ペンギンの からだは、みっしり はえた はねで おおわれて います。はねと はねの あいだには、くうきが たまって います［2］。くうきは、あたたかさを にがしにくい ものです。ペンギンは、この くうきの そうを ふくのように まとって いる、と いえます。

この くうきの そうが、ペンギンの あたたかさを まもる はたらきの 8わりくらいを 受け もつ、と いう せつめいが あります［1］。これは、ふつうの 人むけの サイトの 数字です。

はねは、みずも こおりも つきにくい つくりだ、という けんきゅうも あります［3］。

では、はねの ない ところは、どうなって いるのでしょう。

ペンギンの羽毛は、体の表面にすきまなく重なっています。そのなかに空気の層が保たれ、水に浮く力と、寒さから身を守る力の両方に役立つと説明されています［2］。

この空気の層が、ペンギンの断熱の80〜84％を担うとされます［1］。これは一般向けの解説サイトの数字です。

フンボルトペンギンの羽毛を電子顕微鏡で調べた研究では、羽枝、しわのある小羽枝、小さな引っかけ構造の網目が見られ、水だけでなく氷も付きにくい構造だとされました［3］。

では、羽毛でおおえない翼や足は、どうやって熱を守っているのでしょうか。

ペンギンの羽毛は、なめらかに重なった構造のなかに空気の層を保ち、浮力と断熱の両方に寄与するとされる［2］。コウテイペンギンの羽毛には綿羽・後羽・糸状羽などがあり、綿羽は他の鳥より密だという［2］。

一般向けの解説では、羽毛にとらえられた空気の層が断熱の80〜84％をもたらすとされる［1］。これは一般向け資料の数字である。

フンボルトペンギンの羽毛を電子顕微鏡で調べた研究（J Phys Chem C, 2016）の紹介記事によれば、羽枝、しわのある小羽枝、小さな引っかけ構造が網目をなし、水だけでなく氷も付きにくい構造とされる［3］。

羽毛が届かない翼の内側では、別の仕組みが報告されている。

ペンギンの ひれのような はねは、そとの つめたい くうきに ふれます。もし、からだの 中心の あつい 血ちが そのまま 先まで 行ったら、ねつが どんどん にげて しまいます。

そこで、ひれの つけねには、くふうが あります。ひれへ 行く 血管けっかんの まわりに、もどって くる 血管けっかんが いくつも ならんで います。行く 血ちの ねつが、もどる つめたい 血ちを あたためるので、ねつが からだの 中に もどる、と 研究けんきゅうで せつめいされて います［4］。

ひれの つけねと 先の おんどが、多いときで 30℃も ちがう ことが はかられた、そうです［4］。

ゆげの 出る おゆの パイプを、つめたい みずの パイプに くっつけると、みずが ぬるく なるのに にて います。ただし ほんとうは、ペンギンの ひれの 中は、もっと こまかい 血管けっかんの あつまりです。

足は、どうでしょう。足に 行く 血ちの りょうは、こまかく ちょうせつ されて いると せつめいする サイトが あり、こおる おんどより、少し 上に たもたれる、と いわれます［1］。足の くわしい けんきゅうは、この メモでは たしかめて いません。

翼には羽毛が少なく、外の冷たい空気に触れます。心臓に近い温かい血が、そのまま翼の先まで流れれば、熱がどんどん逃げてしまいます。

ペンギンの翼では、上腕の動脈がいくつかの並んだ動脈に分かれ、それぞれに2本以上の静脈が寄りそっています。体の中心の温度（約38.5℃）の血が出ていくとき、その熱が、翼の先から戻ってくる冷えた静脈の血にうつります。熱は翼の先へ逃げずに、体の中心へ戻る、と説明されています［4］。これを対向流の熱交換と呼びます。

この仕組みの効果は、肩と翼の先とのあいだで最大30℃の温度差が測られたことに表れています［4］。コビトペンギンでも、3本の並んだ動脈と静脈からなる同じ仕組みが報告されています［5］。

