1. 水面で いきつぎ するのは、どれくらい?
1. 潜水の合間に水面にいるのは、約2分だけ
1. 潜水30分に対して、潜水の合間に水面にいる時間は約2分 ── 海にいる間の80〜90%は水の中
ゾウアザラシは、海で くらす 時間の ほとんどを、水の 中で すごします。オーストラリアの 南極局は、ミナミゾウアザラシの ふつうの もぐりは 30分 ほどで、もぐる あいだに 水面に いるのは 2分 ほどだと せつめいして います[1]。
30分と 2分。1回 もぐって いる 時間は、水面に いる 時間の 15倍です。30÷2で 計算 できます。
いちばん 長い 記録は、およそ 2時間 いきを とめて いたと いうものです[1]。ただし、これは めったにない 大きな 記録で、ふつうでは ありません。
では、どうして そんなに 長く、いきが もつのでしょう。
ゾウアザラシの1日を時計で見ると、ほとんどが水の中です。オーストラリア南極局は、ミナミゾウアザラシの普通の潜水はおよそ30分で、潜水と潜水の間に水面にいるのは2分ほどだと説明しています[1]。キタゾウアザラシでも、平均で約2分という数字が報告されています[4]。
30分を2分で割ると15です。1回の潜水の長さは、水面にいる時間の15倍ということになります。南極でのミナミゾウアザラシの記録では、海にいる時間の90%が潜水中で、10分を超えて水面で休む時間は全体の2%に満たないという結果が出ています[3]。
ここで、よく見かける数字を整理しておきます。「最大約2時間」と、CSIROが紹介する「最深2388m」は、それぞれ別の最大の記録です[1][2]。同じ1回の潜水の数字ではありませんし、ふつうの潜水は約30分です。では、人にはまねのできない長さの息つぎなしを、どうやって支えているのでしょう。
ゾウアザラシの暮らしを時計で見ると、驚くほど水面にいない。オーストラリア南極局は、ミナミゾウアザラシの通常の潜水を約30分、潜水の間の水面滞在を約2分と説明している[1]。キタゾウアザラシの日常の潜水は20〜30分で、水面での休みは平均2分という報告もある[4]。つまり30÷2から、水中の時間は水面の約15倍になる。
これを海にいる時間全体で見ると、南極で記録されたミナミゾウアザラシでは、海にいる時間の90%が潜水中で、10分を超える水面休息は2%未満だった[3]。キタゾウアザラシでは水中にいる割合が80〜90%とされ[4]、数字は種や研究で少し違う。なお90%は「海にいる間」の割合で、1年を通した話ではない。餌をとる潜水では海底で10〜20分を過ごし、深さは海底の餌なら400〜500m、中層の餌なら200〜1100mと幅がある[3]。
ここで、広まっている数字を区別しておく。CSIROが紹介する最深2388mという記録と、息を止めて最長約2時間という記録は、どちらも「最大」として別々に紹介されたものである[2]。CSIROの記事も2つを記録として並べているだけで、同じ潜水の数字とは書いていない。だから「2000m以上を2時間」と読んではいけない。では、約30分、ときに2時間という時間を、体はどう支えているのか。
2. 酸素は、どこに ためて いるの?
