魚にももちろん体温はあります。ただし、多くの魚では鳥や哺乳類のように体内で大量の熱を作って一定温度へ保つのではなく、体温が周囲の水温に強く左右されます。このような動物は外温動物と呼ばれます。
魚が代謝で熱をまったく作らないわけではありません。筋肉が動き、消化や細胞呼吸が進めば熱は発生します。しかし、水は空気より熱を受け取りやすく、さらに魚のえらは大量の水と血液が接する大きな熱交換面です。そのため多くの魚では、体内で生じた熱が周囲へ逃げやすく、鳥や哺乳類のように全身を水温より大幅に高く保つには非常に大きなエネルギーが必要になります。
一方、すべての魚が周囲とほぼ同じ温度というわけでもありません。マグロ類、ネズミザメ類、カジキ類などには、筋肉や眼・脳、内臓の一部を周囲の水より高温に保つ「局所的内温性」があります。さらにアカマンボウでは、えらに特殊な熱交換構造を持ち、体の広い範囲を周囲より暖かく保つ全身的な内温性が報告されています。
つまり魚の体温は、「水温と同じか、恒温か」という二択ではありません。多くの魚は水温に近い体温で生き、行動や生理によって適した温度を選びます。その中の一部の高活動性魚類では、代謝熱を逃がさない仕組みが進化し、特定の組織や全身を水温より高く保てるのです。
なぜ多くの魚の体温は周囲の水温に近いのか
大きな理由は、水中では体と環境の間で熱が移動しやすいことです。
魚の体が周囲の水より暖かければ、その熱は皮膚やえらを通じて水へ移ります。特にえらは、酸素を取り込むために非常に薄い膜と大きな表面積を持ち、そこへ大量の水と血液が流れます。この構造は呼吸には有利ですが、血液の熱も周囲の水へ逃がしやすくします。
そのため、多くの魚が体全体を水温より10℃も20℃も高く維持しようとすれば、失われる熱を補うために大量の代謝エネルギーが必要になります。
外温性は「体温を調節できない未発達な状態」ではありません。水中環境では、熱を常に作り続けるコストを抑え、その代わりに行動や代謝の調整で温度変化へ対応する有効な生理戦略です。
魚は代謝で熱を作っていないのか
作っています。魚も他の動物と同じように、ATPを使う化学反応、筋肉収縮、消化、神経活動などによって熱を生じます。
ただし、多くの魚では、その熱を体内へ長時間とどめる断熱・熱交換機構が鳥や哺乳類ほど発達していません。特にえらでは、心臓から送られた血液が低温の水と広く接触するため、代謝熱が失われやすくなります。
したがって「魚は熱を作らないから水温と同じ」という説明は正確ではありません。魚も熱を作りますが、多くの種では作った熱を全身へ蓄積するより、周囲へ放散しながら水温に近い体温で生理機能を動かしています。
水温が変わると、魚の体内では何が変わるのか
魚の体温が水温に近いということは、水温が酵素反応、代謝、筋肉、心臓、消化などへ直接影響しやすいということです。
一般に温度が上がると、多くの生化学反応は一定範囲で速くなります。代謝速度や消化速度が高まり、遊泳や採餌が活発になることもあります。しかし温度が高すぎれば、酸素需要が増え、たんぱく質や細胞膜の安定性にも負担がかかります。
逆に低温では反応速度が低下し、筋肉や消化の働きが遅くなります。2022年の日本生態学会誌の総説では、サケ科魚類などの外温動物が、短期的には行動によって適温を選び、長期的には代謝系を調整して季節的な水温変化へ対応することが整理されています。
魚にとって水温は単なる周囲の天気ではなく、体内の化学反応速度を左右する重要な環境条件です。
魚は自分で体温を選ぶことができるのか
ある程度できます。体内で熱を大量に作らなくても、水温の異なる場所へ移動すれば体温を変えられるからです。
湖や川、海には、水深、日射、流れ、湧水などによって温度差があります。魚は温度を感知し、自分に適した水温帯へ移動できます。このような行動は行動的体温調節と呼ばれます。
