このサイトは、ほんの入り口です

ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

コウモリは、まっくらでも どうして ぶつからないの?

音を出して飛ぶコウモリは、獲物に近づくとなぜ「連射」するのか

コウモリは獲物に近づくとどう音を変えるのか ── 筋肉・耳・視覚とガの対抗策

分野:生きもの

よるの そらを とぶ コウモリは、くらやみでも えものを つかまえます。かべや 木にも ぶつかりません。

じつは、じぶんで 出した 音を つかって いるのです。その 音を、とんで いる あいだに どう かえて いるのか、みて みましょう。

コウモリは、自分で出した音の反響を聞いて、暗い中でも障害物をよけて獲物を追います。ところが音を出すだけなら、なぜ獲物のそばで急に「連射」するのでしょうか。

飛びながら音の出し方を変える工夫、それを支える筋肉、耳や目の使い方、そして音を聞いて反撃するガのことまで、順に見ていきます。

コウモリは、自ら発した超音波の反響を聴取・分析して周囲の状況を把握しながら飛ぶ[1]。この原理そのものは既存のメモ「echolocation」に譲り、ここでは、飛行中に音を切りかえる運用、毎秒160回をこえる発声を支える筋肉、耳・視覚の併用、ガとの攻防に絞る。

数値は種や状況で変わるため、出典ごとに「どの種・どの場面か」を添えて確かめながら読み進める。

読み方を切り替えられます。画面の上にある「よみかた」のボタンで、小学校低学年むけ・小学校高学年むけ・中学生むけの3つの書き方に切り替わります。むずかしいと思ったら、いつでもやさしい方に戻ってください。選んだ読み方はブラウザが覚えているので、次に別の記事を開いたときも同じ読み方で始まります。

1. じぶんで 出した 音を、じぶんで きく

1. 自分の音が返ってくるまでの時間を聞く

1. 反響定位の基本 ── 音の往復時間から距離を推定する

コウモリは、口から 人の 耳には きこえない 高い 音を 出します。この 音を「ちょうおんぱ」と いいます[1]。

音は、ものに ぶつかると はねかえって きます。コウモリは、その 音を 耳で きき、まわりの ようすを しって とびます[1]。

山で「やっほー」と さけぶと、すこし あとで こえが かえって きますね。とおい 山ほど、かえるのが おそく なります。コウモリは、出した 音が もどる までの 時間から、えものまでの きょりを つかんで いると いわれます[2]。ただし 本当は、こえでは なく、ちいさくて 高い 音です。

耳に聞こえない高い音

コウモリは超音波を出し、その反響を聞き分けて周囲の環境をリアルタイムにつかみながら飛びます。日本の研究機関の発表では、対象にしたコウモリの音は、約100kHzから45kHzまで下がっていく超音波でした[1]。

時間差で距離を知る

出した音が返ってくるまでの時間差は、獲物までの距離の手がかりになります。近いものほど、音は早く返ってきます[2]。

この仕組みに気づくまでの歴史は、別のメモで詳しく書いています。ここでは、目隠ししたコウモリも飛べることを示した実験と、耳をふさぐとぶつかるという1798年の報告がある、とだけ触れておきます[13]。

コウモリは超音波を発し、その反響を聴取・分析して周囲をリアルタイムに把握する。JSTの共同発表が対象としたFM型の個体では、基本周波数が約100kHzから45kHzまで降下する音を使っていた[1]。

音の発出と反響の戻りとの時間差から、標的までの距離(range)を推定できる[2]。歴史面では、スパランツァーニの目隠し実験、1798年のジュリンによる耳栓実験、1938年のグリフィンとガランボスによる超音波の検出がある[13]。詳細は既存のメモに譲る。

2. えものに ちかづくと、音を たくさん 出す

2. 獲物が近づくと、音は「連射」になる

2. 探索期・接近期・終末バズ ── 音の間隔と長さが段階的に縮む

コウモリは、とんで いる ときの 音の 出しかたを かえます。えものが ちかく なる ほど、音を 出す 回数が ふえます[2]。

つかまえる 直前には、もっと はやく なります。1びょうに 100回を こえる ことも あると いう ほうこくが あります[3]。

手を 1びょうに 何回 たたけますか。コウモリは、それよりも ずっと はやく 音を 出せる ことが あります。音が みじかく なるので、返ってきた 音と、出した 音が まざりにくく なると いわれます[2]。

探して、近づいて、つかまえる

獲物を追うコウモリの声は、探索・接近・終末バズという段階を経て変わっていきます。ある研究では、接近の段階で音は1秒に20〜80回、1回の長さは2〜5ミリ秒になり、音の高さも、あるFM型の例では約65kHzから25kHzへ急に下がる音に変わると説明されています(全種に共通する値ではありません)[2]。

