この魚はなぜ水中で息を止めるのでしょうか？怠けているわけではなく、命を守るためです!

制作：中国科学普及協会

著者: 蘇成宇 (ポピュラーサイエンスクリエイター)

プロデューサー: 中国科学博覧会

水中で暮らす魚たちは、陸上で暮らす人間と同じように、息を止める必要はないようです。通常の状況下では、彼らは息を吸ったり吐いたりします。息を止められるのは、水に入るとき、何らかのトレーニングをしているとき、または退屈しているときだけかもしれません。結局のところ、哺乳類は水中で自由に呼吸できず、酸素なしでは生き残ることができません。

しかし、実際に水中で息を止める種類の魚が存在します。退屈からこうするのでしょうか?

私は泳ぐのは好きではありませんが、息を止めるのは大好きです。

この魚はチャウナックスと呼ばれ、日本近海、南シナ海、東シナ海などに分布する深海魚で、生息深度は500～1985メートルです。下の写真のように、見た目が少し醜いものもあります。ヒキガエルに似ていることから、オオヒキガエルとも呼ばれています。

チャウナックス・スットクシ、トゲウオの一種

(画像出典: Wikipedia)

見てください、頭に「小さなランタン」をつけたアンコウにちょっと似ていませんか？それは、マングーステール科の魚はすべてアンコウ目に属しており、それらは実際に関連があるからです。

チャウナックス・ピクタス（ハンドフィッシュの一種）

（画像出典：参考文献[1]）

水底にいるとき、ハンドフィッシュは他の魚のようにずっと泳ぎ続けるのではなく、岩のようにじっとそこに留まり、通り過ぎる小魚を待ち伏せします。

単棘ハンドフィッシュは、移動しているときでも、胸びれと腹びれを頼りに水底を這ってほとんどの時間を過ごします。泳ぐのはあまり好きではないので、ゆっくり泳ぎます。科学者たちは、逃げるときに素早く泳ぐハンドフィッシュを時折観察しているが、すぐに疲れてしまい、しばらくすると泳げなくなるようだ。

水底を這うイトヨの1匹

（写真提供：shorefishes）

科学者たちは、カワハギの「安定した」生活習慣と、カワハギが生息する寒くて資源の乏しい海底環境に基づいて、カワハギの代謝レベルは高くないと推測している。

何千もの場所で魚を探して、魚はすべてビデオの中にいる

それで、科学者たちはこの魚が息を止められることをどうやって知ったのでしょうか?

確かに、科学者は研究のためにランダムにハンドフィッシュを捕まえることはないだろう。この種の魚は観察が難しく、捕まえるのも簡単ではないからです。さらに、野生動物を自由に捕獲することはできません。法律や規制によって保護されています。

だから、私たちは観察することしかできないのです。科学者たちは、遠隔操作潜水艇（ROV）によって過去に撮影された単棘ハンドフィッシュのビデオを発見し、その呼吸運動、つまり鰓腔の容積の変化をフレームごとに分析した。合計 10 本のビデオが見つかり、4 種の単棘ハンドフィッシュが映っていました。

ビデオに登場する4種類のハンドフィッシュ

（画像出典：参考文献[1]）

科学者たちはビデオを観察することで、これら4種の単棘ハンドフィッシュが丸い体のまま、全く変化のない状態を長期間保っていること、つまり息を止めていることを発見した。しかし、息を止める時間は数十秒から数百秒までさまざまです。最も長く息を止められる魚はインド洋ハンドフィッシュ（Chaunacops coloratus）で、最大245秒間息を止めることができます。

下の写真のインド洋ハンドフィッシュは、息を止めた後、ゆっくりと息を吐き続けました。約7 回の呼吸サイクルの後、ゆっくりと容積が減少し、最終的に容積が約 29% 減少しました。

インド洋のハンドフィッシュの量は時間とともに変化する

（画像出典：参考文献[1]）

インド洋のハンドフィッシュとは異なり、もう少し見た目が醜い別のレッドアイフィッシュ（Chaunax pictus）は、 3回の呼吸サイクル未満ですべての空気を吐き出し、体積を約20％減らします。動画に映っているアカエイはほとんど動かず、岩の上に留まっていました。

赤目魚の量は時間とともに変化する

（画像出典：参考文献[1]）

呼吸をコントロールしましょう！さもなければ、生命に危険が及ぶでしょう。

一本棘ハンドフィッシュが息を止めている証拠は発見されましたが、別の疑問が生じました。なぜこれらの一本棘ハンドフィッシュは息を止めているのでしょうか?

