出生時の帰巣

出生地への帰巣、あるいは出生地定着とは、幼少期の生息地から離れた成体の動物が繁殖のため出生地へ戻る帰巣過程である。この過程は主にウミガメやサケなどの水生動物によって行われるが、渡り鳥や哺乳類にも同様の繁殖行動をとるものが存在する。科学者たちは、動物が使う主な手がかりは地磁気の刷り込みと嗅覚の手がかりだと考えている。動物が出た正確な場所に戻ることの利点は、その場所が繁殖地として安全かつ適切であることに大きく関係していると考えられる。ニシツノメドリなどの海鳥が出生地の繁殖地（ほとんどが島にある）に戻ると、適切な気候と陸上の捕食者が十分にいないことが保証される。

ある地域で生まれたウミガメは、他の地域で生まれたウミガメとは遺伝的に異なります。孵化したばかりのウミガメは海に向かい、すぐに適切な餌場を見つけます。そして、生まれ育った実際の海岸ではなく、これらの餌場に戻ってくることがわかっています。サケは淡水の小川で生まれ、最終的に川を下って海に流されます。数年後に産卵した川系に戻ることができるのは、嗅覚の手がかり、つまり水の「味」に関連していると考えられています。大西洋クロマグロは大西洋の東岸と西岸の両方で産卵しますが、海の真ん中で餌を食べているときに混ざり合います。タグを付けた若いマグロは、産卵した大西洋側にほぼ必ず戻ってくることが明らかになっています。

動物がどのようにして故郷を見つけるかについては、さまざまな説が提唱されている。地磁気刷り込み仮説は、生まれた地域に存在する独特の磁場が刷り込まれているというものである。これはもっともらしい説だが、実際に起こるかどうかは証明されていない。太平洋サケは故郷の川の水質に刷り込まれていることが知られており、この事実は実験的に確認されている。地磁気情報を使って海岸に近づき、嗅覚の手がかりをつかむのかもしれない。一部の動物は航行を誤り、間違った場所にたどり着くかもしれない。もし新しい場所で繁殖に成功すれば、その動物は繁殖基盤を広げることになり、最終的には種の生存の可能性が高まるかもしれない。他の未知の航行手段が関係している可能性があり、さらなる研究が必要である。

出生地への帰巣行動を示す海洋動物には、いくつかの種類があります。最もよく知られているのはウミガメです。アカウミガメは、2 種類の帰巣行動を示すと考えられています。1 つ目は、生涯の早い段階で起こります。初めて海に向かうとき、動物は潮流や海流に流され、ほとんど泳ぐことはありません。最近の研究では、動物は出生地近くの餌場への帰巣行動を示すことがわかっています。

特定の出生地の海岸に生息するカメは、ミトコンドリアDNAハプロタイプに違いがあり、他の産卵地のカメと区別されます。^[1] 同じ海岸に生息するカメの多くは、同じ餌場に現れます。大西洋で性成熟に達すると、メスのアカウミガメは産卵のため、長い旅をして出生地の海岸に戻ります。北大西洋に生息するアカウミガメは、北米の海岸で産卵するために往復9,000マイル以上を移動します。

北太平洋サケが海から淡水の産卵生息地へ移動する行為は、動物界で最も激しい移動の 1 つです。サケのライフサイクルは、海に流れ込む淡水の小川または川で始まります。 ^[2] 海で 4 ～ 5 年過ごして性成熟に達すると、多くのサケは生まれた同じ小川に戻って産卵します。サケがどのようにしてこれを行うことができるかについては、いくつかの仮説があります。

一つの仮説は、魚が化学的手がかりと地磁気的手がかりの両方を使って生まれた場所に戻るというものです。地球の磁場は魚が海を航行して産卵場所を見つけるのに役立つかもしれません。そこから、魚は生まれた川に特有の化学的手がかりを使って川が海に流れ込む場所を見つけます。^[3]

その他の仮説は、サケが非常に鋭い嗅覚を持っているという事実に基づいています。1 つの仮説では、サケは下流に移動する間、生まれた川の匂いの痕跡を保持します。この匂いの記憶を使用して、サケは数年後に同じ川に戻ることができます。別の匂いに関する仮説では、若いサケは下流に移動する間にフェロモンを放出し、放出したフェロモンの匂いを嗅ぐことで数年後に同じ川に戻ることができるとされています。

大西洋クロマグロは、大西洋の東岸と西岸の両方で産卵する。クロマグロが孵化すると、水の化学的性質に基づいて耳石に化学的な痕跡が残る。異なる地域で生まれた魚は、ここで明らかな違いが見られる。米国の商業漁業に関する研究によると、北大西洋のクロマグロの個体群は両岸の魚で構成されている。大西洋では魚が近い場所に生息しているかもしれないが、産卵のために生まれた地域に戻る。数年にわたって行われた電子標識付けでは、地中海で標識を付けた1歳魚の95.8パーセントが産卵のためにそこに戻ったことが示された。メキシコ湾の結果は99.3パーセントだった。^[4] この種の乱獲により、科学者は、信頼できる食料源と健全な生態系の両方のために個体群を維持するために、産卵習慣について学ぶべきことがたくさんある。

ニシツノメドリは冬を海で過ごし、その後生まれた場所に戻ることが足環調査で明らかになっている。繁殖地は通常、過酷な崖の上や無人島である。雛のときに捕獲され、他の場所に放された鳥は、生まれた場所よりも、放された場所に忠実であることがわかった。^[5]

動物がどのようにして故郷に帰ってくるかについての1つの考え方は、生まれた地域に存在する独特の磁場を刻み込み、その情報を使って数年後に戻ってくるというものです。この考え方は「地磁気刻印仮説」として知られています^[6]この概念は、ウミガメやサケが数百キロまたは数千キロ離れた場所を移動した後、どのようにして故郷に帰ることができるのかを説明しようとした2008年の論文で開発されました^[7]