バズ

捕まえる直前の「終末バズ」では、音はさらに短くなって0.5〜1ミリ秒、最大で1秒に約170回にもなります[2]。水を飲みながら飛ぶコウモリの観察でも、バズの間隔は約8〜20ミリ秒で、1秒に100〜200回に達したと報告されています[3]。

これらの数値は種や場面で変わるため、決まった値ではありません。

FM型のコウモリは、探索期・接近期・終末バズの段階を経て、発声の間隔と持続時間を縮めていく。接近期の発声は反復率20〜80Hz、基本周波数が(あるFM型の例では)約65kHzから25kHzへ急降下するFM、持続時間2〜5msで、終末バズでは0.5〜1msまで短くなり、最大で毎秒約170回に達する[2]。水面から飲水する場面の観察では、バズのパルス間隔は8〜20ms(100〜200回/秒)とされる[3]。

これらは種と状況に依存する値であり、固定された規則ではない。

3. 1びょうに 160回、それを できる きんにく

3. 連射の速さを決めているのは筋肉

3. 超高速筋肉 ── 最大の発声速度は筋肉の性能で決まる

1びょうに 160回を こえる 音は、とても はやい うごきです。それを 出せるのは、とくべつに はやい きんにくの おかげだ、と 2011ねんの ろんぶんに あります[4]。

この きんにくの せいのうが、音を 出せる はやさの じょうげんを きめると せつめいされて います[4]。

考えて みると、音を 出す さいごの ばめんで、からだの ほうが ついて こられるか どうかが かぎ なのです。

160回をこえる連射

2011年に科学雑誌『サイエンス』に出た研究は、捕まえる直前のバズで、コウモリの発声が毎秒160回をこえると説明しています。この速さを可能にしているのは「超高速筋肉」と呼ばれる特別な筋肉で、その性能が最大の発声速度を決めているそうです[4]。

できることを決めるのは、体の作り

頭で「もっと速く」と考えても、筋肉が追いつかなければ音は出せません。

終末バズで、コウモリは発声を毎秒160回をこえる速さまで上げる。この速さは超高速筋肉(superfast muscles)が可能にしており、筋肉の性能が最大発声速度の上限を決める、というのが2011年の『Science』論文の主張である[4]。

4. 高い 音と ひくい 音、つかいわけ

4. 体の大きさや飛び方で、音の使い分けが変わる

4. 周波数の範囲・体サイズとの関係・CF-FM型とドップラー補償

コウモリが 出す 音の 高さは、しゅるいに よって ちがいます。いちばん ひくい ものと いちばん たかい ものでは、15ばいほど ちがいます[5]。

大きな からだの コウモリほど、ひくい 音を つかう ことが 多いと いわれます[6]。ぜんぶの コウモリが そうでは ありません。

キクガシラコウモリという なかまは、まず 長い 一つの 高さの 音を 出し、さいごに ちょっと 高さが かわる 音を つけます[7]。

音の高さは種によってちがう

コウモリの超音波の周波数は、種によって約10kHzから約150kHzまで広がっています[5]。5つの科を調べた研究では、体重が重い種ほど低い周波数を使う傾向がありました。ただし、傾向であって全種の規則ではありません[6]。

高い周波数を使う低デューティ比(発声している時間の割合が小さい)の種では、短い音を使う必要があります。長いと、返ってきた反響が自分の声に重なってしまうからです。なお、次に出てくるキクガシラコウモリのなかまは、高い周波数でも長い音を使います[6]。

一定の音と、下がる音を組み合わせる型

キクガシラコウモリのなかまは、数十ミリ秒の一定の高さの音(CF)の前後に、短く下がる音(FM)をつけた「CF-FM型」の音を出します。耳の奥の聴覚系には、その一定の音の高さ付近に特に鋭く反応する部分があり、獲物の羽ばたきに合わせた変化を検出できるとされています[7]。

また、このなかまは飛ぶ速さに合わせて自分の音の高さを下げ、返ってくる音の高さをほぼ一定に保つ「ドップラー補償」をする、と説明されています[6]。

超音波の周波数は、種によって約10kHzから約150kHzに及ぶ[5]。5つのコウモリ科では、周波数が体重と負の関係にあり、高周波を使う低デューティ比の種では、反響と自らの発声の重なりを避けるため短い音を用いる必要がある(ドップラー補償型のキクガシラコウモリ類は長い高周波音を使う)。ただし傾向であって全種の規則ではない[6]。

CF-FM型(キクガシラコウモリなど)は、数十msの一定周波数(CF)音の端に短いFM部をもち、聴覚系にはCF付近に同調した領域(聴覚斑)があって、相対速度や虫の羽ばたきに同期した変化を検出できる[7]。このなかまは、飛行速度に応じて発声の周波数を下げ、反響の周波数をほぼ一定に保つ(ドップラー補償)とされる[6]。