2. 酸素をためる場所は、肺よりも血と筋肉
2. 酸素の貯蔵は血液に68%、筋肉に28% ── 低酸素に耐える体と心拍の低下
人は、大きく いきを すって から もぐります。ゾウアザラシの 酸素の 入れものは、ほとんどが 血と 筋肉です。からだの 中の 酸素の 68%が 血に、28%が 筋肉に あり、むねの ほうには 4%だけと 見つもられて います[4]。
オーストラリアの 研究きかん CSIROは、ゾウアザラシは からだの 大きさの わりに 血が 多く、その ぶん たくさんの 酸素を もてると せつめい して います[2]。
もぐって いる あいだは、心臓も ゆっくりに なります。わかい キタゾウアザラシ 7ひきの しらべでは、水面で 1分に 107回 だった どきどきが、もぐると 64%へって、ひくい ときは 3回まで 下がりました[5]。
そして ねむりです。もぐった まま ねむるなんて、ほんとうでしょうか。
人は息を吸い込んで潜りますが、ゾウアザラシの酸素の置き場所は少し違います。体の中の酸素の蓄えは、体重1kgあたり約94mLと見積もられ、その68%が血液、28%が筋肉にあり、呼吸器にあるのは4%だけです[4]。肺にたっぷり吸い込むより、血と筋肉に持ち歩くしくみです。
CSIROも、ゾウアザラシは体の大きさのわりに血液の量が多く、そのぶん潜水中に酸素をたくさん持てると説明しています[2]。酸素を使うペースも落とします。若いキタゾウアザラシ7頭を調べた研究では、水面で毎分107拍だった心拍数が、潜水中は64%下がりました。計算すると毎分約38拍で、瞬間的には3拍まで下がったことがありました[5]。ただしこれは幼い7頭の測定で、成獣の値ではありません。
それでも酸素は少しずつ減ります。キタゾウアザラシでは、動脈血の酸素の飽和度が80%を下回る状態が、潜水時間の約80%続くと報告されています[4]。酸素の少ない状態に耐えながら潜っているわけです。それほど苦しい時間の途中で、アザラシは眠るというのです。
30分もの潜水を支えるのは、肺ではなく血液と筋肉の酸素である。体全体の酸素の蓄えは体重1kgあたり約94mLと見積もられ、内訳は血液68%、筋肉28%、呼吸器4%で[4]、肺に残る空気は主役ではない。CSIROの説明では、ゾウアザラシは体の大きさのわりに血液の量が多く、そのため潜水中に多くの酸素を持てる[2]。酸素を運ぶのは血液中のヘモグロビンで、筋肉にはミオグロビンがある。イカやタコなど軟体動物の血が銅を含むヘモシアニンで酸素を運ぶのとは別のしくみで、ゾウアザラシの血は鉄をもつヘモグロビンを使う。
蓄えを長持ちさせるには、使う速さも落とす必要がある。若いキタゾウアザラシ7頭の海上測定では、水面での心拍数107拍/分が潜水中に64%下がった。107×0.36から約38拍/分になり、潜水が長いほど心拍が低く、瞬間値では3拍/分まで下がった[5]。ただし対象は幼獣7頭で、成獣の値とは限らない。
それでも酸素は減る。キタゾウアザラシでは、動脈血のヘモグロビン酸素飽和度が80%を下回る状態が、潜水時間の約80%に及ぶという[4]。つまりゾウアザラシは、ふつうの哺乳類なら危ない低酸素の状態を、潜水のほとんどの間に耐えていることになる。この条件で、さらに眠るとはどういうことか。
3. ねむるのは、水面では なくて もぐって いる とちゅう
3. 陸では10時間眠るのに、海では1日2時間。その眠りは潜水の途中にある
3. 海での睡眠は1日平均2時間、1回約10分 ── 潜水中に体の力が抜け、らせんを描いて沈む
りくでは 1日に 10時間 ほども ねむる キタゾウアザラシが、何か月も つづく 海の 旅では、1日に へいきん 2時間 ほどしか ねむらないと ほうこく されました[6]。5分の 1です。
ねむるのは 水面では なく、もぐって いる とちゅうです。1回 10分ほどの みじかい ねむりで、ねむると からだの 力が ぬけます。おなかを 上に して、くるくると らせんを えがくように 下へ しずんで いくそうです[6][7]。
「1日 2時間」は へいきんの 数字です。それにしても、水面で ぷかぷか うかんで ねむれば らくそうなのに、どうして 深い ところで ねむるのでしょう。
キタゾウアザラシは、繁殖期に浜辺で過ごす間は1日に10時間以上眠ります。ところが数か月の餌とりの旅では、1日の睡眠は平均でわずか2時間です[6]。2時間は10時間の5分の1にあたります。
その眠りは、水面ではなく潜水の途中にとられます。1回約10分の短い眠りで、レム睡眠に入ると体の力が抜けて、腹を上に向け、らせんを描くように沈んでいくとされ、研究者は「スリープ・スパイラル」と呼んでいます[6][7]。1回の潜水が約30分なので、その3分の1ほどを眠って過ごす計算です。
「1日2時間」は平均の数字で、毎日ぴったり2時間という意味ではありません。浮かんで休めば楽そうなのに、なぜ深い所で眠るのでしょうか。
ゾウアザラシの海での睡眠は、陸上と比べて極端に短い。キタゾウアザラシは繁殖期の陸上で1日平均10時間以上眠るのに対し、海での餌とりの旅では平均約2時間である[6]。2÷10で、陸の5分の1になる。24時間の中では約8%にすぎない。
その眠りは、水面ではなく潜水中にとられる。1回10分ほどの短い眠りが約30分の潜水の途中に入り、レム睡眠になると筋肉の力が抜けて体が上下逆さになり、「スリープ・スパイラル」と呼ばれる、らせんを描く沈み方をする[6][7]。10分は30分の3分の1にあたる。水中で体を動かさずに沈むなら、眠っている間は泳ぐ力を使わず、酸素の消費も抑えられそうだが、そのことを直接示した数字は資料にない。
ここで注意したいのは、2時間が平均値だという点である。個体や日によって眠りの量は違う。では、浮かんだほうが楽に見えるのに、なぜ深みで眠るのか。そもそも、深い海の中で眠っていることを、どうやって知ったのか。
4. どうして 深い 海で ねむるの? ねむりは どう しらべたの?
