豊葦原中津谷のニニギ

食糧自給率の向上を目指して! (2100年の日本へワープ)

カテゴリ:科学的好奇心 > 自由研究

課題編なので、いきなりクイズです。

「最初は4本足で歩くけど、途中は2本足、最後は3本足で歩く動物は、なぁんだ?」


この答は、少し後にするとして、生涯で歩き方を変える生物を探してみましょう。
まず、思い付くのは、変態する生物です。
変態とは、成長の過程で、体の特徴を変えていくことを指します。具体例では、チョウ(昆虫)やカエル(両生類)です。
蝶は、幼虫では16本の脚があります。その後、サナギを経て成虫になると、足は6本です。脚の本数が、まるで違いますね。
カエルは、誕生時には脚が無く、後脚、前脚の順に生えてきます。つまり、0本→2本→4本と、変化していきます。ですが、本数の変化が違うし、最後に3本にはなりません。
変態はしないけれど、誕生時と大人で大きく変化するのが、カンガルー等の有袋類です。カンガルーは、胎盤が無いので極端な未熟児で誕生時します。誕生時の姿は、カブトムシの幼虫にも似ています。(伊牟田の感想)
誕生時から4本脚ですが、後脚ははっきりしません。誕生時は、前脚だけで母親の育児嚢までよじ登ります。誕生後は、二、三歩進むだけなら4本脚ですが、走る時は2本脚です。オス同士の喧嘩の時に尾で体を支えることもあるにしても、歩いたり走ったりする際に、尾を地につけることはありません。
クイズの答ではないですね。

カンガルー以外では、人間が歩き方を変えます。
最初は、ハイハイから始めます。ハイハイは、完全に4本脚で、しかもクロールです。間も無く、立って2本脚で歩くようになります。
じゃあ、3本脚は?
老人になった時に、杖をついて歩くようになります。3本脚と言えなくもありません。
と言うことで、答は「人間」でした。
なお、本件へのクレームは受け付けません!(^_^)



閑話休題。
人は、歩き方を変えていきます。
最初は、4本脚で体を支えて歩きます。
その期間は短く、数ヶ月後には立ち上がって歩きます。
歩き方は、4本脚と2本脚では、まるで違います。
違いは、脚の本数だけではありません。前脚と後脚を動かすタイミングが違うのです。
ハイハイの時は、『クロール』です。なので、左後脚が前へ動いた後で、左前脚が前へ動き始めます。
ところが、2本脚で歩く時は、左後脚(左足)が前へ動く時、左前脚(左手)は後ろへ動きます。タイミング的には、完全な『斜対歩』です。
ハイハイから立ち上がる時、歩行に使う脚の本数だけでなく、動かし方まで変えてしまうのです。

余談になりますが、犬や猫の歩き方は、『斜対歩』されていますが、厳密に言うと『斜対歩』より『側対歩』に近いのです。
犬や猫の歩き方は、左後脚が着地する寸前に、左前脚を浮かせます。そして、左前脚があった場所に左後脚を着地させます。つまり、瞬間的には、片側の前後脚が同時に浮いている時間があるのです。






ここで、気になることがあります。
それを考える前に、前回に話題にした『ミニキリン』を少し復習しましょう。

キリンは、脚が長いから『側対歩』でしたね。そして、脚が短い『ミニキリン』も『側対歩』でした。歩き方は、生まれながらにして、キリンに備わっているようでしたね。

さて、人間は、最初は『クロール』ですが、ほとんど学習せずに、『クロール』を使いこなしているように見えます。興味があるものを見つけると、その度に歩き方を変化させ、方向を変えます。学習と言うより、本能的に体を使っているように見えます。
何年ぶりか、何十年ぶりか、ハイハイをしてみると、無意識に『クロール』になります。日頃、ハイハイをすることはないのに、無意識にできるのです。
つまり、人間が産まれながらにして『クロール』が身に付いていることになります。