1879年、科学者ヒルゲンドルフはハンドフィッシュの生活習慣を調査し、ハンドフィッシュが長期間何も食べなくても生きられることを発見しました。ヒルゲンドルフ氏の研究によれば、これらの魚は生涯を通じて餌を食べないのが普通なので、基本的に餌に好き嫌いはない。一口で飲み込める獲物が近づいてくると、一口で飲み込んでしまうなど、メニューも多種多様です。ナマズは獲物を待ち続ける典型的なハンターであると言える。

息を止めている間、ハンドフィッシュの鰓室に海水が満たされます。彼らは非常に低い周波数（0.03～0.004 Hz）でゆっくりと息を吐き、泳いでいるときでも呼吸数は静止しているときとそれほど変わりません。呼吸の頻度を低く保ったり、息を止めたりすることで、消費するエネルギーを低いレベルに保つことができます。

海底に横たわる一本の棘を持つハンドフィッシュ

(画像提供: NOAA)

これは、単棘ハンドフィッシュが息を止める必要がある理由でもあります。彼らはエネルギーを節約する必要がある。息を吐きすぎると本当に餓死してしまうかもしれません。

科学者たちは、エネルギーを節約することに加えて、ハンドフィッシュにとって息を止めることは別の利点があるのではないかと推測している。それは、周囲の変化を感知しやすくなるということだ。どんな種類の魚であっても、体の両側には側線があります。これは魚が水中生活に適応するために重要な感覚器官です。側線がなければ、水中で生き残るのは困難です。頻繁な呼吸は周囲の水への撹乱を増加させ、それによって側線の捕食者や獲物の認識に影響を与える可能性があります。

単棘ハンドフィッシュは光の弱い大陸斜面の底に生息しています。彼らは主に側線を使って水の振動を感知し、水中にあるあらゆるものを知覚します。そのため、非常に感度の高い側線システムは、単棘ハンドフィッシュなどの深海魚にとって特に重要です。

横たわるアカエイ

(画像提供: NOAA)

非常に敏感な感覚システムを維持するために、ハンドフィッシュは泳ぎと呼吸の速度を落とす必要があり、それが息を止める理由の 1 つです。

もちろん、息を止めているもう一つの理由は、息を止めて体を大きくし、フグのようにより脅威的に見えるようにして、より身を守りたいからかもしれません。

ふぐさん、同じく「ふくらんでいる」私も息を止めてしまうのでしょうか？

ここで、フグも息を止めることができるということについて、興味が湧いてくるかもしれません。

フグの場合、体を膨らませるには息を止めているのではなく、胃の中に水を飲み込んで体を膨らませているのです。フグは岸に着くと、嘔吐して水をすべて吐き出します。

「酔った」フグ

（写真提供：Veer Gallery）

2014年に科学者たちはフグに関する特別な研究を行った。彼らはフグを透明な水槽に入れ、その呼吸状態を観察しました。彼らはまず、捕食動物からの攻撃をシミュレートするために、フグをチューブで突いた。予想通り、フグはすぐに膨らみ、膨らむ過程で呼吸量はほぼ5倍に増加しました。

つまり、フグは息を止めるのではなく、空気を求めてあえいでいるのです。それだけでなく、科学者たちは、実験中のフグが安静時の呼吸数に戻るまでに数時間かかることも発見した。

つまり、ハンドフィッシュとフグは両方とも大きくなるが、ハンドフィッシュは実際に息を止めているのに対し、フグは単に「飲み過ぎた」だけである。

結論

魚も水中で息を止める必要があります。馬鹿げているように聞こえるかもしれないが、ハンドフィッシュにとって、息を止めることは生き残るための得意技なのだ。

空でも、草でも、海でも、自然そのものが「適者生存」の法則に従う舞台です。魚も長く生き残るために、息を止めることを学ばなければなりません...生き物の不思議は私たちの想像をはるかに超えています。人間は自然を探求し理解する過程において、それぞれの生命の固有の意味を徐々に理解できるようになります。

参考文献:

【1】ロング、ニコラスP.;ファリーナ、ステイシーC.（2019）。深海カワハギ類（Lophiiformes：Chaunacidae）の巨大な鰓室は、息止めや極度の膨張などの独特な換気特殊化を支えています。魚類生物学ジャーナル、jfb.14003–。 .doi:10.1111/jfb.14003 .

【2】マギー、GE;クラーク、TD（2014）。膨らんだ状態：フグは膨らんだ状態でも呼吸を止めるのでしょうか？生物学レターズ、10(12)、20140823–20140823。出典：RSBL