2020年の魚類体温調節の総説では、魚が皮膚などの温度受容器で水温を感じ、現在の温度や温度変化に応じて遊泳速度や旋回方向を変え、好適温度へ近づくことがまとめられています。
つまり、多くの魚は鳥や哺乳類のように体内で温度を固定するのではなく、「自分が暮らす水の温度を選ぶ」ことで体温を調節しています。
魚の好む水温は、いつでも同じなのか
同じとは限りません。
好適温度は、魚種だけでなく、成長段階、摂餌状態、感染、酸素量、季節、直前まで経験した水温などによって変わることがあります。
暖かい水へ馴化した魚と冷たい水へ馴化した魚では、同じ温度でも代謝反応が異なる場合があります。魚は数日から数週間かけて、ミトコンドリア量、酵素活性、細胞膜の脂質組成などを変え、温度環境へ生理的に順応します。
したがって「この魚の適温は何℃」という値は便利な目安ですが、個体の状態や環境履歴によって一定ではありません。
なぜ外温性は、魚にとって不利なだけではないのか
体温が水温に左右されると、寒い環境では活動性が下がるという不利益があります。しかし、内温性のように大量のエネルギーを熱産生へ使わなくてよいという大きな利点もあります。
鳥や哺乳類は、外が寒くても高い体温を維持できますが、そのために継続的な代謝熱を作らなければなりません。魚の多くは、そのエネルギーを成長、繁殖、遊泳などへ回すことができます。
2017年の魚類エネルギー代謝の総説でも、外温性魚類は鳥類・哺乳類とは異なるエネルギー配分を持ち、体温維持への支出が小さいことが指摘されています。
したがって外温性は、活動性の温度依存という制約と、低い維持エネルギーという利益をあわせ持つ戦略です。
冷たい海の魚は、体温が低くてもどうして動けるのか
長期間寒い環境に暮らす魚では、低温でも細胞や筋肉が働けるように生理機能が調整されています。
低温では化学反応が遅くなりますが、冷水性魚ではミトコンドリア密度を増やしたり、酵素量や膜脂質組成を変えたりすることで、代謝低下をある程度補えます。
サケ科魚類の温度適応研究でも、異なる水温へ馴化すると、代謝能力や心臓・筋肉の機能が変化することが示されています。
つまり「低体温だから動けない」のではありません。その温度で生きる系統では、低い体温を前提に細胞の仕組みが調整されているのです。
では、なぜマグロは水温より高い体温を保てるのか
マグロ類の一部では、泳ぐ筋肉が作った代謝熱を体外へ逃がしにくくする特殊な血管構造があります。
重要なのが「奇網」と呼ばれる対向流熱交換器です。体の深部からえらへ戻る暖かい静脈血と、えらで水温近くまで冷やされて筋肉へ向かう動脈血が細い血管で近接し、互いに逆方向へ流れます。
この配置によって、静脈血の熱が体外へ捨てられる前に動脈血へ移ります。その結果、赤い遊泳筋などの温度を周囲の水より高く保てます。
1973年の日本水産学会誌の調査でも、漁獲されたマグロ類・カジキ類で体温が漁場水温より高い例が測定され、魚体内に代謝熱が保持されることが示されています。
マグロは鳥や哺乳類のような恒温動物なのか
同じではありません。
マグロでは主に赤筋、内臓、眼や脳など特定領域を水温より高く保つ「局所的内温性」が発達しています。一方、えらや体表、心臓などは周囲の水温の影響を強く受けます。
このため、マグロの体内には温度差があります。体のすべてをほぼ同じ高温へ保つ鳥や哺乳類とは異なります。
2005年の比較研究総説では、マグロ類、ネズミザメ類、カジキ類などで局所的内温性が独立に進化し、筋肉、眼・脳、内臓など異なる部位の熱保持に利用されていることが整理されています。
体の一部を暖かくすると、何が有利なのか
筋肉を水温より暖かく保てれば、冷たい水へ入っても筋収縮や酵素反応の低下を抑えやすくなります。眼や脳を暖かく保つ魚では、低温環境でも感覚・神経処理能力を維持しやすくなる可能性があります。
