ひれとヒレによる運動

鰭とヒレによる移動は、主に水中移動において行われ（陸上移動ではまれに行われる）一対の付属肢を持つ遊泳性動物、より具体的には水生脊椎動物（魚類および海洋性四肢動物）とほとんどの鞘状動物に見られる。これらの付属肢は、パドルや水中翼のように水と相互作用する広い濡れ面積を有し、移動中に推進、操縦、姿勢制御／バランス維持を行う。陸上で生活する四肢を持つ一部の半水生動物も、鰭やヒレに類似した水かきのある足を持つ。

ほとんどの水生動物は、水中での移動に体尾部、鞭毛、および/またはジェット推進を利用しますが、推進力と揚力を生成するために一対の付属肢、特に体の前方にある一対の付属肢の羽ばたき運動に依存しているものもいます。条鰭類の魚類は、高い推力対重量比を持ち、容易に形状と表面積を変えることができる薄い扇形の胸鰭を持ち、一方、アカエイ類の軟骨魚類（エイおよびガンギエイ）およびクジラ目、海牛類、鰭脚類、ウミガメなどの水生四肢動物は、推進力を得るためにより大きく硬い鰭、ひれ、尾ひれを持っています。

ハンドフィッシュ、カエルアンコウ、ホウボウ、エポレットシャーク、肺魚、そしておそらく先史時代の四肢動物の肉鰭綱（祖先基底四肢動物）などの一部の底生魚は、対になった鰭（特に腹鰭）を使って海底や川底を這うため、「歩く魚」として知られています。ムツゴロウ、リーピングブレニー、ウォーキングナマズなどの多くの両生魚も、体と尾の推進力を利用して一対のひれを肢のように動かすことで水から出て移動することができます。一方、ひれはウミガメ、アシカ、ペンギンによって陸上移動にも日常的に使用されています。これらの動物は、餌を探すために海洋生息地に依存していますが、睡眠や巣作り、または繁殖や孵化したばかりの幼魚や若魚の育成のためには陸地に戻らなければなりません。

ひれと足ひれを使った水中移動

魚類の水中運動

魚類は淡水または海水の生息地に生息し、例外として陸に上がることができるものもある（トビハゼ）。ほとんどの魚類は体の両側に筋節と呼ばれる筋肉を持っている。泳ぐためには、頭から尾に向かって、交互に片側を収縮させ、反対側を弛緩させる。こうして波状運動が生じ、最初に体を波のように一方に曲げて体に沿って移動させ、次に収縮する筋肉と弛緩する筋肉の役割を交代しながら、反対方向に戻す。この遊泳動作では、魚類はひれを使って水中を進む。条鰭類である条鰭類は、尾びれの背葉と腹葉を細かく制御する能力の進化パターンを示している。^[1]発達上の変化によって尾びれの固有の筋肉が追加され、これにより魚類は加速、ブレーキ、後退などの複雑な動きを制御できるようになった。研究によると、尾びれの筋肉は筋節筋とは独立した活動パターンを持つことが示されています。これらの結果は、魚の筋肉の異なる部分が特定の運動学的役割を持っていることを示しています。魚の適応の興味深い例として、マンボウ（別名マンボウ）が挙げられます。^[2]これらの魚は、脊髄を縮小し、円盤状の外観となり、推進力を得るために2つの非常に大きな鰭を備えるという、大きな発達変化を遂げました。この適応により、通常、体長と同じくらいの長さのように見えます。また、稚魚から成魚になるまでの体重増加において世界記録を保持しているという点で、驚くべき魚でもあります（体重の6000万倍）。

海洋哺乳類の水中移動

クジラ、イルカ、アザラシなどの遊泳性哺乳類は、水柱の中を前進するためにヒレを使用します。遊泳中、アシカは全サイクルの約 60% の推進段階と残りの 40% の回復段階を持ちます。全サイクルの持続時間は約 0.5～1.0 秒です。^{[3]方向転換は、動物の頭を後ろへ動かすことで開始され、続いて体がらせん状に回転する、非常に素早い機動性です。胸ヒレが}重心のすぐ近くに位置しているため、アシカはピッチ、ロール、ヨー方向において驚異的な機動性を発揮することができ、そのため制約を受けずに確率的に好きなように方向転換することができます。^[4]機動性の向上は、複雑な生息地によるものと仮説が立てられています。狩猟は、岩の多い沿岸部やケルプの森といった獲物が隠れるニッチの多い厳しい環境で行われ、捕獲にはスピードと機動性が求められます。アシカの複雑なスキルは発生初期に習得され、そのほとんどは子アシカが1歳になるまでに完成されます。^[5]クジラやイルカは機動性が低く、動きが制限されています。イルカはアシカほど速く加速できますが、アシカほど迅速かつ効率的に旋回することはできません。クジラとイルカはどちらも、重心が胸鰭と一直線にならないため、はるかに硬直した安定した遊泳パターンとなります。

