1. 口の中の みぞと、した、エラぶたで 水を うちだす
1. 口の中の溝と、舌、エラぶたで水を打ち出す
1. 上顎の溝と舌とエラ蓋の連動により水を噴射する
テッポウウオの 上あごには、ほそい みぞが あります[1]。その みぞに したを あてると、ストローのような つつが できます。ただし、ほんとうの ストローのように まわりを ぐるりと かこまれて いるのでは なく、あごの みぞに したを あてて つつの 形を 作って いるだけです。そこへ エラぶたを ぎゅっと とじる ちからで 水を おしこむと、つつを とおって、水が いきおいよく とびだすのです[1]。
この 魚は、マングローブの ある、海と 川の 水が まざる ばしょに すんで います[1]。
2. 水の 中からは 虫の いちが ずれて 見える。ねらいは、うつ うちに 直せるらしい
2. 水の中からは虫の位置がずれて見える。狙いは、撃つうちに直せるらしい
2. 水中からは獲物の位置がずれて見える。照準は、撃つうちに修正できる可能性がある
水の 中から、水面の 上に ある ものを 見ると、光が まがる せいで、じっさいの いちとは すこし ずれて 見えます[2]。2024年の 研究で、水そうの 上から 風を おくって 水めんを ゆらす じっけんを した ところ、テッポウウオは なんども うつ うちに、風で 水めんが ゆれると、水の とびかたが ずれます。風で 水の とびかたが ずれる ことを おぼえて、ねらう ばしょを 先に なおすように なりました[2]。この じっけんで 調べたのは 風で、光の ずれ そのものでは ありません。ただ、光の ずれを 直す ときにも、同じような 学ぶ 力が 役だって いるかもしれないと、研究した 人たちは 考えて います[2]。
水の中から、水面の上にあるものを見ると、光が曲がるせいで、実際の位置とは少しずれて見えます[2]。2024年の研究では、水そうの上から風を送って水面をゆらす実験を行ったところ、テッポウウオは何度も撃つうちに、風で水面がゆれると、水の飛ぶ向きがずれます。風で水の飛ぶ向きが変わることを学んで、ねらう場所を先に調整するようになりました[2]。この実験で調べたのは風で、光のずれそのものではありません。ただ、光のずれを補うときにも、同じような学習する力が役立っているかもしれないと、研究した人たちは考えています[2]。
水と空気の境界では光が屈折するため、水中にいるテッポウウオの視点からは、水面上の獲物の見かけの位置と実際の位置とのあいだにずれが生じる[2]。2024年に発表された研究では、水槽の上から人工的な風を送って水面をゆらす実験を行い、テッポウウオが繰り返し撃つうちに、風で水面がゆれると水の飛ぶ向きが変わるが、テッポウウオはその変化を予測して口や体の動きを調整できるようになることを示した。こうした練習による調整を「運動適応」と呼ぶ[2]。この実験自体は光の屈折を直接検証したものではないが、著者らは、屈折という魚が常に向き合う物理的要因についても、同様の運動適応のしくみが働いている可能性を指摘している[2]。
3. とどける きょりに あわせて、水の かたまりを 作りかえる
3. 届ける距離に合わせて、水のかたまりを作りかえる
3. 口の開閉を制御し標的距離に応じた水塊を形成する
テッポウウオは、水を うちだす とちゅうで、口の あきかたを かえて います[3]。口の あきかたを かえると、水は とんで いく あいだに まとまって いきます。そして、まとに ぶつかる ころに、水が いちばん 大きく まとまるのです[3]。とおくの まとを ねらう ときと、ちかくの まとを ねらう ときとで、この 作りかたを かえて います[3]。
4. えものが おちて いる とちゅうで、おちる ばしょへ さきまわりする
4. 獲物が落ちている途中で、落ちる場所へ先回りする
4. 落下する獲物の着水点を予測し、先回りして向かう
水を あてられて 落ちて くる 虫を、テッポウウオは ただ 見て いるのでは ありません。虫が 水に おちはじめてから、わずか 0.1びょうほどで、その 虫が 水めんに おちる ばしょへ むかって、体の むきを すばやく かえるのです[4]。
水を当てられて落ちてくる虫を、テッポウウオはただ見ているのではありません。虫が水に落ちはじめてから、わずか0.1秒ほどで、その虫が水面に落ちる場所へ向かって、体の向きをすばやく変えるのです[4]。
水でっぽうで、とおくの まとを ねらって みる
水鉄砲で、遠くの的を狙ってみる
水鉄砲や水を入れたペットボトルで、狙いの精度を試す
水でっぽうか、水を 入れた ペットボトルを つかって、いろいろな きょりの まとを ねらって みましょう。とおくの まとに あてるには、水の 出しかたを どう かえれば いいか、じぶんで ためして みると おもしろいですよ。おふろばや にわなど、ぬれても だいじょうぶな ばしょで ためしましょう。
