Has climate change altered Jan Mayen Island Arctic Charr life-history traits and feeding ecology?

北極圏の冷たく、人里離れた片隅では、生命は剃刀の刃の上を歩むような危うい状態で存在しており、そこではわずか1度の気温上昇が生態系全体を塗り替えてしまう可能性がある。何十年もの間、科学者たちは、上昇する気温がこれらの凍てつく風景を住処とする動物たち、特にホッキョクイワシのような魚類にどのような影響を与えるのかを見守ってきた。これらの魚は適応の達人であり、しばしば単一の湖の中で異なる形態へと分化する。あるものは小さく留まり、小さな昆虫を食べ、またあるものは同種を食べるほどに大きく成長する。この分化は「生活史戦略」として知られ、通常は食物の可用性と競争によって駆動される、進化という名の緩やかなダンスである。しかし、気候が急速に変化するとき、問いが生じる。魚は生き残るために自らの体と行動を変えるのか、それとも単に追いつけずに苦闘するのか。北極圏は地球上のほぼどの場所よりも速く温暖化しており、そこに住む生物たちは、ルールが変わったときに自然がいかに反応するかを示す明確な窓口となるため、これらの変化を理解することは極めて重要である。

グリーンランド海に浮かぶ、小さく火山性の島、ヤン・マイエンでは、300年近くにわたってユニークな実験が行われてきた。1732年、火山の噴火によって陸地が押し上げられ、ノドラグナと呼ばれる湖が海から遮断された。中の魚、すなわちホッキョクイワシの個体群は、海から切り離され、完全に自力で生き延びることを余儀なくされた。過去60年間の間、この島は著しく温暖化してきた。氷が解ける夏季の平均気温は、1960年代初頭の摂氏3.8度から、近年では摂氏5.6度まで上昇している。研究チームは最近、この孤立した湖に再び戻り、この温暖化が魚に変化をもたらしたかどうかを調査した。彼らは、ホッキョクイワシがより大きく成長したのか、より早く成熟したのか、あるいは食性が変わったのか、そしてこれらの変化が、新たな世界で苦闘している兆候なのか、あるいは繁栄している兆候なのかを知りたかったのである。

研究者たちは2019年8月、捕食者となる数少ない大型の個体は避けつつ、より小さく数が多い魚を捕獲するように設計された網を使用して、ノドラグナで魚を捕獲することに着手した。彼らは、サイズ、年齢、および健康状態の違いを探るため、自分たちの発見結果を1960年代に科学者によって収集されたデータと比較した。結果は、魚の「人生の物語」における明確な変化を示していた。2019年に捕獲された小型の魚は、1960年代の対照的な個体と同じ年齢において、身体的に大きくなっていた。より重要なことに、彼らはより早く成長していた。1960年代には、これら小型の魚の多くはもっと高齢になるまで性成熟に達していなかったが、2019年までには、大多数がはるかに若い年齢、多くの場合3歳までに繁殖の準備が整っていた。これは、温暖な水が彼らの成長を加速させ、より早い段階での成熟を促したことを示唆している。

こうしたサイズや年齢の変化にもかかわらず、魚たちが全体としてより良い状態にあるようには見えなかった。実際、研究者たちは、湖内の食物供給が極めて乏しい状態であることを発見した。この湖は非常に栄養が乏しいため、他の多くの北極圏の魚が依存する微小な浮遊動物、すなわち動物プランクトンが欠如している。利用可能な食べ物は、底生の小さな甲殻類のみである。食物が非常に乏しいため、魚は無限に成長することはできない。研究者たちは、温暖な水が魚の代謝を高め、エネルギー消費を早めていると考えているが、食物の不足が、彼らがその余剰エネルギーを巨大化するために使うことを妨げているのだ。代わりに、魚たちは戦略を調整している。彼らは、食物が尽きる前、あるいは死ぬ前に繁殖できるサイズに達するため、幼少期に素早く成長する。それは、次世代の生存を確実にするための、時間との戦いなのである。

魚の食性もまた、完全な刷新ではないものの、変化の物語を語っていた。1960年代、魚たちはさまざまな小さな生物を食べていた。2019年までには、彼らの食事は著しく絞り込まれ、ほとんどすべての個体がその一種の小さな甲殻類のみを食べていた。湖に残された数少ない大型の魚（他の魚を食べることで知られている）は、さらに専門化し、ほぼ排他的に自分たちの小さな隣人を食べていた。この変化は、魚たちが熱に適応している一方で、非常に貧弱な環境という厳格な制限の中で行っていることを示している。彼らはメニューを広げているのではなく、利用可能な唯一の食物へと焦点を絞り込んでいるのである。

おそらく最も驚くべき発見は、魚のDNAを調べた際に得られた。多くの湖では、魚が異なるグループ（一方は昆虫を食べ、もう一方は魚を食べるグループ）に分かれる際、最終的には遺伝的に非常に異なり、互いに交配できなくなることがある。これが新しい種が誕生する仕組みである。しかし、ヤン・マイエンの魚の遺伝子解析は、そのような分裂を示さなかった。小型の魚と大型の魚は、見た目や行動が非常に異なっていても、彼らはすべて同じ遺伝的家族の一部であった。彼らは遺伝的なアイデンティティを別々に確立していないのである。むしろ、彼らは「表現型可塑性」と呼ばれる柔軟な生物学的ツールを使用している。これは、単一の動物グループが、遺伝コードを変えることなく、環境に基づいて外見や行動を変化させることを可能にするものである。これは、この個体群が依然として単一のユニットであり、進化の異なる経路に固定されるのではなく、状況の変化に応じて戦略を転換できることを意味している。

研究者がヤン・マイエンの魚を、グリーンランド、アイスランド、ノルウェーなど、北大西洋の他の場所のホッキョクイワシと比較したとき、その差は歴然としていた。ヤン・マイエンの個体群は遺伝的にユニークであり、他のすべてのグループから離れている。3世紀前に火山イベントによって彼らを湖に閉じ込めたこの孤立が、彼らを独自の進化へと導いたのである。彼らはアイスランドや東グリーンランドの魚と遠い遺伝的つながりを共有しているものの、彼らはその小さな、温暖化する島の住処という独特の課題によって形作られた、明確に異なる系統である。

本研究は、ヤン・マイエンのホッキョクイワシが気候変動に対応しているものの、それは予想されるような形ではないと結論づけている。彼らは、湖が支えきれないために、巨大で支配的な捕食者へと成長しているのではない。むしろ、温暖な水と乏しい食物の組み合わせによって駆動され、幼魚期により早く成熟し、より速く成長しているのである。彼らは過酷な現実（資源が成長するための十分な量を持たないこと）に合わせて、自らの生活史を変化させた。それでもなお、彼らは単一の、遺伝的に統一された個体群であり続けている。この小さく孤立した湖は、天然の実験室として、ある種がいかにして、成長のための資源が単に存在しない状況下にあっても、温暖化する世界に対して行動や生物学を迅速に調整できるかを示している。魚たちは気候との戦いに勝っているのではなく、単に、その新たな、より厳しい制約の中で生きる方法を学んでいるのである。