5. 耳を うごかす、なかまと 音を ずらす

5. 耳の動きと、仲間との混信のさけ方

5. 耳介の運動と混信回避 ── シミュレーションと観察

キクガシラコウモリの なかまは、こだまを きく とき、耳を はやく うごかします。どんな うごかし かたが 音の むきを しるのに よいか、日本の 大学が コンピューターで しらべました。216の うごかし方の うち、よかったのは 14 だけでした[8]。じっさいの コウモリで たしかめた 話では ありません。

たくさんの コウモリが あつまる ところでは、おたがいの 音が まざって しまいます。そこで、おたがいに 音の 高さを ずらして、まざりを さけると いう ほうこくが あります[1]。

耳を動かして、音のむきをさぐる

CF-FM型のコウモリは、反響を聞いている間、耳を高速で動かします。広島大学が2022年に発表した数理シミュレーションでは、216通りの耳の動きのうち、3次元で音の来る方向をつかむのに有効だったのは14通りでした[8]。実際のコウモリで確かめた実験ではなく、計算上の結果です。

混みあうときは、音の高さをずらす

たくさんのコウモリが同じ場所を飛ぶと、互いの声が混ざってしまいます。日本の研究チームは、コウモリがお互いの超音波の周波数を調整し合って混信を避けていることを、2018年に発表しました[1]。

CF-FM型は、エコーの聴取中に耳を高速で動かす。広島大学の2022年の数理シミュレーションでは、216通りの耳の動きのうち、3次元の音源方向の定位に有効だったのは14通りだった[8]。これは計算による結果であり、実験による実証ではない。

密集した環境では、個体どうしが発する超音波の周波数を調整し合って混信を回避することが、2018年のJSTの共同発表で報告されている[1]。

6. 目も つかって いる

6. コウモリは「目が見えない」わけではない

6. 視覚と反響定位の併用 ── 得意なものが異なる

コウモリは 目が 見えないと おもわれる ことが ありますが、そう では ありません。目も つかって います[9]。

ふたつの しゅるいの コウモリを しらべた 研究では、木の ような 大きな ものは 目で、ちいさな ものは 音で みつけるのが とくいでした。ふたつを くみあわせて います[9]。

あかるい ところでは、音を 出す 回数を へらす コウモリも いました、と ほうどうされて います[10]。

視覚と音は、得意分野がちがう

「コウモリは目が見えない」というのは誤解です。2種のコウモリの研究では、木のような大きな物は視覚のほうが、小さな物は反響定位のほうが見つけやすいと報告されました。両方を使って補い合っているそうです[9]。ある種では、蚊を見つける距離が音では2〜4m、視覚では0.5〜1mと推定されています(夕暮れどきの推定)[9]。

明るいときは、音を減らす

ヨーロッパに住むコモリコウモリのなかまは、明るい場所では発声が暗い場所の半分になり、獲物を追う速さが7.9m/s対5.2m/sで速かったと報じられています。ただしこれは新聞などの報道までしか確かめていない情報です[10]。

コウモリは視覚も使う。2種を調べた研究では、視覚は木のような大きな物体の検出に、反響定位は小さな物体の検出に優れ、補完しあうとされる。Pipistrellus kuhliiでは、蚊の検出距離を音響で2〜4m、視覚で0.5〜1mと推定した(薄暮)[9]。全種に共通する数値ではない。

Nyctalus noctulaについては、明るい環境で発声を約半分に減らし、追跡が速かった(7.9m/s対5.2m/s)とするPNAS 2025の報道がある[10]。原論文と和名は確かめていない。

7. きかれて にげる ガ、おとで 言いかえす ガ

7. 聞かれる側のガも、音で対抗する

7. ガの対抗策 ── 回避行動と超音波の反撃

コウモリに たべられる ガの ほうも、なにも しないわけでは ありません。ガには、ちょうおんぱを きいて にげたり、じぶんで 音を 出して はんげきしたり する しゅるいが います[11]。

耳の ない ガの なかまも、はねを うごかして、ちいさな カチカチと いう 音を 出す ことが わかって います[11]。

なん千しゅるいもの ガが こうした 音を 出す かのうせいが ある、という ほうこくも あります。まだ すいそくの だんかいです[12]。

聞いて逃げる、音で言い返す

ガには、コウモリの超音波を聞いて逃げたり、自分でも超音波を出して反撃したりする種類がいます[11]。耳をもたないスガの一種も、羽ばたきで超音波のクリック音を出すと報告されています[11]。

音のまね

2022年の報道では、こうしたクリック音を出すガは新たに8つの亜科に広がり、数千種に及ぶ可能性があるとされ、有毒なガの警告音を別の種がまねる「音のまね」も見つかったといいます。ただし数千種というのは推定で、原論文までは確かめていません[12]。

