海の魚は、なぜ塩水を飲んでも平気なの？
― 飲んだ塩は、えらから捨てられています
海で泳いでいて、うっかり海水を口にすると、しょっぱくてとても飲めたものではありません。人が海水を飲み続けると、水をとったはずなのに体はかえって水を失っていきます。ところが、アジもタイもマグロも、その濃い塩水の中で一生を過ごします。しかも、海の魚はちゃんと海水を「飲んで」います。答えは、飲むことそのものではなく、飲んだあとの始末のしかたにあります。
塩をたっぷりふった漬け物のことを考えてみます。きゅうりに塩をまぶしてしばらく置くと、まわりに水がたまり、きゅうりはしなびます。塩が水を引き出したのです。
海の中の魚は、いわばこの漬け物と同じ状況にいます。まわりの水のほうが濃いので、体の水はいつも外へ出ていこうとします。
それなのに、魚はしなびません。むしろ、私たちが刺身で食べるあの身は、みずみずしいままです。何が起きているのでしょうか。
理由は、大きく2つだけです
海の魚の体液は、まわりの海水よりも塩がうすく、その濃さは海水のおよそ3分の1とされています。だから水は、体の外へ出ていく向きに引っぱられ続けます。
失った水をおぎなうため、海の魚は海水をそのまま飲みます。そして、いっしょに入ってきた塩を、えらにある特別な細胞から外へ押し出しています。
この2つは、順番につながっています。1つめが問題で、2つめがその答えです。順に見ていきましょう。
なぜ、体から水がうばわれるのですか
魚の体をつつむ膜には、とても小さなすき間があります。水はそこを通れますが、塩は通りにくくなっています。こういう膜が、うすい液と濃い液を仕切っているとき、水はうすいほうから濃いほうへ移っていきます。これが「浸透」です。
海水は塩が濃く、魚の体液はうすいのです。だから水は、魚の体からまわりの海へと出ていきます。えらは酸素を取り込むために、うすい膜が広い面積でむき出しになっています。呼吸のために都合のいい体のつくりが、そのまま水を逃がす出口にもなっているのです。
図1を見てください。左が海の魚、右が川の魚で、水と塩の出入りの向きがまったく逆になっています。
飲んだ塩は、どこへ行くのですか
海の魚は、口から入れた海水を腸で受け取ります。腸のかべは、塩といっしょに水を体の中へ引き入れます。こうして、失った分の水を取り戻すのです。
問題は、あとに残る塩です。これを捨てないと、体液はどんどん濃くなってしまいます。そこで働くのが、えらの表面にならぶ「塩類細胞（えんるいさいぼう）」です。この細胞は、体の中から外へ向かって塩を運び出す、小さなポンプを持っています。
ポンプを動かすには力がいります。魚は、食べ物から得たエネルギーの一部を、休みなくこの塩の運び出しに使い続けています。海で生きるということは、水を失い続け、塩をくみ出し続けることなのです。
川の魚では、話がそっくり裏返ります。まわりの水がうすいので、水は体へ入ってきます。だから川の魚は水を飲まず、うすい尿をたくさん出します。そして、貴重な塩を、えらの細胞で外の水から拾い集めています。
海の魚は、せっかく手に入れた水をむだにできません。ですから尿の量はとても少なく、濃くなります。反対に川の魚は、入ってくる水を捨て続ける必要があるので、うすい尿をたくさん出します。同じ魚の腎臓でも、担っている役割が正反対なのです。
サケやウナギ、ボラのように、海と川を行き来する魚がいます。これらの魚は、えらの塩類細胞のはたらきを「捨てる向き」と「取り込む向き」に切りかえられます。切りかえには時間がかかると考えられており、河口のあたりでゆっくり体を慣らしてから移動する種が知られています。
まとめ
海の魚は、塩水に強い体を持っているわけではありません。体の中は海水よりずっとうすく、放っておけば水を失う一方です。だから海水を飲んで水を確保し、そこに混ざってきた塩をえらから外へくみ出しています。飲んでも平気なのではなく、飲んだあとの後始末を、一生やり続けているのです。
海の魚は塩に強いのではありません。
飲んだ塩を、休まず捨て続けているのです。
生まれた川へ戻るサケの旅についてはサケはなぜ、生まれた川に戻ってこられるの？で、水を飲まずに歩き続けるラクダのしくみはラクダは、なぜ何日も水を飲まずに歩き続けられるの？で紹介しています。同じ浸透の力ではちみつが腐らない話ははちみつは、なぜ腐らないの？をどうぞ。
- きゅうりを厚さ5ミリほどの輪切りにし、同じ量ずつ2つの器に分けます。
- 片方には塩をひとつまみふり、もう片方には水だけを少し注ぎます。そのまま30分ほど置きます。
- 塩をふったほうは水がたまってしなび、水だけのほうはむしろ張りが出ます。水が動いた向きが、指でさわって分かります。
塩をふったきゅうりが、海にいる魚と同じ状況です。魚はここから、水を飲みなおして張りを保っています。使った野菜は、そのまま食べられます。
もっと知りたい人へ ― 用語・数式・教科書とのつながり中学理科から大学の専門科目まで、どのレベルの話かを明示しています
- 中学中学校の理科で習う範囲
- 高校高校の「生物基礎・生物」で習う範囲
- 高校＋高校の発展、または教科書のコラム扱いの内容
- 大学高校では習わない、大学の専門科目（動物生理学）の内容
- 研究大学でも「定説」として教わらない、いま研究者が調べている最中の話
中学用語：この現象には名前があります
