Ontogenetic variation in phototactic responses of juvenile chum salmon (Oncorhynchus keta) under different light intensities

川に住む魚たちは、常に一つの課題に直面しています。それは、人間の作った構造物によってしばしば遮られる世界を、いかに安全に移動するかということです。発電や灌漑のために水を貯めるダムや堰（せき）は、魚が上流へ泳ぎ進むのを阻む壁として機能します。彼らが通過しやすくするために、エンジニアは「魚道」と呼ばれる特別な通路を建設します。しかし、これらの通路は魚が上へと進む助けにはなりますが、下へと進む経路はより危険な場合が多いのです。タービンへと水を送り込む巨大なパイプは、まるで巨大な掃除機のようになり、稚魚を吸い込み、死に至らしめることがあります。この問題を解決するため、科学者たちは、光がこれらの若い魚を危険から遠ざけるガイドとして機能するかどうかを探求してきました。魚を含む多くの動物には、「走光性」と呼ばれる、光源に向かって泳いだり、あるいは光源から逃れたりする本能的な反応があります。これは単に、光の源に向かって泳ぐ、あるいはそこから離れるという傾向のことです。何十年もの間、研究者たちは、この本能を利用して、若いサケを危険な取水口から遠ざけ、安全な出口へと誘導できるのではないかと考えてきました。しかし、その答えは、魚が異なる明るさに対してどのように反応するか、そして、小さな稚魚からより大きな幼魚へと成長するにつれて、その行動がどのように変化するかに大きく依存します。

最近の研究において、松田啓志という研究者は、日本の漁業にとって極めて重要な種である、チャンドルサケ（ブルドックサケ）の稚魚が、光に対してどのように反応するかを正確にテストすることに乗り出しました。目的は、これらの魚が自然界に放流される時期のサイズにおいて、白い光に向かって泳ぐのか、それともそれを避けるのか、そしてその行動が成長とともに変化するかどうかを確認することでした。実験は、日光研究施設内の制御された屋内水槽で行われました。水槽は緩やかな流れのある川を模して設計され、外からの光を遮るために壁は覆われていました。水槽内には、研究者が一列に並べた白いLEDライトが設置されました。その後、彼は指ほどの大きさの若いサケ100匹を水槽に投入しました。これらの魚はまだ十分に成長しておらず、海へと下る旅を自然に始める直前の段階にありました。

研究者は、ただライトを点けたり消したりしたわけではありません。代わりに、完全な暗闇から始まり、通常の部屋よりもはるかに明るいレベルまで徐々に強度を上げていく、注意深く設計された明るさのシーケンスを作成しました。魚たちは自由に泳ぐことができ、カメラが彼らの動きを記録しました。チームは、各明るさレベルにおいて、どれだけの数の魚がライトの近くに集まったかをカウントしました。彼らは、これらの結果を、全く同じ方法を用いつつも、より大きく成長した「スモルト（銀河期に移行する直前の段階）」と呼ばれるサケを対象とした以前の研究データと比較しました。これにより、初期の生活における2つの異なる段階で、魚がどのように行動するかを直接比較することができました。

結果は、魚たちが単に光に向かって泳いだり、あるいは光から逃げたりするという単純な直線的な動きをするのではないことを明らかにしました。代わりに、彼らの反応は光がどれほど明るいかによって変化しました。光が暗いとき、若いサケは光源に近づく傾向があり、緩やかな「誘引」を示しました。光が明るくなるにつれて、より多くの魚が集まり、最も多くの魚が照らされたエリアで観察されるピークに達しました。しかし、光が非常に明るくなったとき、具体的には明るさが約1,000ルクス（明るい曇りの日や、よく照らされたオフィス程度の強度）を超えると、行動が逆転しました。魚たちは光を避け、光源から離れて水槽の暗い部分に留まるようになったのです。このパターンは、小さな稚魚とより大きなスモルトの両方に当てはまりました。年長の魚の方が、年少の魚よりも光の近くに集まる傾向がわずかに強い傾向は見られましたが、全体的な反応の形状は両グループで共通していました。

この発見は、チャンドルサケの光を避ける本能が、彼らが海へ移動する準備ができるずっと前の、人生の非常に早い段階ですでに備わっていることを示唆しています。この研究は、これらの若い魚が、捕食者から隠れたり、川のより安全で暗い場所に留まったりするために、強い光を避けている可能性が高いことを示しています。また、この研究は、保全活動における実用的な限界についても明確にしています。稚魚が誘導される際に用いられるような低い強度の明るさでは、彼らは白い光に対して強い誘引性を示さないため、光を使って稚魚を安全な出口へと引き寄せる手法は、あまりうまくいかない可能性があります。しかし、この研究は、非常に明るい白光が別の目的、つまり危険な取水口から魚を遠ざけるために役立つ可能性があることを示唆しています。強烈な明るさのゾーンを作ることで、管理者たちは、稚魚と年長のスモルトの両方を、彼らに危害を加える可能性のある機械類から遠ざけることができるかもしれません。

この研究は水槽内で行われたため、実際の川に見られる複雑な潮流、影、あるいは捕食者の存在については考慮されていません。また、白い光のみをテストしたため、異なる色の光がどのような影響を与えるかという問いも残されています。それにもかかわらず、結果は、これらの魚がどのように自分たちの世界を認識しているかについて、明確な姿を描き出しています。彼らの行動は、求めるか避けるかという単純なスイッチのようなものではなく、中間地点でピークに達し、光が強すぎると回避へと変わる、微妙なニュアンスを含んだ反応なのです。このような理解は、科学者やエンジニアが、魚たちが幼少期の川を航行する際に、彼らを守るためのより優れたシステムを設計する助けとなります。