足については、足に流れる血の量が細かく調整され、足は凍る温度のすこし上に保たれる、という一般向けの解説があります［1］。足の温度の実測値までは、今回の資料では確かめていないので、数字は書きません。

Thomas ら（2011）によると、ペンギンの翼では、上腕動脈が複数の並行する動脈に分かれ、各動脈に2本以上の静脈が付随して、対向流の熱交換器（上腕動脈叢）をなす。体の中心温度（38.5℃）の血が流れ出るとき、動脈の熱が、戻ってくる冷えた静脈血を温め、熱は翼の先へ運ばれずに体の中心へ戻る［4］。

同論文は、肩と翼の先とのあいだに最大30℃の内部温度差が測られたことをこの仕組みの効果として挙げる［4］。これは肩〜翼の先の値であり、足の温度ではない。コビトペンギンの翼にも、3本の並行する動脈と静脈からなる同種の系が報告されている（Thomas & Fordyce, 2007）［5］。

足については、血流が細かく調整されて凍結点をわずかに上回る温度に保たれると、一般向けの解説が述べる［1］。足の熱交換を直接調べた一次論文は今回の調査で確認できておらず、足の温度の数値は扱わない。

ひれの 中の この しくみの あとは、いまから 4900万ねんくらい 前の ペンギンの かせきに も のこって いる、と ほうこくされて います［4］。

その ころの 地球は、いまより ずっと あたたかい じだいでした。この しくみは、南極なんきょくの さむさに あわせて うまれた ものでは ないようです。

なんの ために できた しくみなのかは、この 論文ろんぶんでは きめて いません。

では、いま さむい 場所で くらす コウテイペンギンは、さらに どんな くふうを して いるのでしょう。

この翼の血管の仕組みの痕跡は、シーモア島から見つかった約4900万年前のペンギンの化石にもあります。当時の地球は温暖な時代でした。研究者は、この仕組みは温暖な時代に進化したもので、極地の氷床が広がったこととは関係がない、と述べています［4］。

「南極の寒さに合わせて生まれた」と考えたくなりますが、化石はそうではないことを示しています。何のために生まれたのかまでは、論文の書き方でも決め切っていません。

では、いま氷の上で暮らすコウテイペンギンは、これに加えてどんな工夫をしているのでしょうか。

Thomas ら（2011）は、上腕動脈叢の痕跡が約4900万年前（Seymour島）のペンギンの化石に見られると報告し、この仕組みは顕著な温暖期に進化したもので、極地の氷床の拡大とは無関係だと結論づけた［4］。

したがって、翼の熱交換を「南極の寒さへの適応として生まれた」と説明することはできない。何に対する適応だったのかは、この論文の範囲では決められていない。

この仕組みを土台に、コウテイペンギンは群れによる保温を重ねている。

コウテイペンギンの オスは、なんにちも みんなで ぎゅっと あつまって すごします。この あつまりを 「ハドル」と いいます。おしくらまんじゅうを して いる、と いう せつめいも あります［9］。

ある けんきゅうでは、そとの きおんが マイナス17℃でも、ハドルの 中は、0℃を こえて いました［6］。いちばん あたたかい ときは、なんと 37.5℃。ペンギンの からだの おんどに ちかいと いいます［6］。

ただし、ずっと 37.5℃なのでは ありません。20℃を こえたのは、あつまっていた 時間の 1わりちょっと でした［6］。

この あたたかさは、どうやって うまれるのでしょう。

コウテイペンギンのオスは、繁殖期の時間の約4割（38±18％）を、群れで密集して過ごします。外の気温が平均-17℃のとき、密集のなかでは周囲の温度が0℃を超えていました［6］。

いちばん暖かいときは37.5℃まで上がり、ペンギンの体温に近くなります。別の研究のモデル論文も、密集の中は少なくとも20℃、最高37.5℃に達しうると述べています［7］。

