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サケの骨に刻まれた大回遊履歴 ―“同位体”が解き明かす、知られざる海での回遊ルート ―

サケの骨に刻まれた大回遊履歴 ―“同位体”が解き明かす、知られざる海での回遊ルート ―

2020.03.25 14:00

発表のポイント

  • サケの背骨に記録されている、過去の"窒素同位体比"の履歴と、北太平洋における窒素同位体比の分布地図を比較することで、サケの回遊ルートを推定する画期的な分析手法を開発した。
  • サケは、成長に伴って北太平洋を北上し、最終的にベーリング海東部の大陸棚に到達することが初めて明らかになった。この海域は餌資源が非常に豊富なため、サケが性成熟に必要な栄養を摂取する「大回遊のゴール」となっていることが考えられる。
  • 本手法は、北太平洋を回遊する多くの海洋生物に適用可能と考えられる。

概要

 国立研究開発法人海洋研究開発機構(JAMSTEC)海洋機能利用部門生物地球化学プログラムの松林順JSPS外来研究員と大河内直彦プログラム長、国立大学法人東北大学の長田穣助教(現在、国立研究開発法人水産研究・教育機構研究員)は、水産研究・教育機構、北海道大学、東京大学及び総合地球環境学研究所の研究者と共同で、海洋の同位体比地図(アイソスケープ)を用いてサケの回遊経路を個体レベルで推定する手法を開発しました。

 サケ(通称シロザケ、Oncorhynchus keta)は私たちにとって、今も昔もなくてはならない重要な資源です。サケは川で卵から孵ると早い段階で海に下り、その後4年ほどかけて北太平洋を回遊した後、産まれた河川に戻るという興味深い生態を持っています(図1)。しかし、彼らがどこを旅する(回遊する)のか、そもそもなぜ海の広い範囲を旅するのかはよく分かっていませんでした。現代の技術であっても個体ごとにサケの海での回遊を長期間追跡することはできなかったため、彼らの回遊に関する十分な知見が得られていなかったのです。
 そこで、本研究ではサケの長期間にわたる回遊を追跡するために、“同位体比(※)”を用いた新しい回遊経路推定手法を確立しました。付加的に成長する魚の脊椎骨には、彼らの過去の生息海域におけるさまざまな同位体比の履歴が保存されています(図2)。このうち窒素同位体比は、海域によって大きく値が異なっているため、地図における「緯度経度」のように魚類の生息海域を特定することが可能です。これを利用して、魚の窒素同位体比の履歴と同位体比地図を組み合わせることで、過去の魚の回遊経路を復元できると考えました。
 私たちは最先端の窒素同位体比分析技術を駆使して、北太平洋の広範囲をカバーする同位体比地図を作成しました(図3)。続いて、北日本の複数河川で採取したサケの脊椎骨を成長方向に分割して、窒素同位体比を測定しました。最後に、得られたサケの窒素同位体比の履歴と同位体比地図からサケの回遊経路を個体ごとに推定する統計モデルを構築しました(図4)。
 解析の結果、サケが成長に伴って日本近海からベーリング海へと北上する既知の回遊ルートを再現しました。さらに、サケが成長の最後の段階でベーリング海東部の大陸棚に到達することが初めて明らかになりました。サケの成長の最後の段階は、彼らが性成熟する時期と一致します。これらの結果を総合的に解釈すると、海洋におけるサケの回遊は、餌資源が非常に豊富なベーリング海大陸棚で採餌し性成熟することで終わる、つまりこの海域がサケの大回遊のゴールとなっていることが考えられます。
 本研究で開発した分析手法及び同位体比地図は、北太平洋を回遊する他の魚種の回遊経路推定にも応用可能です。
 本成果は、Wiley-Blackwell社が発行する学術雑誌「Ecology Letters」に3月25日付(日本時間)で掲載される予定です。
 
 
 
タイトル:Tracking long-distance migration of marine fishes using compound-specific stable isotope analysis of amino acids
著者:松林順1, 2*,長田穣1, 3*,田所和明4,阿部義之5(当時),6,山口篤5,白井厚太朗6,本多健太郎4,吉川千里2,小川奈々子2,大河内直彦2,石川尚人2,永田俊6,宮本洋臣4,西野茂人2,陀安一郎1
所属:1.総合地球環境学研究所,2.国立研究開発法人海洋研究開発機構,3.東北大学大学院生命科学研究科,4.国立研究開発法人水産研究・教育機構,5.北海道大学大学院水産科学研究院,6.東京大学大気海洋研究所
*この論文に等しく貢献した著者
 
 
 
※同位体比:同じ原子番号(=陽子数)の核種のうち、中性子数が異なる(=質量数が異なる)原子の存在比のこと。窒素では、質量数14(14N)と15(15N)の安定同位体が存在し、同位体比は15N/14Nで表す。
 
 
 
 
図1 既知のサケの回遊ルート(浦和2015を基に作成)と各海域の大まかな場所。
 
 
 
 
図2 サケ脊椎骨に記録されている、過去の同位体比履歴のイメージ。成長した魚体の脊椎骨の中心部には古い同位体比の情報が、辺縁部には最近の情報が保存されている。脊椎骨のイラストは、Koch et al. (1992)を基に作成。
 
 
 
 
図3 北太平洋における窒素安定同位体比の同位体比地図。ベーリング海東部の大陸棚では、特に高い同位体比となっていることが分かる。
 
 
 
 
図4 フェニルアラニンの分析を実施したサケ2個体の窒素安定同位体比の履歴(上図)と、そこから推定した回遊経路(下図)。同位体比は、成長の終盤にあたる外側の脊椎骨切片で最も高い値を示し、ベーリング海東部大陸棚(図3参照)がサケの回遊のゴールになっていると推定された。その他の6個体はアミノ酸の窒素安定同位体比は測定していないが、タンパク質全体の同位体比の時系列変化の傾向は、この2個体と一致していた。このため、本研究で示された回遊経路は、多くの個体で共通していると考えられる。
 
 
 
 
 
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