クジラの歌は船の騒音では成り立ちません。 科学

約5000万年前、人類の祖先は、 クジラは現在の牛と同じように地表を出て海に戻っていきました。 彼らは、人間のシステムとそれほど変わらない、音を生成するためのシステムを持ち出しました。 しかし、これは水中では同じようには機能せず、より基本的なことですが、口を開けて音を出すことは溺れることを意味します。 新しい環境に適応する過程で、クジラ類の一部の種は、人間にとっては歌っているように見えるほど発声を洗練しました。

今回、科学者のグループが彼らのうち3人の標本を解剖し、彼らの歌の秘密を明らかにした。 進化の過程で、彼らは非常に長距離でもコミュニケーションを続けるために喉頭を再設計しました。 しかし、彼らの研究は、人間が発生する騒音がどのように人間のコミュニケーション能力を阻害しているのかも示しています。 彼らは歌い続けますが、もう聞こえません。

クジラ類のさまざまなグループは、新しい環境への適応を発達させました。ハクジラ目 (イルカ、シャチ、マッコウクジラなど) は、 高周波音を発することができる鼻発声器官 イルカの場合はエコーロケーションに使用します。 一方、神秘的な動物（シロナガスクジラ、ザトウクジラ、ナガスクジラなど）は喉頭をほぼ完全に再設計しました。 この器官は哺乳類の中で最も複雑な器官の 1 つであり、気道と肺の保護と発声という 2 つの機能があります。

ほとんどの陸棲種では、この発声には声帯の間の空間である声門を通る空気の流れによって引き起こされる声帯の振動が含まれます。 しかし、水は根本的な適応を強いました。 その結果、特にヒゲクジラの一部では、陸上の祖先のコミュニケーションをはるかに上回り、数十キロメートル、さらには数百キロメートルまで伝わる音を発することができるようになりました。 しかし、これら神秘家の発声システムについて知られているもののほとんどは、仮定と推論に基づいていました。

2018年から2019年にかけて、クジラ類の発声を専門とする科学者グループがクジラの喉頭を入手するために組織された。 彼らは可能な限り新鮮なデータを必要としており、それがそれらを徹底的に研究できる唯一の方法でした。 彼らは環境団体に連絡し、座礁があれば通知した。 このようにして、彼らはミンククジラ、キタクジラ、堂々としたザトウクジラの 3 種の神秘的なクジラからこの器官を取り出した。 後者は、その鳴き声で何世紀にもわたって船乗りたちを魅了してきた数少ない種の一つです。

次に、彼らは解剖学的構造を深く理解するためにそれらを解剖しました。 原則として、それらは、喉頭の関節運動や音の生成のためのいくつかの基本的な軟骨など、他の哺乳類に存在するすべての要素を備えています。 しかし、彼らは人間や他の陸上動物のような声帯を持っておらず、これらの軟骨の一部は硬化して本来の機能を失っています。 代わりに、彼らは気管に平行な (上から見て) U 字型の構造を発達させました。これらの動物の気管は、人間の種のように垂直ではなく、水平方向を向いています。 そしてこの形状の上には脂肪のパッドがあります。

研究者らが行ったことについては、 雑誌 自然、彼の理論を確認するために、喉頭に機械的に空気を吹き込むことでした。 彼らは、空気がU号の腕をどのように振動させ、上部の脂肪の蓄積と接触することで、これらのクジラが発するものと同様の低周波音が発生するかを観察しました。 これを行うために、彼らは鼻孔から入った空気を肺に使用し、そこから再び吐き出すことで音を出しました。 ここまでは陸上動物と同じように。 しかし、クジラの場合、その流れを再利用して肺に送り返し、再び新しい音を生成する能力があるようです。

「声帯があると表面での素早い呼吸が妨げられるため、彼らは新しい構造を開発しました。」

コーエン・エレマンス氏、南デンマーク大学のクジラ類のコミュニケーションと音響学の専門家

「声帯が表面での素早い呼吸を妨げるため、彼らは新しい構造を開発したと考えています」と南デンマーク大学の音響コミュニケーションおよび行動グループのコーエン・エレマンス教授は説明する。この革新的な研究の筆頭著者である。 「これらの構造を利用して、ヒゲクジラはすべてが発する非常に低い周波数の音を発することができます」と彼は付け加えた。 音声生成の基礎となる物理的メカニズム（空気の流れによって誘発される振動）は人間の会話や歌唱と同じですが、研究者らは「少数の種（ザトウクジラとクジラ）グリーンランドだけが、軟骨を動かす能力を再発達させている」ことを確認しました。喉頭とこれらの構造の上の厚い組織が一緒になっています。 [hacemos los humanos con] 私たちの声帯、完成しました。 これにより、「ほとんどの人がよく知っている曲」である高周波音も発することができると彼は結論付けています。

研究の 2 番目の部分では、ザトウクジラの喉頭をスキャンした後、さまざまな物理的および音響的条件に応じた動作を研究するためにそれをモデル化しました。 「私たちのモデルには喉頭とその筋肉の正確な 3D 形状が含まれており、これにより、たとえば筋肉の変調によって周波数がどのように制御されるかをシミュレーションすることができました」とミシガン大学機械工学部教授 Qian Xue 氏は述べています。メモで。 ロチェスター (米国) のロチェスター工科大学の研究者であり、この研究の共著者です。 彼の研究機関の同僚、ウェイリ・ジャン氏は、彼のモデルは私たちの実験結果を正確に予測したと付け加えた、「しかし、周波数範囲など、実験室では測定できない音響特性も計算できた」。

彼らが得た結果の中には、クジラが水面で発する音は海の最深部まで届くが、水深100メートル以下では発することができないという、大きな意味を持つ情報が含まれていた。 彼らにとってそれは物理的に不可能です。 問題は、この範囲がますます満たされつつあることです。 人間の活動によって発生する音 (船舶、水中採掘、探査など)。 これらの実験とモデルを組み合わせて、研究者らは、ヒゲクジラは人為的騒音から生理学的に逃れることができないことを示した。なぜなら、騒音は声を隠し、通信範囲を制限するからである。 エレマンスが嘆いているように、「彼らが音を発できる限られた周波数範囲（10～300ヘルツ）と深さ（0～100メートル）は、人間が発する騒音と重なっています。 だからこそ、彼らは私たちの騒音を避けるために、それ以上大きな声で、あるいはより深く歌うことができないのです。」

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