ならば、立ち上がって2本脚で歩く技術は、どのように身に付けるのでしょうか。
赤ちゃんが伝い歩きを卒業して歩き始めた時、前脚(手)を使っていません。
子供のゴリラが2本脚で歩く動画を見ると、体の前で両手を左右に振ってバランスを取っています。少なくとも、子供のゴリラは『斜対歩』のタイミングで前脚(手?)を振る本能は持っていないようです。
ところが、大人のゴリラは、人と同じように『斜対歩』のタイミングで前脚を振って歩きます。その姿は、人とそっくりです。


まとめると、生来、人が持っているのは、4本脚を使ってクロールで歩く能力だけ。
2本脚の歩き方は、学習して身に付ける。

と、ここまで来ましたが、これが正しいのか、私にはわかりません。
この先は、専門家に聞いていただくしかありません。

身近な専門家としては、動物園の類人猿(チンパンジー、ゴリラ、オランウータン、テナガザル)の飼育係や獣医ですが、特殊な質問になるので御存知かどうかはわかりません。
本格的な専門家として私が思い付くのは、京都大学の霊長類研究所です。中々、敷居が高いので、愛知県犬山市にあるモンキーパークが良いかもしれません。
私が思い付く範囲では、最も答を得られそうな所です。


表題から外れた結びになってしまいましたが、興味のある方は、新型コロナウィルス感染症が収束した後、モンキーパークを訪れてみてはいかがでしょうか。




【おまけ】
私なら、モンキーパークのついでに、現存十二天守の一つ、犬山城にも行きます。
ちょっと足を伸ばして、岐阜かがみがはら航空宇宙博物館で、実験機の飛鳥やUF-XSも見たいですね。でも、飛行機を見たなら、陸代表でリニア・鉄道博物館、海代表で砕氷艦ふじも見たいし、味噌カツも食べたいし、きしめんも・・・

夏休みまでに新型コロナが収まるといいですね。
(かなり厳しい状況ですが・・・)

これまで見てきた動物の歩き方は、いずれも三点支持で歩く動物ばかりでした。
昆虫のように三点支持を2組(6本脚)用意し、交互に動かす場合、哺乳類のように4本脚の3本を使って三点支持し、残る1本を前へと進めていく場合の2種類を紹介しました。

今回は、脚の本数が4本より少ない動物について、考えてみましょう。


地球上の動物の脚の本数は、ムカデのように本数を数える気にもなれないものから、昆虫の幼虫の16本(6本+8本+2本)、イカの10本、蟹や蜘蛛の8本、昆虫の6本、哺乳類や爬虫類の4本、人やダチョウの2本、蛇の0本などがあります。

余談ですが、蟹はハサミを加えて10本と数えるのが正しいそうです。ところがタラバガニはハサミを加えても8本です。というのも、タラバガニはカニではなくヤドカリの仲間なのです。

ズワイガニ(越前ガニ)
 ・ズワイガニ画像(JAMSTEC)https://www.godac.jamstec.go.jp/bismal/j/view/0001035

タラバガニ
 ・タラバガニ画像(JAMSTEC)https://www.godac.jamstec.go.jp/bismal/j/view/0000776

人間も、正確には4本脚で、後肢だけで立ち上がり、前肢を歩行には使わないだけです。
鳥類やコウモリも、本来4本脚であって、前肢で飛行するだけです。
クジラは、本来は4本脚(ラクダなどと同じ偶蹄類)ですが、後肢が退化して痕跡も残っておらず(骨盤の一部が2個の骨として残っているだけ)、前肢と尾で泳ぎます。



本題に入りましょう。
4本脚より本数が少ない動物は、どのように歩くのでしょうか。
2本脚や3本脚(八咫烏しか思いつかないが)は、基本的には二つの方法を用いて歩きます。
一つは静的安定、もう一つは動的安定です。
静的安定とは、体の重心が、常に両足の接地面または両接地面を繋ぐ面の中にある歩き方です。
人類の場合、単に立っている時が、これに相当します。また、「抜き足、差し足、忍び足」の歩き方も、ほぼ静的安定で歩いています。
世界初の完全二足歩行を実現したWABOTは、この歩き方(静的安定)だったそうです。
体重を完全に移動させるので、その歩き方は、上体を左右に揺さぶりながらヨタヨタと歩きます。
静的安定歩行