動物行動学において、「刷り込み」という用語は特別な学習方法を指します。刷り込みの正確な定義はさまざまですが、このプロセスの重要な側面には次のものがあります。(1) 学習は特定の重要な期間、通常は動物の生涯の早い時期に発生します。(2) 効果は長期間持続します。(3) 効果は簡単には修正できません。^[8]出生帰巣の場合、ウミガメやサケなどの動物は若いときに生息地の磁場を刷り込み、この情報を使用して数年後に戻ってくるという概念です。

地磁気の刷り込みが起こることは証明されていないが、いくつかの理由からもっともらしいように思われる。地球の磁場は地球全体で変化しており、地理的な地域によって関連する磁場は異なる。^[6] また、ウミガメはよく発達した磁気感覚を持っており^[9] 、地球の磁場の強さ（強度）と傾斜角（磁力線が地球の表面と交差する角度）の両方を感知することができる。^[10] したがって、ウミガメ、そしておそらくサケも、そこに存在する独特の磁場を使って自分たちの生息地を認識できる可能性がある。

太平洋サケは、故郷の川の化学的特徴を刻印することが知られています。^[11] この情報は、サケが外洋から海岸に到達したときに故郷の川を見つけるのに役立ちます。ほとんどの場合、川からの化学的手がかりは、海洋にはあまり遠くまで及ばないと考えられています。したがって、サケは外洋から産卵場まで回遊するときに、2つの異なるナビゲーションシステムを順番に使用している可能性があります。 ^[12] 最初のシステムは、おそらく地球の磁場に基づいており（上記の地磁気刻印を参照）、外洋で使用され、サケを故郷の川に近づけると考えられます。故郷の川に近づくと、サケは嗅覚（化学）信号を使用して産卵場所を見つけることができます。

サケの嗅覚の刷り込みを実証する古典的な研究の多くは、アーサー・ハスラーと彼の同僚によって行われました。^[13]特に有名な実験では、若いサケに人工化学物質を刷り込み、野生に放して通常の回遊を行わせました。ほぼすべての若い魚が、同じ化学物質を人工的に刷り込んだ同じ川に戻り、魚が化学的手がかりを使って出生地に戻ることを証明しました。

熱汚染は、周囲の水温の変化による水質の悪化を指し、シロザケの産卵川への回帰に深刻な影響を及ぼします。シロザケは典型的な冷水魚で、10 °C（50 °F）前後の水を好む魚です。熱汚染により水温が上昇すると、シロザケは体温調節のために深海に潜る傾向があります。これにより、シロザケが表層水柱で過ごす時間が短縮され、産卵川への回帰を促す化学的シグナルが表層水に集中しているため、シロザケが産卵川に近づく機会が減少します。

科学者らが研究し記録したところによると、ケンプヒメウミガメが巣を作るメキシコ東部の海岸では、10年間の傾斜角による航行誤差で、ウミガメは出生地から平均23キロメートル（14マイル）以内にしか進まない。他の場所では、同じ期間に100キロメートルを超える航行誤差が生じた。この研究結果から、地磁気の刷り込みという航行手段は海洋動物を出生地の近くでのみ誘導するものと考えられており、その後は動物は支流や川の化学的な手がかりを頼りに出生地に戻る方向を定めることがわかった。

こうした航行上の誤りは、一部の動物が生まれた場所から迷い出るという結果をもたらし、海洋動物の生まれ故郷への帰巣という進化的特徴を実際に強化しました。ほとんどの動物は、そこが卵を産むのに安全な場所だと知っているので、生まれた場所に戻ります。これらの地域は通常、捕食者が少なく、気温と気候が適切で、カメにとって適切な種類の砂があります。なぜなら、カメは湿った泥だらけの環境では卵を産むことができないからです。

生まれた場所に戻らず、繁殖のために他の場所へ迷い込んだ少数の動物は、種に様々な繁殖場所を提供するため、元の生まれた場所が変わった場合、種はより多くの場所に拡大し、最終的には種の生存の可能性を高めることになる。^[3]

科学者たちは何年もの間、帰巣行動をする海洋動物を研究してきましたが、地磁気の刻印と化学的な手がかりが、彼らが驚くべき回遊に使う唯一のナビゲーションツールであるとはまだ確信していません。これらの動物が繁殖のためにこれほど長い距離を移動できる理由を科学者が完全に理解するには、まだまだ研究が必要です。幸いなことに、技術の進歩により、動物に簡単に取り付けられる磁力計を備えたデータロガーなど、科学者が利用できるツールがいくつかあるようになりました。これらのツールは、地球の磁場に対する動物のデータを提供するだけでなく、これに基づいて緯度、光のレベル、温度、深度などに基づいて経度を提供するものもあります。ポップアップ衛星アーカイブタグは、データ収集に使用され、このデータをアルゴスシステム衛星経由で科学者に 転送する機能を備えています。

• フィロパトリー
• サケの遡上

• Bowen; et al. (2004). 「アカウミガメの幼生 (Caretta caretta) の出生回帰」.分子生態学. 13 (12): 3797–3808. Bibcode :2004MolEc..13.3797B. doi :10.1111/j.1365-294x.2004.02356.x. PMID  15548292. S2CID  2816336.
• Crossin; et al. (2009). 「繁殖期の魚種であるベニザケにおける生殖回遊のタイミングと成功に影響を与えるメカニズム」生理生化学動物学. 82 (6): 635–652. doi :10.1086/605878. PMID  19780650. S2CID  542744.