噴気孔 (生物学)

噴気孔（ふんきこう）とは

噴気孔（英: blowhole）は、クジラ類の頭頂部にある呼吸孔です。これは、他の哺乳類の鼻孔に相当し、進化の過程で鼻孔が徐々に頭頂部へ移動した結果と考えられています。噴気孔が頭頂部にあることで、クジラは海面で息継ぎをする際にエネルギー消費を抑えることができます。

クジラは海面に上がると、噴気孔から勢いよく息を吐き出します。この呼気は、冷たい大気中で水蒸気が凝縮し、噴気孔の上に溜まっていた海水と共に白いしぶき（潮、潮吹き）となって見えるため、遠くからでもその存在を確認できます。

噴気孔の目的とメカニズム

噴気孔のすぐ下には気嚢があり、クジラはこれを使ってコミュニケーションや反響定位のための音を生成します。特にハクジラ類において、この機能が発達しています。気嚢は空気を溜めており、放出時に風船から空気が抜ける時のような音を出す仕組みです。

クジラが潜水する際には、鼻栓が鼻腔から噴気孔までを塞ぎます。通常、鼻栓を制御する筋肉は弛緩していますが、息継ぎの際には筋肉が収縮して噴気孔が開き、呼吸が可能になります。

ヒゲクジラ類はV字形に並んだ2つの噴気孔を持つのに対し、ハクジラ類の噴気孔は1つです。マッコウクジラの場合、左右の鼻道が非対称で、左の鼻道は脳油器官を避けて前方に伸び、右の鼻道は脳油器官の中を通るため、噴気孔の位置も鼻口部の正面左側に偏っています。

テレスコーピング

初期のクジラ類（古鯨類）であるパキケトゥスやバシロサウルスは、陸上哺乳類と同様に鼻孔が頭骨の吻端にありました。しかし、クジラ類が水棲に適応するにつれて、外鼻孔は頭頂部へと移動し、噴気孔へと変化しました。この過程で、吻部から後方の頭蓋骨部分が短縮され、外鼻孔が頭頂部に近づきました。

この短縮は、頭蓋骨の各構成骨が実際に短くなるのではなく、前後の骨が重なり合うことで達成されます。このクジラ類特有の頭骨の特殊化は、テレスコーピングと呼ばれています。テレスコーピングは、遊泳への適応、海面での呼吸の容易化、ハクジラ類における発声、ヒゲクジラ類における採餌への適応など、進化上の意義があるとされています。

ヒゲクジラ類とハクジラ類

ヒゲクジラ類とハクジラ類は、テレスコーピングを含むいくつかの共通の派生形質を持つため、単系統であると考えられています。しかし、テレスコーピングの様相には差異があります。

ヒゲクジラ類では、後頭骨が前方に移動して頭頂骨の上を覆い、頭頂骨は前頭骨の上に重なります。また、上顎骨が眼窩の下を通って後方へ伸びることで、クジラヒゲの付着面積が増加します。一方、ハクジラ類では、前上顎骨と上顎骨が顔面部を超えて後頭部へと移動し、前頭骨を覆います。上顎骨は眼窩の上を通って後方へ伸び、上眼窩突起という広い面を形成します。この上眼窩突起は筋肉の起点となり、反響定位に用いられる高周波を発生させると考えられています。また、上顎骨と前頭骨の広範囲な重複部は、発信音の焦点集中や発信音と受信音の分離を補助し、反響定位をサポートする可能性があります。

テレスコーピングという用語の来歴

"telescope"（望遠鏡）は、元々 "tele"（遠く）と "scope"（ねらい・的）を語源とする言葉で、遠くを見るための光学機器を指します。英語ではその後、連続して外径が大きくなる筒の中に小さい筒が順に入り込んでいくことで収縮する望遠鏡の構造から、入れ子状・スライド式などで短縮するという意味合いも持つようになりました。

クジラの頭骨においては、外鼻孔が後方に移動するにつれて頭骨の構成骨が変形し、後部の構成骨に前部の構成骨が順に重なって収縮していく様子が、望遠鏡の鏡筒に例えられ、テレスコーピングと呼ばれるようになりました。

クジラの頭骨の特殊な様相に関する記述は19世紀後半から存在しますが、「収縮した」という表現は1918年にデンマークの動物学者ヘアロフ・ヴィンゲがクジラ類の分類に関する記載中に "sammenskudt" と記述したのが最初であると考えられています。1923年にアメリカの動物学者ゲリット・ミラーが、クジラの頭骨の短縮と構成骨の重層について "telescoping" という語を用いて詳細に記述し、論文タイトルにも使用したことが、この語が科学界で使用されるようになったきっかけです。

ミラーは "telescoping" という語を使用しましたが、厳密な定義を与えなかったため、その後の文献では研究者によって異なる意味合いで使用されてきました。構成骨の重なりや短縮、外鼻孔の頭頂部への移動、鼻腔の位置と方向の変化、吻部の伸長など、様々な状況を表す際に用いられてきました。現在では、テレスコーピングという語に「広範囲にわたる構成骨の重なりと、その結果としての上顎骨-後頭骨の近接」という定義を与える動きがあります。

参考文献

外部リンク

Whales don't spray water out of their blowholes, Gizmodo
Whales of the World

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