もう一つの歩き方である動的安定は、簡単に言えば倒れる前に脚を出して倒れないようにする歩き方です。
動的安定は、人類の通常の歩き方です。また、アシモの歩き方も、これに近いはずです。
重心を移動したい方向に移動させ、バランスを取るために、重心を追いかけるように足を進める歩き方です。足を運ぶ位置は、概ね重心の辺りですが、完全に重心の真下に足を運ぶわけではありません。ですが、常に重心を追いかけるように足を運びます。
動的安定歩行


このように、二本脚で歩く場合、バランスを取りながら歩きます。ですが、バランスを取るためには、接地面が広い方が有利です。人類は、踵を地面に着けて接地面を稼いでいます。
以前に書いたように、多くの動物は、爪先立ちか、指先で立っています。接地面が点のように狭くても、3点あれば安定するお陰ですね。人類とは異なります。
ただ、類人猿(人、ゴリラ、チンパンジなど)は、人以外も踵を地面に着けて歩くので、「二足歩行に移行し易かった」とは言えても、「二足歩行のために踵を地面に着けた」とは言えないようです。

人類の場合、直立する事で視界を確保しました。副次的な産物として、脳の大型化を支え、また前肢が作業肢として利用できるようになりました。
人類にとって、四足歩行を捨てるだけのメリットはあったのでしょう。同時に、二足歩行のデメリットも、大きくなかったと言えそうです。
二足歩行は、安定性の面ではマイナスですが、四足歩行の段階でもギャロップのように動的安定を磨いていたので、安定性のデメリットは少なかったのでしょう。
また、2本の脚に交互に体重を載せていくので、体の上下動も大きくはありません。人類は、代謝が高い哺乳類ですから、多少の上下動ならエネルギを供給できます。デメリットとしては、無視できるレベルだったのでしょう。

2本脚の陸上生物は、人類の他はダチョウやカンガルーですが、大半の動物が4本脚であることを踏まえると、生物として成功しているとは言えません。
ですが、過去には2本脚の動物が高い割合で棲息していました。
それが、恐竜です。
最初期の恐竜は、二足歩行だったと考えられています。
その後、四足歩行の恐竜が現れたようです。
ティラノサウルスなどの二足歩行の恐竜は、ダチョウに似た歩き方をしたと考えられています。
ですが、体系的にはダチョウよりカンガルーの方が似ているように見えるので、小型の二足歩行恐竜は、カンガルーのような両足跳びをしていた可能性はないのかなと、個人的には想像しています。
カンガルー
 ・カンガルー画像(東京ズーネット)
  https://www.tokyo-zoo.net/encyclopedia/species_detail?code=0


恐竜から進化したとされる鳥類には、鳩や鶏のように片脚ずつ踏み出す歩き方と、雀やカラスのように両足跳びの歩き方の2種類がいます。鳥類は、羽を同方向に動かすので、両足も同方向に動かす両足跳びを得意としても不思議ではありません。
なので、恐竜にも両足跳びの歩き方をする種類があっても不思議ではないと想像したのです。


余談になってしまいましたが、2本脚で歩くのも、重心の上下動を抑えられるので、歩き方としては成立することがわかったと思います。
最後は、1本脚の歩行です。

まあ、1本脚は、案山子かカラカサ小僧(妖怪)くらいしか思い浮かびません。
地球ではそうかもしれませんが、宇宙は広いので、どこかに1本脚の動物が居るかもしれません。
では、1本脚の動物は成立するのでしょうか。
脚が1本しかないと、脚を前に運ぶ際には、宙に浮くしかありません。つまり、飛び跳ねながら進むことになります。
これ自体は、カンガルーの走法(両足を揃えてジャンプする)と同じですから、可能性は充分にあります。体の上下動は激しくエネルギ消費は大きくなるので、代謝が優れた動物でなければなりませんが、可能性はありそうです。