- 浸透（しんとう）：水は通すが、溶けているものは通しにくい膜をはさんだとき、水がうすいほうから濃いほうへ移る動きのことです。
- 浸透圧（しんとうあつ）：その水の移動をちょうど止めるのに必要な圧力です。液が濃いほど大きくなります。
- 塩類細胞（えんるいさいぼう）：えらの表面にあり、塩を体の外へ出したり中へ入れたりする細胞です。中にエネルギーをつくる粒が、ぎっしり詰まっています。
中学高校式で確かめる：毎日どれだけの塩を捨てているのか
海の魚が飲む海水には、どのくらいの塩が入っているのでしょうか。体液の中の塩の量とくらべると、捨て続けることの大変さが見えてきます。ここでの数値は、しくみを実感するための目安です。
| 海水1リットルに溶けている塩 | 約35グラム |
| 海の魚の体液の濃さ | 海水の約3分の1とされる |
| 体重1キログラムの魚が1日に飲む海水 | 約0.1リットルとされる |
| 体液1リットルあたりの塩（グラム） | 35 ÷ 3 ≒ 11.7 |
| 1日に飲む海水に入っている塩（グラム） | 0.1 × 35 ＝ 3.5 |
| 体液1リットル分の塩に対する割合 | 3.5 ÷ 11.7 ≒ 0.3 |
1日に飲みこむ塩は、体液1リットルに入っている塩の3割ほどにあたります。これを捨てずにためたら、数日で体液は海水に近い濃さになってしまいます。えらのポンプを止められない理由が、この数字に表れています。
| 同じ割合を体重60キログラムの人に当てはめた量（リットル） | 60 × 0.1 ＝ 6 |
人が1日に海水を6リットル飲むようなものです。ここで使った記号のうち、量の単位はリットル、重さの単位はグラムとキログラムです。人には塩を捨てるしくみがないので、これをまねすることはできません。
高校高校＋ポンプは、何を運んでいるのか
高校細胞の膜には、濃さの高いほうへ物質を押し上げる運び手があります。エネルギーを使うので、能動輸送と呼ばれます。塩類細胞のはたらきは、その代表例です。
高校＋塩類細胞がまず外へ運ぶのは、塩のうちのナトリウムの側です。すると細胞のまわりに電気のかたよりが生まれ、塩素の側はそのかたよりに引かれて、細胞と細胞のすき間から外へ抜けていきます。片方を運ぶだけで、もう片方がついてくる形です。
大学えらは、呼吸と調節を同時にこなす器官です
動物生理学では、えらは酸素の取り込み、二酸化炭素の放出、塩の出し入れ、そして体内の酸とアルカリのつり合いの調節を、同じ場所で兼ねる器官として扱われます。膜がうすく面積が広いという呼吸に有利な条件は、そのまま水と塩が漏れやすい条件でもあります。この行き違いをどう折り合わせているかが、魚類生理学の中心的な問いのひとつです。海と川で塩類細胞の形や配置が変わることも、細かく調べられています。
研究まだはっきりとはわかっていないこと
- 切りかえの引き金 海と川を行き来する魚が、どの合図で塩類細胞の向きを切りかえるのか。ホルモンの関わりは分かってきていますが、順序の全体像はまだ整理の途中です。
- 深海や極域の魚 冷たく圧力の高い環境では、膜の性質そのものが変わります。そこでの塩の調節に、どれだけのエネルギーがかかっているのか、測定例は多くありません。
- 環境の変化への耐えしろ 海水の温度の上昇や、河口の塩分の変動が、魚の調節にどれだけの負担をかけるのか。種によって差が大きく、予測は簡単ではないと考えられています。
つまりこの記事の内容も、「いまわかっている範囲での説明」です。魚のからだの水と塩の話は、いまも書き換えが続いている分野です。
教科書とのつながり（レベル別）
| レベル | 科目・単元 | この記事のどこ |
|---|---|---|
| 中学 | 理科・生物のからだのつくりとはたらき | えらでの呼吸、水の出入り |
| 高校 | 生物基礎・体内環境の維持 | 浸透圧の調節、尿の量と濃さ |
| 高校＋ | 生物・細胞膜と物質の出入り | 能動輸送、電気のかたよりによる移動 |
| 大学 | 動物生理学・比較生理学 | えらの多機能性、塩類細胞の形の変化 |
| 研究 | 魚類生理学・環境生理学 | 切りかえの引き金、環境変化への耐えしろ |
| ― | 生活とのつながり | 漬け物から水が出る、干物ができる、魚を塩でしめる |
- 会田勝美・金子豊二 編『増補改訂 魚類生理学の基礎』恒星社厚生閣
- Evans, D. H., Piermarini, P. M., Choe, K. P.「The Multifunctional Fish Gill」Physiological Reviews, 2005年
- Hwang, P.-P., Lee, T.-H.「New insights into fish ion regulation and mitochondrion-rich cells」Comparative Biochemistry and Physiology, 2007年
- Randall, D., Burggren, W., French, K.『Eckert Animal Physiology』浸透圧調節の章
- 日本水産学会 編『水産学シリーズ』のうち、魚類の浸透圧調節を扱った巻
※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。海水は飲用に適しません。飲料水の備えや取り扱いについては、消防・自治体等の指示や案内に従ってください。