局所的内温性の進化を比較した研究では、特に「低温の海域や水深まで利用できる温度ニッチの拡大」を支持する証拠が示されています。
マグロ類は暖かい表層だけでなく、冷たい高緯度海域や深層へ移動できます。体内の一部を暖かく保てれば、餌場として利用できる水温範囲を広げられます。
ただし、局所的内温性があるから必ず泳ぎが速くなる、あるいは必ずエネルギー効率が高くなるとまでは言えません。熱を作り続ける高い代謝能力にはエネルギーコストもあります。
カジキ類は、どこを暖かく保つのか
カジキ類の一部では、眼の近くにある特殊化した筋肉由来の「ヒーター器官」が熱を作り、眼や脳を周囲より高温に保ちます。
この器官では、通常の筋肉のように強く収縮する能力より、代謝によって熱を生み出す機能が強くなっています。
冷たい深層へ潜って獲物を追うときでも、眼や脳の温度低下を抑えれば、視覚処理や神経活動を維持しやすくなると考えられます。
つまり魚類の内温性は、筋肉を暖める方式だけではありません。系統ごとに、どの組織を暖かく保つと利益が大きいかによって異なる熱保持機構が進化しています。
サメにも体温を高く保つ種類がいるのか
います。ホホジロザメ、アオザメ、ネズミザメなどネズミザメ科の一部は、マグロと同じように対向流熱交換器を使い、遊泳筋や内臓などを周囲より高温に保てます。
マグロ類とネズミザメ類は遠い系統ですが、高速遊泳、大型の外洋捕食者、広い水温域を利用するといった似た生態条件のもとで、似た熱保持機構を独立に進化させました。
これは収斂進化の例としてよく研究されています。
「魚類だから外温性、哺乳類だから内温性」と完全に分けられるわけではなく、魚類の中にも環境・生活様式に応じて異なる体温戦略が存在します。
アカマンボウは「全身が温かい魚」なのか
アカマンボウ属では、他の局所的内温魚より広い範囲で体温を水温より高く保つ仕組みが知られています。
2015年の研究では、胸びれを連続して動かす筋肉が熱を作り、えら内部の対向流熱交換器が呼吸時の熱損失を抑えることで、心臓を含む体の広い範囲へ暖かい血液を送ることが示されました。
このためアカマンボウは「全身的内温性を持つ魚」として注目されました。
ただし、鳥や哺乳類の体温調節とまったく同じ仕組みではありません。魚類では水温の影響が依然大きく、体温上昇の程度や部位も種ごとに異なります。
魚の体温は、体のどこを測っても同じなのか
同じとは限りません。
多くの外温性魚でも、活発に働く筋肉や消化中の内臓で一時的に熱が生じれば、局所的な温度差が生まれる可能性があります。局所的内温魚では、その差がさらに大きく、赤筋、内臓、脳、眼などが周囲の水や体表より高温になります。
そのため「魚の体温は何℃か」と一つの数字だけで表すと、種によっては重要な情報を失います。
魚類の体温を理解するときには、周囲の水温、測定部位、遊泳状態、深度、直前の行動などを合わせて見る必要があります。
魚の体温は、泳ぐ速さでも変わるのか
変わる場合があります。
筋肉を激しく使えば代謝熱が増えます。通常の外温性魚では多くの熱が水へ逃げますが、大型で熱保持能力の高い魚では体内温度が上がることがあります。
マグロ類では、活動中の赤筋が継続的に熱を作り、奇網がその熱を保持します。大型個体ほど体積に対する表面積が小さいため、熱を失いにくくなる効果もあります。
ただし「速く泳げばどんな魚でも体温が高くなる」というわけではありません。体サイズ、血管構造、水温、えらでの熱損失などによって結果は大きく違います。
水温が高すぎると、魚には何が起こるのか
外温性魚では水温上昇とともに体温も上がるため、代謝需要が増えます。
一方、温かい水は一般に冷たい水より溶存酸素量が少なくなります。高温では酸素需要が増えるのに、環境から利用できる酸素条件が悪化する場合があります。
