マッコウクジラは寝ている間も“泡”で浮力コントロール――縦向き睡眠の謎に迫る

研究方法

• タグによる観察: タグは深度、3次元の動き、および音を記録。特に泡の放出音とクジラの姿勢（頭が上向きか下向きか）を同時に捉えた。
• コンピュータシミュレーション: 研究チームは、組織密度、水の抵抗、体内ガス量の変化を組み込んだモデルを構築。泡の放出によって観測された浮力調節が説明できるかどうかを検証した。

主な発見

• 泡放出はほぼ毎回発生: 観察された61回の休息期間のうち、約92%で泡の放出が確認された。1回の休息（仮眠）あたり平均約8回の泡放出。海面に近い浅い場所で休む個体は最大約11回放出したのに対し、深海（200m超）からの浮上直後では3～4回と少なかった。
• 浮力調節の仕組みを確認: シミュレーションの結果、ガスを放出することでクジラの正の浮力が減少し、眠っている間に肺のガス膨張で浮き上がってしまうのを防いでいることが確認された。これによりほぼ中立の浮力を保ち、海面直下で縦向きに静止できる。
• 初期のガス量も影響: 休息ダイブを始める時点で、マッコウクジラは深い餌探しダイブのときよりも肺のガス量を減らしている。このことも、最初から浮力を抑える効果がある。

未解決の疑問

• 意識的な放出か、無意識か: クジラが水深と浮上速度を感知し、意識的に泡を出しているのか、それとも睡眠中に自動的に起こるのかは不明。もしクジラが両半球睡眠（バイヘミスフェリックスリープ、つまり脳の両方の半球が同時に眠る状態）をとっている場合（Miller教授の仮説）、彼らは完全に無意識のうちに浮力調節を行っていることになる。
• 二重の役割の可能性: 泡の放出は単なる浮力調節だけでなく、組織内にたまった余分な二酸化炭素や窒素を肺に排出するガス交換の役割も担っている可能性がある。この場合、休息中の代謝ガス交換が浮力制御と同時に行われていることになる。

結論

本研究は、マッコウクジラが縦向き睡眠中に泡を放出して能動的に浮力を調整していることを、野外タグ観測、音響モニタリング、コンピュータシミュレーションの組み合わせで初めて立証した。この微調整によって、彼らは無制御に海面へ浮上するのを防ぎ、ほぼ中立の浮力で静止できる。今後の課題は、このプロセスが意識的なのか無意識なのか、そして泡が呼吸と浮力の二重の役割を果たしているのかどうかである。