名: Iosilevskii G.、Kong J. D.、Meyer C. G.、Watanabe Y. Y.、Papastamatiou Y. P.、Royer M. A.、Nakamura I.、Sato K.、Doyle T. K.、Harman L.、Houghton J. D. R.、Barnett A.、Semmens J. M.、Maoileidigh N. O.、Drumm A.、O'Neill R.、Coffey D. M.、Payne N. L.
  • 雑誌名: Royal Society Open Science 巻: 9 号: 9 ページ: 211869-211869
  • DOI: 10.1098/rsos.211869
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First descriptions of the seasonal habitat use and residency of scalloped hammerhead (Sphyrna lewini) and Galapagos sharks (Carcharhinus galapagensis) at a coastal seamount off Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Jacoby David M. P.、Watanabe Yuuki Y.、Packard Tre、Healey Mark、Papastamatiou Yannis P.、Gallagher Austin J.
  • 雑誌名: Animal Biotelemetry 巻: 10 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1186/s40317-022-00293-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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] Factors affecting gestation periods in elasmobranch fishes (2022)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga Soma、Watanabe Yuuki Y.、Kawano Mai、Kawabata Yuuki
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 11 号: 6
  • DOI: 10.1242/bio.059270
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thermoregulation of ocean sunfish in a warmer sea suggests their ability to prevent heat loss in deep, cold foraging grounds (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Itsumi、Yamada Morihiko
  • 雑誌名: Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 巻: 546 ページ: 151651-151651
  • DOI: 10.1016/j.jembe.2021.151651
  • 査読あり
• [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] Behavioural response of a whale shark during the passage of a typhoon (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Itsumi、Tsuchida Hiroyuki、Tone Kazuki、Komeyama Kazuyoshi、Sasaki Akira、Kawabe Ryo
  • 雑誌名: Journal of Fish Biology 巻: 99 号: 6 ページ: 2052-2055
  • DOI: 10.1111/jfb.14892
  • 査読あり
• [雑誌論文] Similar circling movements observed across marine megafauna taxa (2021)
  • 著者名/発表者名: Narazaki T, Nakamura I, Aoki K, Iwata T, Shiomi K, Luschi P, Suganuma H, Meyer CG, Matsumoto R, Bost CA, Handrich Y, Amano M, Okamoto R, Mori K, Ciccione S, Bourjea J, Sato K
  • 雑誌名: iScience 巻: 24 号: 4 ページ: 102221-102221
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.102221
  • 査読あり / オープンアクセス / 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] Body temperature stability observed in the whale sharks, the world's largest fish (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, I, Matsumoto R, Sato K
  • 雑誌名: The Journal of Experimental Biology 巻: 2020 ページ: 210286-210286
  • DOI: 10.1242/jeb.210286
  • 査読あり
• [雑誌論文] Movements and Habitat Use of Dolphinfish (Coryphaena hippurus) in the East China Sea (2020)
  • 著者名/発表者名: Lin S-J, Chiang W-C, Musyl MK, Wang S-P, Su N-J, Chang Q-X, Ho Y-S, Nakamura I, Tseng C-T, Kawabe R
  • 雑誌名: Sustainability 巻: 12 号: 14 ページ: 5793-5793
  • DOI: 10.3390/su12145793
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The power of ultrasound: observation of nearly the entire gestation and embryonic developmental process of captive reef manta rays (Mobula alfredi) (2020)
  • 著者名/発表者名: Murakumo K, Matsumoto R, Tomita T, Matsumoto Y. Ueda K.
