変温動物は、体温を調節するために周囲環境の温度条件に依存しています。
そのため、地球が温暖化すると、変温動物はより多くのエネルギーを必要とすると科学者は述べています。
しかし、新たな研究により、変温動物の将来のエネルギー需要に影響を与える環境要因は気温だけではないことが示唆されています。
実際、研究者によれば、変温動物の代謝率は、体サイズ、活動量、体温などさまざまな要因の影響を受けるといいます。
研究結果から、温暖化した世界では変温動物がこれまで考えられていた以上にさらに多くのエネルギーを必要とすることが示唆されており、それが絶滅リスクを高める可能性があります。
すべての動物は生きるためにエネルギーを必要とします。呼吸、血液循環、食物の消化、移動のためにエネルギーを使います。若い動物は成長のためにエネルギーを使い、生涯の後半には繁殖のためにもエネルギーを使います。
体温が上昇すると、動物がエネルギーを消費する速度が高まります。変温動物は体温を調節するために周囲環境の温度条件に依存しているため、地球が温暖化するとより多くのエネルギーを必要とすると予想されています。
しかし、本日『Nature Climate Change』に掲載された私たちの新たな研究では、変温動物の将来のエネルギー需要に影響を与える環境要因は気温だけではないことが示唆されています。他の種とどのように相互作用するかも役割を果たします。
私たちの研究結果から、温暖化した世界では変温動物がこれまで考えられていた以上にさらに多くのエネルギーを必要とすることが示唆されています。これは絶滅リスクを高める可能性があります。
既に分かっていること
動物が一定時間に使用するエネルギー量は、その代謝率と呼ばれます。
代謝率は、体サイズや活動量を含むさまざまな要因の影響を受けます。大型の動物は小型の動物よりも代謝率が高く、活動的な動物は非活動的な動物よりも代謝率が高くなります。
代謝率は体温にも依存します。これは、エネルギー代謝に関わる生化学反応の進行速度が温度の影響を受けるためです。一般に、動物の体温が上昇すると、その代謝率は指数関数的に加速します。
現在生息するほとんどの動物は変温動物、すなわち「外温動物」です。昆虫、ミミズ、魚類、甲殻類、両生類、爬虫類など、哺乳類と鳥類を除くほぼすべての生物は外温動物です。
人為的な気候変動により地球の気温が上昇するにつれ、変温動物の体温も上昇すると予想されています。
研究者によれば、すでに起きている気候温暖化により、一部の陸生外温動物の代謝率は3.5%から12%の間で既に上昇している可能性があるとのことです。ただし、この予測は、動物が温暖な気温に生理的に「順化」する能力を考慮していません。
順化とは、環境の変化に対応するため、動物が自らの生理機能を再構築する能力を指します。
しかし、順化によって気温が代謝過程に与える影響が完全に打ち消されることはほとんどありません。このため、今世紀末までに陸生外温動物の代謝率は、現在と比べて依然として約20%から30%高くなると予測されています。
代謝率が高いということは、動物により多くの食物が必要になることを意味します。十分な食物が得られなければ飢餓に陥る可能性があり、また、配偶者を見つけて繁殖するためのエネルギーも少なくなります。
私たちの研究
外温動物にとって気候温暖化がもたらすエネルギー面の負担を理解しようとする従来の研究には、重要な点で限界がありました。それらの研究は、主に比較的単純な実験室環境で飼育された動物を対象としており、そこで動物が直面する唯一の課題は気温の変化でした。
しかし、自然界では動物はほかにも多くの課題に直面します。これには、餌をめぐる競争や捕食者と被食者の関係など、他の種との相互作用が含まれます。
自然界では種同士が常に相互作用しているにもかかわらず、私たちはほとんど研究していません。これが代謝率にどのような影響を与えるのかについてです。
私たちは、種間の相互作用が、変温動物にとって気候温暖化がもたらすエネルギー負担に関する予測をどのように変える可能性があるかを検討したいと考えました。そのためにショウジョウバエ（ショウジョウバエ属）に着目しました。Drosophila）。
ショウジョウバエの種は、腐敗した植物質に産卵します。これらの卵から孵化した幼虫は、相互に作用し、餌を巡って競合します。
私たちの研究では、ショウジョウバエの種を単独または複数で、異なる温度条件下で飼育しました。その結果、2種のショウジョウバエの幼虫が高温下で餌を巡って競合した場合、幼虫時代に他種と競合しなかった成虫よりも、成虫になってからより活発に活動することがわかりました。つまり、より多くのエネルギーを使っていたということです。
この結果をもとにモデル化を行い、世界の気温が高い状態での種間相互作用により、ショウジョウバエの将来のエネルギー需要が3%から16%増加すると推定しました。
これらの知見は、従来の研究が外温動物にとって気候温暖化がもたらすエネルギー面の負担を過小評価してきたことを示唆しています。つまり、気候変動が変温動物に及ぼす影響を理解するうえで、生理学的なアプローチのみでは不十分である可能性が高いということです。
現実を直視しましょう
動物のエネルギー需要を理解することは、厳しい環境の中で動物がどのように生き延び、繁殖し、進化していくかを理解するうえで重要です。
温暖化した世界では、より高温の外温動物が生き延びて繁殖するためにより多くのエネルギーを必要とします。体のエネルギー需要を満たすだけの食物が足りなければ、絶滅リスクは高まる可能性があります。
気候温暖化が生物多様性をどのように脅かすかを、より正確に予測しなければなりません。そのためには、より現実的な条件下で、気温変化に対する動物の反応を研究する必要があります。
