潮汐環境における生物リズムのパターン発現の多様性とその測時機構

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10836014
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 三枝 誠行 岡山大学, 理学部, 助教授 (80135962)
• キーワード: 潮汐リズム / 亜潮間帯 / 遊泳活動と羽化 / 夜行性 / 位相調節 / 概日リズム / 地域差 / 同調因子

研究概要

海岸や河口域にすむ動物の行動には、潮の干満に同調した周期性(潮汐リズム)が見られる。潮汐リズムの機構については多くの研究がなされてきたが、依然として不明な点が多い。潮汐リズムは海洋から河口域にかけてのどの範囲で見られるのか、また陸上に住む生物に見られる概日リズムの測時機構とどこが違うのか、という非常に重要な問題すらほとんど解析がなされていない。本研究は,この2つの問題を解決することを目的とした。まず、潮汐リズムの見られる範囲を特定するために、河口域から潮下帯にいたる広い範囲で、小型甲殻類の遊泳活動やウミユスリカの羽化を連続的にモニターした。その結果、潮汐サイクルの影響が最も強く現れる環境では、動物の行動は潮汐サイクルに非常によく同調して,12.5時間の周期性が見られることが多いが、そのような環境から離れるにつれて、リズムの周期は24.5時間から24時間に近くなることがわかった。また、潮汐の影響は日本列島の沿岸でバリエーションがあり、地域ごとにすむ種類も異なる。従って、潮汐リズムのパターンも地域による違いが見られると予想し、4箇所(北海道、紀伊半島、瀬戸内海、南西諸島)の亜潮間帯で野外調査を行った。その結果、潮汐への同調性、夜行性の強さに顕著な違いが見られることがわかった。また、亜潮間帯にすむ動物の示す周期性は、潮汐サイクルに明らかに同調しているパターンから、昼夜リズムとまったく区別できないパターンまで見られた。一方、多くの実験的研究からも、潮汐リズムの主な同調因子は、潮汐サイクルではなく昼夜サイクルであること、測時機構も概日リズムと同様なメカニズムで説明できることを明らかにした。これらの知見に基づき、潮汐リズムは、概日リズムと同じ測時系を持ち、少なくとも2種類の同調因子によって位相調節のなされる周期性であることが示された。言い換えれば、概日リズムの起源は潮汐リズムにあるのではないか、と考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Saigusa M,Oishi K: "Emergence of small invertebrates in a shallow subtidal zone : investigations in a subtropical sea"Benthos Research. 54. 54-70 (1999)
• [文献書誌] Saigusa M,Oishi K,Ikumoto H Iwasaki H,Terajima M: "Emergence patterns of small subtidal arthropods in relation to day/night, tidal, and surface/bottom factors : investigations in the boreal sea, Japan"Journal of Oceanography. 56. 295-310 (2000)
• [文献書誌] Saigusa M,Oishi K: "Emergence rhythms of subtidal small invertebrates in the subtropical sea : nocturnal patterns and variety in the synchrony with tidal and lunar cycles"Zoological Science. 17. 241-251 (2000)
• [文献書誌] Saigusa M: "Daily rhythms of emergence of small invertebrates inhabiting shallow subtidal zones : a comparative investigation at four locations in Japan"Ecological Research. 16. 1-28 (2001)
• [文献書誌] Saigusa M,Iwasaki H: "Ovigerous-hair stripping substance (OHSS) in an estuarine crab : purification, characterization, and putative role"Biological Bulletin. 197. 174-187 (1999)
• [文献書誌] Saigusa M,Terajima M: "Hatching of an estuarine crab, Sesarma haematocheir from dissolution of the inner (E3) layer to the breakage of the egg case"Journal of Experimental Zoology. 287. 510-523 (2000)
• [文献書誌] 三枝誠行: "生物学データブック(潮汐リズムの項)"朝倉書店. (2001)
• [文献書誌] Saigusa M: "Geometrization of Physics IV"Kazan University Press, Russia. (2001)