水鉄砲か、水を入れたペットボトルを使って、いろいろな距離の的を狙ってみましょう。遠くの的に当てるには、水の出しかたをどう変えればいいか、自分で試してみるとおもしろいですよ。お風呂場や庭など、濡れても大丈夫な場所で試しましょう。
水鉄砲や、キャップに小さな穴を開けたペットボトルを使い、異なる距離の的に向けて水を発射してみよう。距離によって、握る力や角度をどう変えれば命中しやすいかを試すことで、テッポウウオが行っている距離調整の難しさを体感できる。お風呂場や庭など、水に濡れても問題ない場所で行うこと。
しらべた ところ
参考にした情報源
参考にした情報源
- 名古屋港水族館「テッポウウオの秘密」。 https://nagoyaaqua.jp/study/column/24115/ (テッポウウオの上顎にある溝に舌をあて、エラ蓋を閉じることで水路に水を通し勢いよく水を飛ばす構造を持つこと、マングローブの発達する汽水域に生息することは同出典による)
- eLife「The archerfish uses motor adaptation in shooting to correct for changing physical conditions」。 https://elifesciences.org/articles/92909 (水中から水面上の獲物を狙う際、光の屈折により見かけの位置と実際の位置にずれが生じること、水槽の上から人工的な風を送って水面をゆらす実験で、テッポウウオが繰り返し撃つうちに水流の偏向を見こす運動適応の能力を示したことは同出典による。光の屈折そのものを直接検証した実験ではなく、同様のしくみが働く可能性を著者らが指摘している点も同出典による。屈折などを補正するしくみはまだはっきりしていないこと、補正が生まれつきの物理の内部モデルによるという仮説と試行錯誤による運動適応という説明があることも同出典の序論による)
- Current Biology「Archerfish Actively Control the Hydrodynamics of Their Jets」。 https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(14)00922-1 (テッポウウオが水を発射する最中に口の開口部の形を能動的に変化させ噴射する水流の力学的性質を制御すること、これにより飛翔中の水が標的の位置で最大の衝突力を持つ水塊を形成すること、20cm・40cm・60cmの異なる高さに置いた標的で標的の高さに応じて口の開閉の時間経過を変えていたことが確認されたことは同出典による)
- Journal of Experimental Biology「Predicting three-dimensional target motion: how archer fish determine where to catch their dislodged prey」。 https://journals.biologists.com/jeb/article-abstract/205/21/3321/9128 (水面に落とされた獲物に対し、テッポウウオが落下開始からおよそ100ミリ秒後に着水点を予測し、その時点の獲物の位置ではなく将来の着水地点へ向かう急旋回を始めることは同出典による)
なおした ところ
更新履歴
更新履歴(改版の記録)
- 初版を公開。
- 「風の実験」の章で、「水すじが曲がる」を「風でゆれる水面のせいで水の飛び方が変わる」と具体的に直しました(先生の目での読み直しによる。事実・出典は変えていません)。
- lower・upper の文体を、です・ます調にそろえた(事実・出典は変えていない)。
- 題名と「めったに外れない」「確実に」などの言い方を、「ずれて見える虫にどう当てるのか」という問いと、確かめた範囲の表現に改めた。2章に「風の実験は光のずれを直接調べたものではない」ことを足し、章見出し2・4を内容が分かる形にした。事実・出典は変えていない。
- 導入に「ずれを見こして当てられるが、そのしくみはまだはっきりしていない(生まれつきのしくみと、撃ちながら学ぶ力の2つの考えがある)」という答えの要点を足した。理由: 題名の問いへの答えを前半に示すため。
- 「風の実験」の章で「何がどうずれて、魚は何を学んだか」を、「水の形を整える」章で「水が的に当たる直前にまとまる」ことを、「しくみ」「予測」の章と導入で専門語を説明に置きかえて、分かりやすく直しました(先生の目での読み直しによる。事実・出典は変えていません)。
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