なんだか、1本脚の動物も、宇宙のどこかに居そうに思えてきました。
ですが、私は懐疑的です。

動物の外見は、なぜか左右対称です。
体の中を見ると、心臓や肺、盲腸などの内臓は左右非対称です。フクロウのように、耳の非対称によって頭蓋骨は左右非対称な動物もいるのに、外見は左右対称なのです。
フクロウは空力の影響を減らすためと考えるにしても、陸上生物では空力の影響は大きくありません。それでも左右対称なことから、何か左右対称にしようと働く力があるようです。
それを踏まえると、1本脚の生物に進化する過程で、常に左右対称でなければなりません。単細胞生物から多細胞生物、代謝が低い動物から代謝が高い動物へ、脚の本数が多い動物から少ない動物へと進化する過程の全てで、左右対称を崩さずに1本脚に進化できるのか、私の想像力では進化の過程を描くことができませんでした。



いつものように、ごちゃごちゃと書いてきました。
動物の歩き方を記事にするのは、14ヶ月ぶりです。ですから、次回がいつになるか、見当もつきません。
ただ、次に描くとしたら、脚の本数が0本になりますよね。脚が無いって、ヘビですよね。
私は、ヘビは苦手です。
ヘビ以外で脚が無い爬虫類も居ますが、そちらも遠慮したいですね。
ならば、ミミズは? と言われても、これも・・・
いっそのこと、脚が沢山あるムカデとか・・・
もっと嫌です!!

と言うわけで、次回はかなり先になりそうです。


 動物の歩き方ー1
 動物の歩き方ー2


 動物の歩き方(番外編)


日本には、数多くの世界遺産があります。

世界遺産には、自然遺産と文化遺産がありますが、日本には4件の自然遺産、18件の文化遺産があります。
都道府県別でみると、次のようになります。

北海道  知床

青森県  白神山地

秋田県  白神山地

岩手県          平泉、 明治日本の産業革命

(宮城県、山形県、福島県は世界遺産無し)

栃木県          日光

群馬県          富岡製糸場

東京都  小笠原諸島   ル・コルビュジエ(西洋美術館)

(茨城県、千葉県、埼玉県、神奈川県は世界遺産無し)

山梨県          富士山信仰

静岡県          富士山信仰、 明治日本の産業革命

富山県          合掌造り

岐阜県          合掌造り
(新潟県、長野県、愛知県、石川県、福井県は世界遺産無し)

三重県          紀伊山地の霊場

滋賀県          古都京都の文化財

京都府          古都京都の文化財

奈良県          法隆寺他、 古都奈良の文化財、 紀伊山地の霊場

和歌山県         紀伊山地の霊場

兵庫県          姫路城

(大阪府は世界遺産無し)

島根県          石見銀山

広島県          原爆ドーム、 厳島神社

山口県          明治日本の産業革命
(鳥取県、岡山県は世界遺産無し)

(徳島県、香川県、愛媛県、高知県は世界遺産無し)

福岡県          明治日本の産業革命、 沖ノ島

長崎県          明治日本の産業革命、 隠れキリシタン

佐賀県          明治日本の産業革命

熊本県          明治日本の産業革命、 隠れキリシタン

鹿児島県 屋久島     明治日本の産業革命

沖縄県          琉球王朝とグスク

(大分県、宮崎県は世界遺産なし)



都道府県別では、26都道府県に世界遺産がありますが、21府県には世界遺産がありません。
夏休みを利用して世界遺産を見に行くのもいいですが、まだ世界遺産が無い府県に世界遺産候補を探す方が面白そうです。また、日本は自然遺産が少ないので、各府県に自然遺産を探すのも面白そうです。

地元の環境や文化・歴史を調べてみると、意外なものが見えてくると思います。
例えば、四国はお遍路と八十八ヶ所を文化遺産として登録できそうに思います。
福島・群馬・新潟は、尾瀬ケ原を自然遺産で登録できないでしょうか。
これで、21府県の内の7県はイケそうです。

こんな感じで考えてみても面白いと思います。


自由研究のネタとして、桜の開花時期の変化を白地図に書くのはどうでしょう。
 
桜の開花日の記録は、1953年から残っていますから、1953~1962年と2004~2013年の開花日がどれくらい違うかを比べて、白地図に色を塗ってわかりやすくするのです。
 