4. なぜ深みで眠るのか、深い海の中の眠りをどう調べたのか
4. 水面の危険を避ける説と、13頭の脳波から潜水データだけで眠りを見分ける方法
サメや シャチなどに ねらわれやすいのは、水面に いる ときだと いわれます。深く もぐった 中で ねむる ほうが あんぜんだと、研究者は せつめい して います[6]。
ねむりを しらべるために、海に 出る 13頭の わかい メスに、人の ねむりを しらべる ときと おなじ しゅるいの センサーが ついた ぼうすいの ぼうしを つけて、きろくしました[6]。
13頭の のうの はたらきと もぐりかたを くらべて、もぐりの きろくだけで ねむりを 見わける ほうほうを つくりました。それで、おとなの 334頭の ねむりも 見つもられました。334頭の ねむりは、もぐりの きろくから 見つもった 数字です。
ねむる あいだも、ごはんは 大じです。まっくらな 深い 海で、どうやって 魚を 見つけるのでしょう。
サメやシャチなどに襲われやすいのは水面にいるときで、深く潜った中で眠るほうが安全なためではないか、と研究者は説明しています[6]。水面で浮かんで休めば、いちばん危ない場所で無防備になる、という考え方です。
では、深い海の中の眠りをどうやって確かめたのでしょうか。2023年4月に科学雑誌 Science に載った研究では、海に出る13頭の若いメスに、人の睡眠検査と同じ種類のセンサーがついた防水の頭帽をつけて脳波を記録しました。104回の「眠りの潜水」が得られています[6]。
この記録から、潜水のデータだけで眠りを見分ける方法を作り、成獣334頭の眠りの量を見積もりました[6]。脳波を直接測ったのは13頭で、334頭の数字は推定です。眠りの間も、食べ物は必要です。光の届かない深みで、どうやって魚を見つけるのでしょうか。
深みで眠る理由について、研究者の見方は次のようだ。サメやシャチなどの天敵に襲われやすいのは水面にいるときで、潜った中で深く眠るほうが安全だという説明である[6]。ただしこれは行動から推しはかった理由で、アザラシ自身の事情を直接調べたものではない。
眠りそのものは、どうやって測られたのか。2023年4月に Science に掲載された研究では、海に出る13頭の若いメスに、人の睡眠検査と同じ種類のセンサーがついた防水の頭帽をつけ、脳波を記録した。海での104回の眠りの潜水が得られている[6]。ところが、334頭すべてに頭帽をつけたわけではない。13頭の脳波と潜水データを照らし合わせ、潜水データだけから眠りを見分ける方法を作り、それを成獣334頭の記録に当てはめて睡眠量を見積もった[6]。直接測ったのが13頭で、334頭は推定という違いは、数字を読むうえで大切である。
この方法の強みは、記録をとる装置が潜水データだけで済むところにある。そして1日2時間の眠りの合間に、アザラシは食べなければならない。暗い深みで、どうやって獲物を見つけているのか。
5. まっくらな 海で、どうやって 魚を 見つけるの?
