魚が水中で同じ深さにとどまっているのを見ると、ずっとひれを動かして体を支えているように思えるかもしれません。しかし、多くの硬骨魚では、体の中にある「浮き袋（鰾・うきぶくろ）」が浮力を調節する重要な役割を担っています。
浮き袋は、気体が入った袋状の器官です。魚はその気体の量や体積を調節することで、体全体の平均的な密度を水に近づけ、沈みすぎたり浮き上がりすぎたりしにくい状態をつくります。つまり、浮き袋は単なる「空気の袋」ではなく、水圧の変化に対応しながら水中での位置を保つためのしくみの一部なのです。
浮き袋があると、なぜ魚は沈みにくくなるのか
水中の物体には、下向きの重力と、押しのけた水から受ける上向きの浮力が働きます。魚の筋肉や骨などは水よりやや密度が高いため、何も補うしくみがなければ多くの魚は自然に沈む方向へ傾きます。
そこで役立つのが、密度の低い気体を入れた浮き袋です。浮き袋がふくらむと、魚の体の体積は増えますが、気体そのものの質量はそれほど増えません。その結果、魚全体としての平均密度が下がり、浮力が大きくなります。反対に、浮き袋の体積が小さくなれば平均密度は上がり、沈みやすくなります。
重力と浮力がほぼつり合う状態は「中性浮力」と呼ばれます。中性浮力に近づけば、魚は同じ深さにいるために常に上向きの力を生み続ける必要が少なくなります。日本生態学会誌の解説でも、多くの魚類が鰾に気体を蓄えて自重を相殺し、余分な運動コストを抑えて一定の深度帯にとどまることが説明されています。
深く潜ると浮き袋は小さくなり、浮力も変わる
浮き袋のしくみで重要なのが、水圧です。水中では深くなるほど周囲の圧力が高くなります。気体は水より圧縮されやすいため、魚が深く潜ると浮き袋の気体は押し縮められ、袋の体積が小さくなります。
浮き袋が小さくなると、魚が押しのける水の量も減り、浮力は弱くなります。すると魚はさらに沈みやすくなります。逆に、浅いところへ上がると周囲の圧力が下がるので、浮き袋の気体は膨張しやすくなり、浮力が強まります。
そのため、魚がいろいろな深さを行き来するには、単に袋を持っているだけでは足りません。深度の変化に応じて、浮き袋の気体量を増減させ、適切な体積に調節する必要があります。
浮き袋への気体の出し入れには、大きく2つの方式がある
魚の浮き袋は、気体の出し入れの方法から大きく「開鰾型」と「閉鰾型」に分けて説明されます。
開鰾魚は消化管につながる管を使う
開鰾魚では、浮き袋と食道などの消化管の間に気管（鰾管）が残っています。種類によって程度は異なりますが、水面で空気を飲み込んで浮き袋へ送ったり、余分な気体を外へ出したりすることができます。
この方式は直感的で、いわば体内の袋へ外から気体を足したり抜いたりする仕組みです。ただし、深い場所ほど高い水圧に対抗して浮き袋をふくらませる必要があるため、外気を取り込むだけでは対応しにくい場面もあります。
閉鰾魚は血液から気体を出し入れする
閉鰾魚では、成長後の浮き袋と消化管の直接の通路がなく、主に血液を介して気体を調節します。ここで重要なのが「ガス腺」と「奇網（きもう、rete mirabile）」です。
ガス腺の細胞は周囲の血液を酸性側へ変化させます。するとヘモグロビンが酸素を保持しにくくなる「Root効果」が起こり、血液中の酸素分圧が高まります。その結果、酸素などの気体が血液から浮き袋の内部へ拡散しやすくなります。
さらに奇網は、細い血管が並んで逆向きに血液を流す対向流の構造をつくっています。この構造によって酸素や二酸化炭素などの濃度差を効率よく保ち、高い圧力の環境でも浮き袋へ気体を送り込むのを助けます。深い場所で浮き袋を保てる魚がいるのは、このような生理学的な仕組みが働くためです。
一方、浮き袋の気体を減らすときには、気体を血液側へ戻して吸収する領域が働きます。つまり閉鰾魚は、血液と浮き袋の間で気体を移動させることで、浮力を細かく調節しています。
浮き袋が開くこと自体が、魚の体密度を大きく変える
浮き袋が浮力に大きく影響することは、仔魚の研究からも分かります。日本水産学会誌に掲載されたマハタとクエの仔稚魚の研究では、成長にともなって体密度が高くなったあと、クエでは鰾が開腔する時期に体密度が低下しました。
これは、浮き袋に気体が入ることで魚全体の平均密度が下がり、沈みにくくなることを実際の測定で示す例です。養殖の種苗生産では、仔魚がうまく浮力を得られないと底へ沈みやすくなるため、鰾の開腔は生存や飼育管理にも関わる重要な現象です。
浮き袋は「上下に移動するためのエレベーター」ではない
浮き袋を、魚を上げ下げする風船のように考えると分かりやすい一方、少し注意も必要です。魚が上昇したり下降したりするときには、ひれや体の運動による推進力や揚力も使われます。浮き袋の主な役割は、必要な深さで体重と浮力の差を小さくし、位置を保ちやすくすることです。
また、浮き袋を持つ魚でも、その使い方や構造は種類によって異なります。一部の魚では、浮き袋が音を感じる働きや音を出す働きにも関係します。反対に、サメやエイなどの軟骨魚類は一般に浮き袋を持たず、脂質を多く含む肝臓や、泳ぐことで生まれる揚力など別の方法で浮力を補っています。マグロ類などにも、浮き袋を欠く種類や発達の程度が異なる種類があります。
なぜ魚の浮き袋は、水中の深さを保てるのか
答えは、浮き袋の気体によって魚全体の平均密度を変え、重力と浮力を近づけられるからです。浮き袋がふくらめば浮力は増し、小さくなれば浮力は弱まります。ただし水圧は深さによって変わるため、魚はその変化に合わせて気体量を調節しなければなりません。
開鰾魚では消化管につながる通路を利用し、閉鰾魚ではガス腺や奇網を使って血液から気体を移動させます。こうして浮き袋の体積を調節することで、多くの魚は少ない運動で一定の深さにとどまりやすくなります。
つまり浮き袋は、「魚を浮かせる袋」というより、周囲の水圧と自分の体密度の変化に合わせて浮力を調整する生理的な装置と考えると、その仕組みが理解しやすくなります。
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参考文献・出典
- 平田喜郎ほか「マハタおよびクエ仔稚魚の成長にともなう体密度の変化」日本水産学会誌（2009）
- 吉田誠ほか「飛翔・遊泳する動物の移動におけるエネルギー制約と、形態や移動様式によるコスト節約」日本生態学会誌（2022）
- University of Hawaiʻi at Mānoa, Structure and Function – Fish
- Pelster, B. (2021), Using the swimbladder as a respiratory organ and/or a buoyancy structure—Benefits and consequences
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