  • 雑誌名: Fishery Bulletin 巻: 118 ページ: 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Re-estimation of genetic population structure and demographic history of the whale shark (Rhincodon typus) with additional Japanese samples, inferred from mitochondrial DNA sequences. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yagishita N, Ikeguchi S, Matsumoto R
  • 雑誌名: Pacific Science 巻: 74 号: 1 ページ: 31-47
  • DOI: 10.2984/74.1.3
  • 査読あり
• [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] 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] Movement behaviour of released wild and farm-raised dolphinfish Coryphaena hippurus tracked by pop-up satellite archival tags (2019)
  • 著者名/発表者名: Lin SJ, Musyl MK, Wang SP, Su NJ, Chiang WC, Lu CP, Tone K, Wu CY, Sasaki A, Nakamura I, Komeyama K, Kawabe R
  • 雑誌名: Fisheries Science 巻: 85 号: 5 ページ: 779-790
  • DOI: 10.1007/s12562-019-01334-y
  • NAID: 40021978777
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sexual maturation in a male whale shark (Rhincodon typus) based on observations made over 20 years of captivity (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto R, Matsumoto Y, Ueda K, Suzuki M, Asahina K, Sato K.
  • 雑誌名: Fishery Bulletin 巻: 117 ページ: 78-86
  • 査読あり
• [学会発表] Enhanced thermoregulatory ability in regionally endothermic shortfin mako sharks (2024)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga S, Chiang W-C, Nakamura I, Matsumoto R, Watanabe Y
  • 学会等名: The 8th International Bio-Logging Science Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Enhanced thermoregulatory ability in regionally endothermic shortfin mako sharks (2024)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga S, Chiang W-C, Nakamura I, Matsumoto R, Watanabe Y
  • 学会等名: Congress of Animal Behavior and Ecology 2024
  • 国際学会
• [学会発表] Undulating diving in southern eagle rays results in an increase in muscle temperature (2024)
  • 著者名/発表者名: Semmens J, Moreno D, George L, Tracey S, Watanabe Y
  • 学会等名: The 8th International Bio-Logging Science Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Swim-glide Behavior and Optimal Dive Geometry Reduces Energy Expenditure in an Undulatory Rajiform (2024)
  • 著者名/発表者名: Coffey D, Meyer C, Watanabe Y, Payne N
  • 学会等名: The 8th International Bio-Logging Science Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] “Biologging intelligent Platform (BiP)” is now open (2024)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Watanabe S, Noda T, Koizumi T, Yoda K, Watanabe Y, Sakamoto K, Isokawa T, Yoshida M, Aoki K, Takahashi A, Iwata T, Nishizawa H, Maekawa T, Kawabe R, Watanuki Y
  • 学会等名: The 8th International Bio-Logging Science Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] ジンベエザメの国際野外調査 (2024)
  • 著者名/発表者名: 松本瑠偉、村雲清美
  • 学会等名: 第10回水族館シンポジウム
• [学会発表] Ocean sunfish body temperature changing from the core during behavioral thermoregulation (2024)
  • 著者名/発表者名: Nakamura I, Yamada M
  • 学会等名: The 8th International Bio-Logging Science Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] シノノメサカタザメの繁殖周期のモニタリング (2023)
  • 著者名/発表者名: 村雲清美、金谷悠作、松本瑠偉
  • 学会等名: 板鰓類シンポジウム2023
• [学会発表] Thermal sensitivity of metabolic rate mirrors different biogeographies between teleosts and elasmobranchs (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Watanabe, Nicholas Payne
  • 学会等名: The 13th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Wild whale sharks (2022)
  • 著者名/発表者名: Rui Matsumoto
  • 学会等名: ULTRASOUND 2022 BMUS
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マンボウは内側から冷えたり温まったりする (2022)
  • 著者名/発表者名: 中村乙水、山田守彦
  • 学会等名: 第18回日本バイオロギング研究会シンポジウム
• [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] 魚の最適採餌戦略：マンボウの餌場利用と餌選択 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中村乙水
  • 学会等名: 日本バイオロギング研究会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 外温性魚類に水温変化を与えた時の体温と心拍数の変化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中村乙水
  • 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] First ever observation of ovary in Galapagos whale sharks made using underwater ultrasonography (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto R, Murakumo K, Nozu R, Green JR, Pierce SJ, Rohner CA, Hearn AR
  • 学会等名: 5th International whale shark conference
  • 国際学会