5. 光の届かない深みで、ひげで魚の泳ぎを感じて食べる
5. 洞毛が水流センサーになる ── 頬のカメラ映像と、太さが変わるひげの形
深い 海は、光が ほとんど とどかない くらい ところです。国立きょくち研究所などの 研究グループは、キタゾウアザラシが ひげで 魚の およぐ 水の 流れを かんじて たべて いると 発表しました[8]。
野生の メス 10頭の ほほに ちいさな カメラを つけて、9時間 あまりの えいぞうを 見たそうです。ひげは 9秒 ほどごとに ひろげたり すぼめたり して いました[8]。
ひげは、ふとい ところと ほそい ところが くりかえす 形を して います。自分が およぐ ときの 水の ゆれを へらして、まわりの 流れを かんじ とりやすい 形だと いう せつめいが あります[8]。
光が届かない深い海では、目に頼るだけでは魚を見つけにくそうです。国立極地研究所などの研究グループは、キタゾウアザラシが暗い深みで、動かせるひげ(洞毛)を使い、魚が泳いで起こす水の流れを感じとって餌をとっていると発表しました。2022年6月に米国科学アカデミー紀要(PNAS)に掲載された研究です[8]。
調べ方は、野生のメス10頭の頬に小型カメラをつけるものでした。2015〜18年にカリフォルニアで集めた9時間あまりの映像から、ひげは中央値で9.2秒の周期で広げたりすぼめたりされていたと分かりました。魚を食べる場面で、魚が青く光っていたのは約20%でした[8]。多くの場面で、光でなくひげを手がかりにしていたようです。
ひげの形も特別です。太い部分と細い部分が繰り返す形で、自分の泳ぎで起きる水流の影響を除き、周りの流れを感じ取れる「ノイズキャンセリング」のような働きがあるという説明があります[8]。
光の乏しい深みでの餌探しには、視覚以外の手がかりが要る。国立極地研究所などの国際研究グループは、キタゾウアザラシが深海で洞毛を使い、魚が動いて生じる水流を感じて追いかけ、食べている様子が観察されたと発表した。2022年6月13日にPNAS誌に掲載され、14日に発表された[8]。
根拠は、2015〜18年にカリフォルニアのアニョヌエボ州立公園で、野生のメス10頭の頬に小型カメラをつけて得た計9時間あまりの映像である。洞毛は中央値9.2秒の周期で広げたりすぼめたりされていた。魚を食べる場面で魚が青く光っていたのは約20%にとどまり、多くの場面で光に頼らず洞毛を使っていたと読める[8]。ただし「ひげだけで探す」とは言い切れない。
洞毛の形にも理由があるという。太い部分と細い部分を繰り返す独特の形が、自分の泳ぎで生じる水流の影響を除いて周りの水流を拾う「ノイズキャンセリング」の働きをもつとされる[8]。泳ぐほど自分の波が立つ以上、そのままでは魚の水流が埋もれる。その問題に、ひげの形が答えている可能性がある。なお、この研究の記述は報道を通じたもので、元の論文や発表資料はこの記事では読んでいない。
6. せんめんきの 水で、ゆれを ゆびで かんじて みよう
6. 洗面器の水で、水の流れを指先で感じてみる
6. 水の揺れを指で拾う実験と、原典をたどる読み方
おふろの 水や せんめんきの 水を 使います。ほんものの ひげとは ちがいますが、水の ゆれを かんじる ことを 思い出せます。
おとなと いっしょに、水を 入れた 入れものを 用意します。ひとりが 目を とじて、ゆびを 水に そっと 入れます。もうひとりは すこし はなれた ところで、ゆびを ゆっくり うごかします。目を とじた ほうは、ゆれが とどくのが わかるでしょうか。こぼした 水は すぐ ふきましょう。
もうひとつ。タイマーで 2分を はかって、その あいだ すわって まって みましょう。ゾウアザラシが 水面に いるのは、この 2分ほど です。
洗面器に水をはり、水の揺れを指で感じ取る遊びができます。水を入れた洗面器を用意し、1人は目を閉じて指先を水にそっとつけます。もう1人は少し離れた場所から、指を水に入れてゆっくり動かします。目を閉じたほうに、揺れが届くのが分かるでしょうか。指の太さ、動かす速さ、離れる距離を変えると、感じ方がどう変わるかを比べられます。
ひげとはまったく違う感覚ですが、「視覚なしで水の揺れを手がかりにする」ことを体験できます。水のそばでは、必ず大人と一緒に行い、こぼした水はすぐ拭いてください。
数字を使うなら、タイマーで2分を測って静かに座ってみるのも一つです。ゾウアザラシが潜水の合間に水面にいるのは、この2分ほどです。ひげの研究は、日本語の紹介記事[8]から読み始められます。