ただし37.5℃は最高値で、ずっとその温度なのではありません。20℃を超えたのは、密集していた時間のうち約13％（13±12％）でした［6］。

暖かさの理由は、体温だけではありません。密集すると、寒い空気にさらされる体の表面が減ることも大きい、と論文は述べています［7］。

Gilbert ら（2006）は、コウテイペンギンのオスが繁殖期の時間の38±18％（SD）を密集して過ごし、そのおかげで、平均-17℃の外気のもとでも、鳥が受ける周囲温度は0℃を超えたと報告する［6］。周囲温度は最高37.5℃に達し、体温に近い。20℃を超えたのは密集時間の13±12％にとどまる［6］。

密集内の温度が「少なくとも20℃、最高37.5℃」という記述は、PLOS ONE（2012）のモデル研究にもある［7］。同論文は、利益は温かさだけでなく、寒気にさらされる体の表面の減少にもあると述べる［7］。

37.5℃は最高値で、平均的な状態ではない。この値を「ハドルの中はずっと暖かい」と言い換えることはできない。

ハドルは、なんびゃくわの ペンギンが あつまる こともあり、なんじかん、ときには なんにちも つづく と いわれます［6］。

かぜを うける がわに いた ペンギンは、かぜの あたらない がわへ ゆっくり うつって、かぜを さけます［6］。べつの けんきゅうでは、30〜60びょうごとに、みんなが 小さく 一ぽずつ うごき、その うごきが なみのように ぜんたいに つたわる、と いう ことが 見つかりました［8］。

ずっと 外がわに いる ペンギンは、いるのでしょうか。日本の 資料しりょうは、ばしょを いれかえて、外がわの ペンギンが こごえないように する、と せつめいして います［9］。ただ、きまった じゅんばんで こうたいして いる、という ことでは ありません。

そこまでして あつまる のは、どんな わけが あるのでしょう。

密集は数時間、ときには数日つづき、数百羽以上になることもあります。密度は、1平方メートルあたり最大10羽に達すると、Gilbert らは書いています［6］。風上側にいた鳥は、風下側へゆっくり移動して、風を避けます［6］。

別の研究（PLOS ONE, 2011）では、気温が-33〜-43℃のとき、30〜60秒ごとに、全員が小さく一歩ずつ動き、その動きが波のように群れ全体へ伝わったと報告されています。このとき密度は約21羽/㎡とされ、ほかの研究の10羽と数字が違うのは、調べた場所や時期がちがうためと考えられます［8］。

日本語の一般向けの資料も、外側の鳥が凍えないよう、位置を入れかえると説明しています［9］。ただし、この動きは小さな一歩が波になって伝わるもので、決まった順番で交代しているとまでは言えません。

ここまでして群れる意味は、どこにあるのでしょうか。

ハドルは数時間から数日続く密な集団で、数百羽以上になり、密度は最大で10羽/㎡に達する。風上側にいた個体は、風下側へゆっくり移動して風を避ける［6］。

PLOS ONE（2011）は、外気-33〜-43℃、密度約21羽/㎡という条件で、30〜60秒ごとに全員が小さく歩み、その動きが群れ全体を波として伝わると報告した［8］。10羽/㎡と21羽/㎡の違いは、観察した群れと条件の違いによると考えられる。

一般向けの日本語の資料は、位置を入れかえて外側の個体が凍えないようにしていると説明する［9］。ただし報告されている動きは小さな波状の移動であり、厳密な交代制と書くことはできない。

コウテイペンギンの オスは、たまごを 足の 上に のせて、たべずに あたためつづけます［10］。その 間は 2か月くらい、と 環境省かんきょうしょうの 南極なんきょくキッズは 書いて います。

