野生動物は冬の寒さが嫌いですか？

この冬、外の天気は確かに恐ろしいものになるかもしれませんが、パーカー、ニット帽、ウールの靴下、断熱ブーツ、そして燃え盛る暖炉があれば、寒冷地に住む人々にとって耐えられるものになるでしょう。しかし、そこにいる野生動物はどうなるのでしょうか? 彼らは凍えてしまうのではないでしょうか?

極寒のときに犬の散歩をしたことがある人なら、犬が震えて冷たい足を好むことを知っているだろう。これはペット用衣料品産業の急成長を部分的に説明するものだ。しかし、シマリスやカーディナルにはおしゃれなコートやブーツは着せられない。

実際、野生動物も人間やペットと同じように凍傷や低体温症に陥ることがあります。米国北部では、毛のないオポッサムの尻尾が寒さにさらされてよく被害を受けます。フロリダでは時折、異常な寒波が襲い、イグアナが木から落ちたり、マナティーが寒さのストレスで死んだりします。

寒さを避けることは、生命や手足（オポッサムの場合は尾）と繁殖の機会を維持するために重要です。これらの生物学的な必然性は、野生動物が寒さの極度の影響によるダメージを避けるために、寒さを感じることができなければならないことを意味します。動物種には、人間が経験する不快な刺すような感覚とチクチクする感覚に相当する独自の感覚があり、すぐに温まらなければ結果に苦しむことになります。実際、温度範囲を感知する神経系のメカニズムは、すべての脊椎動物でほぼ同じです。

温血動物、または学術的には内温動物として知られる動物にとって、冬の課題の 1 つは、寒い環境で体内の温度を維持することです。しかし興味深いことに、温度感知の閾値は生理機能によって異なる場合があります。たとえば、冷血動物、つまり外温動物のカエルは、マウスと比較して低い温度から寒さを感じ始めます。最近の研究では、十三条ジリスなどの冬眠する哺乳類は、冬眠しない内温動物よりも低い温度になるまで寒さを感じないことがわかっています。

つまり、動物たちは気温が変化するだけで、寒い時期を知っています。気温が急激に下がると、野生動物は苦しむのでしょうか、それともただ氷の流れに身を任せているだけなのでしょうか?

ゆっくりしてチェックアウト

寒冷気候の内温動物の多くは、活動が低下した状態である冬眠状態を示します。彼らは眠っているように見えます。冬眠できる動物は、体温を体内で調節したり、環境に影響を及ぼしたりすることを交互に行うため、科学者はそれらを「変温動物」と見なしています。厳しい条件下では、この柔軟性により体温が低くなるという利点があります。驚くべきことに、一部の種では、華氏 32 度、つまり氷点を下回ることもありますが、これは多くの生理機能と両立しません。その結果、代謝率が低下し、エネルギーと食料の需要が低下します。冬眠は、冬眠状態の延長版です。

冬眠は、特にコウモリ、鳴鳥、げっ歯類など、体の小さな野生動物にとってエネルギー節約のメリットがあります。体全体の大きさに比べて体表面積が大きいため、自然に熱が早く失われます。体温を正常範囲内に維持するには、体の大きな動物に比べて多くのエネルギーを消費する必要があります。これは、哺乳類に比べて平均体温が高い鳥類に特に当てはまります。

残念ながら、冬眠は他の動物の餌食になるリスクが高まるなどのトレードオフを伴うため、極寒の環境で生き残るための完璧な解決策ではありません。

役立つ適応

当然のことながら、動物たちは冬を乗り切るために他の適応を進化させてきました。

北半球の野生動物は、熱帯地方の近縁種に比べて、体が大きく、付属肢が小さい傾向があります。多くの動物は寒さをしのぐために行動を進化させてきました。群れをなして生活する、巣穴を掘る、穴を掘って休む、といった行動はすべて優れた防御手段です。また、冬が近づくと、脂肪を蓄え、毛皮を厚くし、毛皮や羽毛の下の皮膚に空気の断熱層を閉じ込めるといった生理学的変化を経験する動物もいます。

自然は、例えば人間が耐えられないような状況にさまざまな動物が対処できるように、他にも巧妙な工夫を凝らしてきました。

ガチョウが氷の上に立ったり、リスが裸足で雪の中で快適に立っているように見えるのはなぜか、不思議に思ったことはありませんか。その秘密は、四肢の動脈と静脈が近接しているため、温かさと冷たさの勾配が生まれることです。心臓から足先へ血液が流れると、動脈の暖かさが静脈に伝わり、足先から冷たい血液を心臓へ戻します。この逆流熱交換により、四肢が冷えているときに熱損失を抑えながら、体幹を暖かく保つことができますが、組織が損傷するほど冷えすぎることはありません。この効率的なシステムは、多くの陸生および水生の鳥類や哺乳類に使用されており、魚のえらで酸素交換が行われる仕組みも説明できます。

魚といえば、氷水の中で魚が内側から凍らないのはなぜでしょうか。幸い、水は液体のときが最も密度が高いため、氷は浮くので、魚は固まった表面の下で氷点下の温度で自由に泳ぐことができます。さらに、魚は他の脊椎動物が持つ冷感受容体を欠いている可能性があります。ただし、魚は低温でも生理機能を維持できる独自の酵素を持っています。極地では、魚は血液中の氷結晶に結合して広範囲の結晶化を防ぐ特別な「不凍タンパク質」さえ持っています。

哺乳類や鳥類が長期間寒さにさらされるときに使うもう 1 つの秘密兵器は、ミトコンドリアが豊富な褐色脂肪組織、つまり「褐色脂肪」です。人間でも、これらの細胞構造はエネルギーを熱として放出し、体が温めようとするもう 1 つの方法である震えに伴う筋肉の収縮やエネルギーの非効率性なしに暖かさを生み出します。この震えを伴わない熱生成は、アンカレッジの人々が 40 度の春の日に短パンと T シャツで満足して過ごせる理由をおそらく説明しています。

もちろん、移住は選択肢の一つとなり得るが、野生生物にとってはエネルギーコストが高くつき、赤道に近づきたい人にとっては経済的にも負担が大きい。

人類は種として、ある程度の順応能力を持っていますが（人によって順応能力は異なります）、特に寒さに適応しているわけではありません。おそらく、だからこそ、極寒の日に窓の外を眺め、冬の風が毛皮を吹き抜ける中、身をかがめているリスを気の毒に思わないのは難しいのでしょう。動物が冬を恐れているかどうかは、決して分からないかもしれません。彼らの主観的な経験を測るのは難しいからです。しかし、野生動物には、寒さに耐える能力を高め、次の春まで生き延びるためのさまざまな戦略があります。

ブリジット・B・ベイカーは臨床獣医師であり、ウェイン州立大学のウォーリアー水生・トランスレーショナル・環境研究（WATER）ラボの副所長です。この記事はもともと The Conversation に掲載されました。