水の揺れを手がかりにする感覚は、洗面器の水で体験できる。大人と一緒に水を張った容器を用意し、1人が目を閉じて指先を水につけ、もう1人が離れた場所で水に指を入れてゆっくり動かす。指の太さや動かす速さ、距離を変え、揺れがどの条件で感じ取れるかを比べると、距離が遠いほど弱くなるのか、速さの影響が大きいのか、自分で仮説を立てられる。洞毛とは仕組みが違うので、「アザラシと同じ感覚」ではなく、水の揺れが情報になることの体験として使う。水のそばでは大人と一緒に行い、こぼした水はすぐ拭く。
数字の読み方の練習もできる。この記事の「約2時間」と「2388m」は別々の最大記録で[2]、2時間が潜水1回の長さでないことは、潜水の通常値約30分[1]と比べて分かる。334頭の睡眠量が潜水データからの推定で、直接測ったのは13頭だった点も[6]、数字を読むときの確認項目になる。
原典に当たるなら、まずニュースは概要として読み、そこから論文を探すとよい。睡眠の研究は UC Santa Cruz のニュース[6]とオックスフォード大学のニュース[7](どちらも英語)に概要があり、ひげの研究は日本語のサイエンスポータル[8]に紹介がある。これらは論文そのものではないので、論文名や掲載誌は記事から手がかりを得て探すことになる。心拍の研究[5]と酸素の蓄えの総説[4]は、英語の論文である。残る問いは、2388mなど最大記録の元の測定である。CSIROは記録として紹介するだけなので、元の論文を探してみる価値がある。
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
本文の[数字]は、下の資料の番号に対応しています。ミナミゾウアザラシ・キタゾウアザラシのどちらの資料かは、本文で区別しています。
- Australian Antarctic Division「Southern elephant seal」。https://www.antarctica.gov.au/about-antarctica/animals/seals/elephant-seal/ (ミナミゾウアザラシの潜水時間・水面の時間・最大約2時間について)
- CSIRO「Deepest diving animals」(2023年)。https://www.csiro.au/en/news/all/articles/2023/april/deepest-diving-animals (最深記録2388m・血液の量について)
- Hindell ほか「The Diving Behavior of Adult Male and Female Southern Elephant Seals」Australian Journal of Zoology。https://doi.org/10.1071/ZO9910595 (海にいる時間のうち潜水が90%、餌をとる潜水の深さと時間について。論文の要旨)
- 「Time Domains of Hypoxia Adaptation」Frontiers(PMC掲載)。https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6558045/ (酸素の蓄えの内訳、酸素飽和度、通常の潜水について)
- Andrews ほか「Heart rates of northern elephant seals diving at sea」Journal of Experimental Biology 200:2083(1997年)。https://cob.silverchair.com/jeb/article/200/15/2083/7519/Heart-rates-of-northern-elephant-seals-diving-at (若いキタゾウアザラシ7頭の心拍数について)
- UC Santa Cruz News「Sleeping seals」(2023年)。https://news.ucsc.edu/2023/04/sleeping-seals/ (陸と海での睡眠時間、潜水中の眠り、研究の方法について)
- Oxford University News「Elephant seals drift to sleep while diving far below the ocean surface」(2023年)。https://www.ox.ac.uk/news/2023-04-21-elephant-seals-drift-sleep-while-diving-far-below-ocean-surface (眠りながら沈む動きについて)
- サイエンスポータル(科学技術振興機構)のニュース記事(2022年6月)。https://scienceportal.jst.go.jp/newsflash/20220623_n01/ (ひげで水流を感じて餌をとる研究とカメラ調査について。報道)
なおした ところ
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