ガには、超音波を聞いて回避するか、自ら超音波を出して反撃する種類がいる。クリック音による警告や模倣が知られ、耳をもたないスガ類(Yponomeuta)も羽ばたきで超音波クリックを出す[11]。

2022年のPNASの報道は、この能力がタイガーモスやスズメガに限らず新たに8つの亜科に広がり、数千種に及ぶ可能性があると伝え、有毒種の警告音をまねる模倣環も見つかったとする。この「数千種」は推定であり、原論文は確かめていない[12]。

自分でも しらべて みたく なったら

自分でも調べてみたくなったら

自分でも調べてみたくなったら

手を できるだけ はやく たたいて、1びょうに 何回 たたけるか、ともだちや 家の 人に 数えて もらいましょう。コウモリの 音の はやさと くらべると、どうでしょう。

本や ホームページで しらべるなら、「JTせいめいしけんきゅうかん」の ページが 日本語で 読めます。

今日できること:手を1回ずつゆっくりたたいたあと、できるだけ速くたたいて、1秒に何回たたけるかを、家の人に数えてもらってみましょう。コウモリの最大約170回/秒と比べると、体の作りの差が実感できます。

公式情報:JST(科学技術振興機構)の発表や、JT生命誌研究館のコウモリの研究の紹介、広島大学の研究成果のページは、日本語で読めます。

混信回避は日本語の共同発表[1]、CF-FM型の聴覚系は生命誌研究館の解説[7]、耳の動きは広島大学の発表[8]が、日本語で読める。

超高速筋肉の論文[4]と、視覚との併用を扱った論文[9]は英語だが、数値の出どころを確かめるのに役立つ。手をたたく速さを測って、毎秒160回と比べてみるのもよい。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

出典について:科学技術振興機構・広島大学・JT生命誌研究館の発表、学術論文、報道を使った。何に使ったかは、それぞれの項目の最後に書いている。報道は、原論文までは確かめていない。

  1. 科学技術振興機構(JST)共同発表(2018)「コウモリが互いの超音波の周波数を変えて混信を回避」。https://www.jst.go.jp/pr/announce/20180503/index.html (反響定位の基本、FM型の音、混信回避について)
  2. Frontiers in Behavioral Neuroscience (2010)「Probing the Natural Scene by Echolocation in Bats」。https://www.frontiersin.org/journals/behavioral-neuroscience/articles/10.3389/fnbeh.2010.00033/full (時間差と距離、接近期と終末バズの数値について)
  3. PLOS ONE (2020)「Echolocation while drinking」。https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371%2Fjournal.pone.0226114 (飲水場面でのバズの間隔について)
  4. Science (2011)「Superfast Muscles Set Maximum Call Rate in Echolocating Bats」。https://www.science.org/doi/10.1126/science.1207309 (160回をこえる発声と超高速筋肉について。要旨の範囲で確認)
  5. Physics Today「Echolocation in dolphins and bats」。https://physicstoday.aip.org/features/echolocation-in-dolphins-and-bats (超音波の周波数の範囲について)
  6. Journal of Experimental Biology (1999)「Scaling of echolocation call parameters in bats」。https://journals.biologists.com/jeb/article/202/23/3359/8321/Scaling-of-echolocation-call-parameters-in-bats (体重と周波数、反響との重なり、ドップラー補償の言及について)
  7. JT生命誌研究館「エコロケーション能の発達に見るコウモリの環境との対話」。https://www.brh.co.jp/publication/journal/035/resarch_21 (CF-FM型と聴覚斑について)
  8. 広島大学 研究成果(2022年10月31日)。https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/73853 (耳の動きのシミュレーションについて)
  9. Commentary: Echolocation and vision complement each other in two bat species。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4547011/ (視覚と反響定位の得意分野のちがいについて)
  10. Phys.org (2025)「Bats use both sight and sound to hunt」。https://phys.org/news/2025-09-sight-efficiently-miniature-sensors.html (明るい場所で発声が減った報道について。原論文は未確認)
  11. Scientific Reports (2019)「Deaf moths employ acoustic Müllerian mimicry」。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6363749/ (ガの超音波による防御について)
  12. Phys.org (2022)「Moths use ultrasound to defend against bats」。https://phys.org/news/2022-07-moths-ultrasound-defend.html (音を出すガが広がっている報道について。原論文は未確認)
  13. AAAS「Discovering sonar in bats」。https://www.aaas.org/membership/scientia/discovering-sonar-bats (歴史の簡単な紹介について)

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。

このサイトでは、公開した記事の本文は原則として書き直しません。誤りが見つかったときや、内容が古くなったときだけ手を入れ、その理由をこの欄に残します。