音が水中の生命を支配する仕組み

ほとんどの人間と同じように、私は水中では音がうまく機能しないと思っていました。結局のところ、ジャック・クストー自身が海を「沈黙の世界」と呼んでいました。クジラ以外の水生動物は音をあまり使用しないに違いないと思いました。

私はなんと素晴らしく間違っていたのだろう。

水中では、音波は空気中よりも 4.5 倍速く伝わり、エネルギー損失も少なくなります。音波はより遠くまで、より速く伝わり、情報をより良く伝えます。

海では、水は層状になって渦を巻いており、その密度は深さ、温度、塩分濃度によってわずかに異なります。物理学に詳しい読者なら、音が伝わる媒体の密度が音速に影響することをご存じでしょう。そのため、音波が海中を伝わるにつれて、音速が変化し、複雑な反射や屈折が起こり、音波は「ダクト」や「チャネル」に曲がります。適切な状況であれば、これらのダクトやチャネルは音波を数百、数千キロメートルも運ぶことができます。

他の感覚現象はどうでしょうか。触覚と味覚は、空気中と水中でほぼ同じように働きます。しかし、匂いを運ぶ化学物質は、空気中よりも水中でゆっくりと移動します。また、水は光を非常に吸収しやすく、視界が大幅に低下します。濁った沿岸水域を離れた最も透明な海でも、数百メートル以下では光は消え、数十メートル以下では視界が失われます。

そのため、音は海や淡水の生物にとって、仲間に合図を送ったり、敵を探知したり、水中の世界を監視するための唯一の手段ではないにしても、最良の手段であることが多いのです。監視すべきものはたくさんあります。地震、土砂崩れ、火山活動は、人間の聴覚範囲を超えて海中に響き渡ります。氷は割れ、轟音を立て、海底をこすります。波はシューシューと轟き、雨粒はポタポタと落ちます。よく耳をすませば、嵐が通り過ぎる海の音を聞けば、風速、雨量、さらには雨粒の大きさまでもがわかります。雪が降る音さえも音を立てます。

海は決して静かではないだけでなく、その深みの中では、音は実際に選択の感覚であるのかもしれません。

2 耳で聞く以外にも、聞く方法はたくさんあります。

動物が音を感知するなら、耳があるはずですよね? いいえ、違います。進化の歴史を遡ると、水中では確かに、初期の動物は有毛細胞と呼ばれるものを進化させました。有毛細胞は非常に複雑になることがあります。簡単に言えば、有毛細胞は小さな「毛」または毛の束を持つ構造で、物理的に曲げられると、付属のニューロンに信号を送ります。

有毛細胞は、クジラを含む哺乳類の内耳、具体的にはらせん状の蝸牛に多く存在し、ここで音波の微細な振動が神経インパルスに変換され、脳に音響データを送ります。しかし、海洋生物では有毛細胞は他の場所や器官にも存在します。ほんの一例を挙げると、魚類は体全体に走る側線に沿って有毛細胞を持っています。イカなど多くの無脊椎動物は平衡胞と呼ばれる器官に有毛細胞を持っており、バランスをとったり方向感覚を保ったりするのに使用します。甲殻類の触角にも有毛細胞があり、軟体動物の腹部の感覚器官にも同様にあります。

海洋生物にとって、音は仲間に合図したり、敵を感知したり、外界を監視したりするのに最適な方法であることが多いです。

「毛」を曲げることができるところならどこでも、音を感知できる可能性があります。結局のところ、音は圧力波であり、音波によって押された水分子がその小さな毛を曲げることができるのです。多くの耳のない動物は、このようにして音を感知しているのです。

もちろん魚 また 耳を持っています（耳は、音を感知するための器官です）。実際、魚類は最初の耳を進化させましたが、哺乳類の耳とは少し異なります。魚類には外耳も中耳も蝸牛もありません。

この意味についてはまだ研究中です。たとえば、多くの無脊椎動物や魚は、人間の耳やほとんどの水中聴音器のように圧力の変化を感知するのではなく、通過する音波によって生じる粒子の動きの変化を感知します。粒子の動きと圧力は、密閉された水槽や浅い水の中で音波が互いに干渉する場合など、時には切り離されることがあります。これらの動物を研究することが多いまさにその場所です。科学者たちは、これらの動物が感知しない音の側面を測定していて、動物が感知する側面を見落としている可能性があることに気づき始めています。

3 騒音は他の重要な音を消してしまうため、海洋生物にとって有害です。

このプロジェクトを始めたとき、音が動物にどのような害を与えるのか、はっきりわからなかったと認めざるを得ません。原油流出や海水温上昇など、その影響は直感的に理解できました。でも、騒音はどうでしょうか。敏感な構造物を破壊するような非常に大きな音を除いて、その危険性を想像しようとしても、理解できませんでした。しかし、海洋生物が音に根本的に依存していることを知れば知るほど、そのリスクを理解できるようになりました。

「ノイズ」は専門用語です。信号に干渉する不要な音です。ノイズは動物に直接物理的な害を及ぼす必要はなく、信号を不明瞭にするだけです。たとえば、ノイズは動物が周囲を感知できる距離を縮めます。近づいてくる捕食者の音を手遅れになるまで隠したり、重要な餌となる獲物が近くにいるという明らかなシグナルを隠したりします。魚の愛の叫びが交尾相手に届かないようにすることもあります。船舶の慢性的な騒音は無脊椎動物の有毛細胞を傷つけたり破壊したりすることがあり、聴覚障害だけでなく感覚麻痺や方向感覚の喪失にもつながります。

赤ちゃんを抱く腕がないため、多くの母親クジラは、頼りになる生まれたばかりの子クジラを近くに留めておくために音を利用しています。騒音で静かな連絡の声が聞こえなくなると、クジラたちは離れ離れになり、再びお互いを見つける方法がなくなってしまう可能性があります。

水中で音がどのように機能するのか、そして音がどんなに小さな生命にも影響を与えるのかを考え始めると、世界がいかに人間の感覚を逃れているか、そして私たちが気づかないうちにいかに深く侵入できるかが分かります。

メイン画像: Titima Ongkantong / Shutterstock

• アモリナ・キングドン

  2024年6月3日掲載

  アモリナ・キングドンは、 魚のように歌う：音が水中の生命を支配する仕組み彼女は科学ライターであり、その作品はベスト・カナディアン・エッセイに収録され、デジタル出版賞、ジャック・ウェブスター賞、全米雑誌賞の最優秀新人雑誌ライター賞などの栄誉を受けています。彼女について詳しくは、https://www.amorinakingdon.com/ をご覧ください。

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