さらに、酵素・膜・神経・心臓などにはそれぞれ耐えられる温度範囲があります。限界を超えると遊泳能力や摂餌が低下し、最終的には生存できなくなります。
ただし、魚の高温耐性を一つの酸素機構だけで説明するのは適切ではありません。温度耐性は、代謝、酸素、心臓、神経、細胞保護、行動、生態条件など複数要因の相互作用で決まります。
気候変動で、魚の体温との関係はなぜ重要になるのか
多くの魚は体温が水温に強く左右されるため、水温上昇はそのまま生理機能へ影響します。
魚は行動的体温調節によって冷たい深場や高緯度へ移動できますが、適温域が利用できるとは限りません。酸素、餌、産卵場、流れ、塩分など別の条件が合わなければ、単純に冷たい場所へ移れば解決するわけではありません。
海産魚の分布変化をまとめた研究でも、海水温は魚類の分布を制約する主要因の一つであり、温暖化に伴う分布移動が広く報告されています。
魚の体温戦略を知ることは、どの種がどの水温まで活動でき、温暖化でどこへ移動し得るかを考える基礎になります。
結局、なぜ魚では体温が水温に左右されるのか
多くの魚の体温が水温に近いのは、水中では代謝熱が失われやすく、全身を高温へ保つより、環境温度を利用して低い維持コストで生きる戦略が有効だからです。一方、一部の大型・高活動性魚類では、対向流熱交換器などによって熱を保持する利益が大きくなり、局所的または全身的な内温性が進化しました。
- 魚にも体温はあるが、多くの種では周囲の水温に強く左右される
- 魚も代謝熱を作るが、水とえらを通じて熱が逃げやすいため、多くの種では全身へ蓄積しない
- 水温が変わると、代謝、筋肉、心臓、消化、摂餌など多くの生理機能が変化する
- 多くの魚は、温度の異なる場所へ移動する行動的体温調節を行う
- 長期的な温度変化には、酵素・ミトコンドリア・膜などを変える生理的な馴化で対応する
- 外温性には寒冷時の活動低下という制約がある一方、体温維持へ大量のエネルギーを使わなくてよい利点がある
- マグロ類やネズミザメ類では、奇網による対向流熱交換で筋肉などを水温より高く保つ
- カジキ類の一部では眼・脳を暖めるヒーター器官が発達している
- アカマンボウでは、えらの熱交換器を使って体の広い範囲を周囲より暖かく保つ全身的内温性が知られる
- 魚類の体温戦略は、外温性と内温性の二択ではなく、種・部位・生息環境によって連続的に異なる
つまり、魚の体温が見られる理由を考えるときに重要なのは、「魚は変温動物だから水温と同じ」と一言で終わらせないことです。多くの魚は水温を利用しながら低いエネルギーコストで生き、行動や馴化によって適温を確保します。一方、冷たい深海や高緯度まで活発に移動する一部の魚では、代謝熱を回収・保持する特殊な仕組みが進化しました。魚類は、水中で熱が移動しやすいという共通条件のもとで、非常に多様な体温戦略を持っているのです。
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参考資料
- 「異なる水温環境への魚類の代謝応答―サケ科魚類の温度適応を中心として―」日本生態学会誌
- 山口裕一郎「環境水温とマグロ類・カジキ類の釣獲時体温について」日本水産学会誌
- “Thermoregulation in fish.”
- “Evolution and consequences of endothermy in fishes.”
- Wegner, N. C. et al. “Whole-body endothermy in a mesopelagic fish, the opah, Lampris guttatus.”
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