アヒルの子はなぜ一直線に泳ぐのでしょうか？

古いことわざにもあるように、「名前は人を反映する」。名前に「魚」という文字が含まれる人は、魚に対して強い好みも持っています。たとえば、フランク・フィッシュという教授がいますが、彼もフィッシュが好きだと言っています。

しかし、この「魚の教授」フランク・フィッシュは魚が大好きなだけでなく、水中のアヒルも大好きです。生物学の教授として、彼の主な研究分野は動物の運動のダイナミクスです。 1994年、フランク教授はアヒルの群れが群れをなして泳ぐ際のエネルギー消費量を研究した論文を発表しました。

しかし、アヒルの泳ぎに関する研究はまだ終わっていません。 2021年、袁志明博士の研究チームはアヒルの水泳に関する新たな論文を発表しました。この2つの研究は、今年のイグ・ノーベル物理学賞を共同で受賞した。

袁志明博士がイグ・ノーベル賞のダックパレードを紹介丨イグ・ノーベル賞

アヒルの泳ぎ、研究者を「夢中にさせる」魅惑的な魔法とは何でしょうか?

ワンダックワンダックツアー丨Satya Prakash Karan/Youtube

波に乗るアヒル

タレントショーでは各チームのステージパフォーマンスはポジショニングに細心の注意を払っており、YaYaの「ウォーターパフォーマンスステージ」も例外ではありません。 「一」の形はYaYaグループの標準的な構成です。

ツアーに参加丨Vicki Jauron/Babylon and Beyond Photography

アヒルが一列に並んで行進する理由はまだ研究中ですが、この隊列の利点、つまりエネルギーを節約できることが徐々に明らかになりつつあります。「私たちが列に並ぶのは、労力を節約するためではなく、列に並ぶことで労力が節約されるからだ」と言えます。

実験装置内の野生のアヒル、研究者は酸素消費量を測定して代謝率を計算します |参考文献[2]

フランク氏は研究の中で、生後1日の野生のアヒル数羽を「訓練」し、実験環境でメスのアヒルと一緒に泳げるようにした。その後、研究者らは生後3日、7日、14日のアヒルを対象に実験測定を実施しました。アヒルの代謝測定により、一列に並ぶアヒルの子の数が増えるにつれて、アヒルの子1羽あたりのエネルギー消費量が減少することが示されました。この実験は、代謝の観点からパレード運動中のエネルギー消費の仮説を支持するものである。

労力を節約できる理由は「波」のためです。

袁志明博士らは7年間にわたってアヒルを観察し、関連する数学モデルを確立し、アヒルの泳ぎの波の秘密を発見した。

同じ波長だが位相が異なる、静水中のアヒルに作用する力の図。（緑の曲線は水面、青の曲線はアヒルの子の体表面にかかる圧力、矢印は力の方向を表しています） |参考文献 [3]

「単線隊形」では、子ガモが母ガモの後ろの最も適切な位置にいるとき、このときの波抵抗は「正」になります。つまり、抵抗の方向は子ガモの方向と同じになり、波の位相は上図dのようになります。つまり、このときの抵抗は実際には後ろから前への推進力に変わり、アヒルの子を風と波に乗せるために「押し出す」ことになります。もっと微妙なことに、これは編隊を組んだアヒルの子によって維持される可能性があります。大きなアヒルの後ろの最初と2番目のアヒルの子は押されて、より少ない労力で前進できるようになりました。 3 番目のアヒルの子から最後のアヒルの子まで、その個体に及ぼされる力は徐々にゼロに近づき、動的バランスが達成されます。

行列で行進する |マーティン・ディーベル/ディスカバリー

平和な人生など存在しない。ただ、あなたに代わって重荷を運んでくれるアヒルがいるだけです。この波乗り・波通過機構により、大きなアヒルの後ろを泳ぐ小さなアヒルはスムーズに泳ぐことができます。

アヒルはエネルギーを節約し、ボートは燃料を節約する

水にはアヒルが泳いでいるだけでなく、ボートもいます。アヒルはとても賢いので、もちろん人間も船に何らかの知恵を注入しなければなりません。

武漢理工大学の研究チームは、さまざまな船の編隊構成を分析し、縦列船隊編隊の総抵抗係数が効果的に減少し、エネルギー効率が向上することを発見した。

さらに先を見据えると、将来的には海上列車が登場する可能性はあるのでしょうか... 袁志明博士のチームは実際に関連概念を研究しており、海上輸送の効率を向上させることを期待しています。

『ワンピース』の海列車が現実になるのを待ち望まない人はいないだろう。

スモーキー・トム海列車丨ワンピース Wiki

参考文献

[1] 魚、魚、魚 - あり得ない研究。 https://improbable.com/airchives/paperair/volume12/v12i3/Fish-v12i3.pdf

[2]フィッシュ、フランクE.「編隊遊泳によるエネルギー節約：アヒルの子からの代謝証拠」動物の水泳の力学と生理学（1994）：193-204。

[3]袁志明、他「編隊泳ぐアヒルの子たちが波に乗ったり波を越えたりしている。」流体力学ジャーナル928（2021）。