1.桜の開花日の調べ方
   下のアドレスで気象庁の統計データにアクセスできます。
 
2.各県の代表地点を決める。
   各都道府県庁の所在地は、気象庁のデータベースに桜の開花時期が記録されています。
   ですから、各都道府県庁所在地を各県の代表としましょう。
   ただし、埼玉県、千葉県、滋賀県、山口県は、県庁所在地の記録がありません。
   これらの県は、それぞれ熊谷、銚子、彦根、下関のデータがあるので、そちらを使いましょう。
 
3、開花日の変化の計算の仕方
   それぞれの年の3月1日を基準にしましょう。
   これは、うるう年の影響を減らすためです。
   例えば、開花日が3月2日なら、3月1日から1日目なので、「1」とします。
   開花日が4月3日なら、33日目なので、「33」とします。
   各年について、この「1」や「33」を計算します。
   ただし、那覇は前の年の12月に桜が咲くことがあります。
   計算の仕方は、自分たちで工夫しましょう。
 
4.1953~1962年と2004~2013年とを比較する
   3.で計算した1953年から1962年までの10年間を平均します。
   (10年分を足して、10で割る)
   同じように、2004年から2013年までの10年間を平均します。
   平均を出したら、「1953~1962年の平均」から「2004~2013年の平均」を引いてみましょう。
   出てきた数字は、桜の開花が早くなった日数です。
   ※注意:札幌は、1958年の記録がありません。
        奈良と高知は1954年から、青森は1956年からの記録しかありません。
        宮崎は1971年から、那覇は1974年からの記録しかありません。
        どうしたらいいか、自分たちで考えましょう。
 
5.白地図に色を塗る
   どれくらい早くなったかを、白地図に色を塗ってわかりやすくしましょう。
   例を載せますので、参考にしてください。
 
6.考察をしましょう。
   日本全体では、桜の開花時期はどうなっているでしょう。
   桜の開花が特に早い都道府県は、どんな特徴があるでしょうか。
   桜の開花時期が早くなっていない都道府県は、どんな特徴があるでしょうか。
 
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以前に、野辺山宇宙電波観測所の一般公開に行った際、ある研究者の講演を拝聴したことがあります。
内容は、ほとんど記憶にないのですが、印象に残っているのが、雷の研究でした。

今年は、ブラックホールの撮影に成功したこともあり、電波天文学について、一般の関心が高まっているように思いますが、私が野辺山宇宙電波観測所に行った頃は、電波天文学への関心は低かったように思います。
そのため、講演は電波天文学を理解してもらうために、雷を例に説明されました。



雷は、稲光で見ることができるが、他にも電波でも知ることができます。
例えば、ラジオを聞いていると、雷が近付くとノイズが聞こえてくる経験をされた方は、大勢おられるでしょう。
ラジオには、指向性があります。
指向性とは、簡単に言うなら、方向毎の電波の感度の良し悪しです。一般に、ラジオの正面側と反対側の2方向からの電波に感度が良いものです。(機種によって違うことがあります)
この指向性を用いると、雷の電波がどの方向から来るのか、わかります。ノイズが入った際に、ラジオの向きを変えて、ノイズが最も強くなる方向を探すのです。雷は、ラジオの正面側か、反対側で発生しているはずです。
稲光が見えなくても、雷鳴が聞こえなくても、雷がどの方向にあるのか、わかるわけです。
ラジオに入る雷のノイズが、どの方角に多いのかを調べると、研究になります。
地形との関係、天候との関係などを調べれば、もっと良い研究になるでしょう。

電波天文学は、電波で雷の位置を探ることに似ています。
暗黒星雲の向こう側にある星も、電波なら見ることができる場合もあるのです。
天文学が雷の稲光を観測する学問だとすると、電波天文学は雷の電波を捉える学問だと言えます。



概ね、上記のような内容だったと思います。
雷の電波の研究は、観測機会が少ないので、自由研究として充分なデータが集まるのか、やってみないとわからないところがあります。
ただ、電波天文学に興味を待たれたなら、野辺山宇宙電波観測所の一般公開にいらしてみてはいかがでしょうか。

野辺山宇宙電波観測所の今年の特別一般公開は、8月24日(土)9:30〜16:00です。
(野辺山駅から徒歩40分)

野辺山宇宙電波観測所 2019年 特別一般公開のリンク
https://www.nro.nao.ac.jp/visit/open2019/open2019_top.html
 

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