もっと くわしい けんきゅうでは、ペアに なって から あわせて 110日くらい、たべ ものを とらない と いう 数字が あります［6］。この あいだの エネルギーを へらす ために、ハドルが かぎに なる と いわれます。

ある せつめいでは、ひとりで いると 1日に 200gの しぼうを つかう ところを、ハドルなら 100gくらいで すむ そうです［1］。ただし、これは けいさんに よる 数字と いわれ、ひとつの サイトの せつめいです。

はね、ひれ、むれ。どれか ひとつでは なく、かさねて つかって いる ようです。

繁殖期、ペアは約45日間、何も食べずに過ごします。その後オスだけが卵を抱えて約65日、さらに食べずにいます。合計は約110日です［6］。環境省の南極キッズも、オスは約2か月間、食べずに卵を足の上にのせてあたためると紹介しています［10］。

長く食べられないので、エネルギーの節約が命にかかわります。ハドルは、そのための鍵だと論文は位置づけています［6］。

一般向けの解説には、1羽でいると冬に1日およそ200gの脂肪を使うところを、ハドルなら約100gですむ、という計算があります［1］。この数字は二次資料の計算値なので、目安として受け取ってください。

繁殖期、つがいは約45日間、次いでオスだけが抱卵する約65日間、合計約110日にわたって絶食する［6］。日本の公的資料（環境省 南極キッズ）は、オスが約2か月間、何も食べずに卵を足の上にのせてあたためると説明しており、これは65日ほどの抱卵期間の目安にあたる［10］。

エネルギー節約にハドルが鍵になることを、Gilbert らは論じる［6］。一般向けの解説は、単独個体が厳冬に1日約200gの脂肪を燃やすのに対し、ハドルなら約100gですむとする［1］。これは一般向け資料の計算による値である。

羽毛、翼、群れは、どれか一つで足りるのではなく、重ねて使われていると読める。ただし各仕組みの寄与の割合は、今回の資料からは分からない。

きょう できる こと。ぬるい おゆを 入れた ペットボトルを 2ほん 用意します。1ぽんは、タオルで つつみ、もう 1ぽんは そのまま に して、30ぷんたったら、さわって くらべます。おゆは、手で もてる ぬるさに して、おうちの 人と いっしょに 用意しましょう。タオルの 中の くうきが、あたたかさを ためて くれる ようすが わかります。

でかけて できる こと。どうぶつえんや すいぞくかんで ペンギンを 見る ときは、まわりの ペンギンと の きょりや、たちかたを 見て みましょう。ペンギンの しゅるいに よって、ようすは ちがいます。

くわしく しるには。環境省かんきょうしょうの 南極なんきょくキッズが あります［10］。

今日できること。ぬるいお湯を入れたペットボトルを2本用意し、1本はタオルで包み、もう1本はそのままにします。30分後にさわって比べると、空気を含んだタオルの層が熱を逃がしにくくすることが感じられます。お湯は手で持てるぬるさにして、大人と用意してください。

出かけてできること。動物園や水族館で、ペンギンが寄りそっているか、間をあけているかを見比べてみましょう。種類や気温で様子は変わります。

公式情報。環境省の南極キッズで、コウテイペンギンのくらしを読めます［10］。

今日できること。ぬるい湯を入れたペットボトルを2本用意し、1本はタオルで包み、もう1本はそのままにして、30分後に触って比べる。湯は手で持てるぬるさにして、大人と用意すること。タオルが含む空気の層が、熱を逃がしにくくするようすが分かる。

出かけてできること。動物園や水族館で、ペンギンの立ち方や密集の様子を観察し、種による違いを見る。

さらに調べる。Thomas ら（2011）の論文は PMC の全文で読める［4］。翼の熱交換の図と化石の年代の議論を追うと、「南極の寒さのために生まれたのではない」という点を確かめられる。Gilbert ら（2006）の著者原稿は arXiv で読める［6］。日本語では、環境省の南極キッズが基本の入り口になる［10］。