海生爬虫類の水中運動

ウミガメなどの水生爬虫類は、主に胸鰭を使って水中を進み、腹鰭を使って機動します。遊泳中は、胸鰭を体の下で叩くように動かし、飛行機のような姿勢で引き戻すことで前進します。遊泳中は、水柱の抵抗を減らし効率を高めるために前鰭を回転させることが非常に重要です。^[6]ウミガメは、孵化後に砂地から水域への移行を認識するだけでなく、海へ向かって進むための自然な行動スキルを備えています。ピッチング、ヨーイング、ロール方向に回転した場合、孵化したばかりの子ガメは胸鰭または腹鰭のいずれかで方向を修正し、外洋へ向かうことで、自分に作用する力を相殺することができます。^[7]

陸上移動

魚類の陸上移動

陸上での移動には、重力や砂、泥、小枝、丸太、瓦礫、草など、新たな媒質といった新たな障害が伴います。鰭やヒレは水中に適応した付属肢であり、通常、このような環境ではあまり役に立ちません。魚類は陸上で「泳ぐ」ことを試みるという仮説も立てられますが、研究では、一部の魚類が陸上環境に適応するために進化してきたことが示されています。例えば、トビハゼは「松葉杖歩行」と呼ばれる歩行動作を示し、泥の上を「歩く」だけでなく、隠れるための巣穴を掘ることも可能です。また、トビハゼは最大3cmまで跳躍することができます。この行動は、体長の約2/3の地点で体をJ字型に曲げ（尾を頭の方に巻き付けた状態）、その後、体を真っ直ぐに伸ばして空中を飛び出すように進むと説明されています。^[8]

海生爬虫類の陸上移動

ウミガメなどの爬虫類は、その生涯の大半を海で過ごします。しかし、そのライフサイクルでは、メスは陸に上がって砂浜に巣を作る必要があります。そのため、孵化したばかりの子ガメは砂浜から出て、水面に向かって走らなければなりません。ウミガメは種によって、左右対称の歩行（対角線の四肢が一緒に動く）と左右非対称の歩行（対側の四肢が一緒に動く）のいずれかを行うと言われています。^[9]

参照

参考文献

^ Flammang, BE and Lauder, GV 2008. ブルーギルサンフィッシュ（ Lepomis macrochirus ）の加速、ブレーキング、後退操作中の尾鰭形状の変調と制御JEB, 212: 277-286.
^ 渡辺雄・佐藤健 2008. マンボウMola molaの揚力を利用した遊泳における背腹対称性の機能的機構. PLoS ONE 3(10): 1–7.
^ Godfrey, SJ 1985. カリフォルニアアシカ（ Zalophus californianus）の水中運動に関する追加観察. 水生哺乳類, 11.2: 53-57.
^ Fish, FE, Hurley, J. and Costa, DP 2003. アシカZalophus califonianusの機動性：不安定な体構造による旋回性能. JEB. 206: 667–674.
^ Chechina, ON, Kovalenko, YV, Kulagina, OA and Mikhailenko, AA 2004. アシカEumetopias jubatusの初期発生における運動機能の発達. J. Evol. BChem. and Physiol. 40(1): 55–59.
^ Renous, S. および Bels, V. 1993. オサガメ（ Dermochelys coriacea）の水中および陸上での移動の比較. J. Zool. Lond. 230: 357–378.
^ Avens, L., Wang, JH, Johnson, S., Dukes, P. and Lohman, KJ 2003.回転変位に対する孵化直後のウミガメの反応. JEB, 288: 111-124.
^ Swanson, BOおよびGibb, AC 2004. トビハゼにおける水中および陸上逃避反応の運動学. JEB, 207: 4037–4044.
^ Wyneken, J. 1997.「ウミガメの運動：メカニズム、行動、エネルギー」CRC Press（Lutz, PLおよびMusick, JA編）165-198。

さらに読む

フォーゲル、スティーブン（1994）『流動体における生命：流れの物理的生物学』第2版、プリンストン大学出版局、プリンストン、ニュージャージー州、ISBN 0-691-03485-0
マクニール・アレクサンダー、ロバート（2003）『動物の運動原理』プリンストン大学出版局、プリンストン、ニュージャージー州ISBN 0-691-08678-8

外部リンク

http://www.people.fas.harvard.edu/~glauder/
https://web.archive.org/web/20040804153413/http://darwin.wcupa.edu/%7Ebiology/fish/
http://www.cbid.gatech.edu/
http://seaturtle.org/
http://www.ap.gatech.edu/Chang/Lab/APPH6232.html ^{[永久リンク切れ]}
このWikipedia記事の研究は、ジョージア工科大学応用生理学部で提供される運動神経力学コース（APPH 6232）の一環として実施されました。

[1] Flammang, BE and Lauder, GV 2008. ブルーギルサンフィッシュ（ Lepomis macrochirus ）の加速、ブレーキング、後退操作中の尾鰭形状の変調と制御JEB, 212: 277-286.

[2] 渡辺雄・佐藤健 2008. マンボウMola molaの揚力を利用した遊泳における背腹対称性の機能的機構. PLoS ONE 3(10): 1–7.

[3] Godfrey, SJ 1985. カリフォルニアアシカ（ Zalophus californianus）の水中運動に関する追加観察. 水生哺乳類, 11.2: 53-57.

[4] Fish, FE, Hurley, J. and Costa, DP 2003. アシカZalophus califonianusの機動性：不安定な体構造による旋回性能. JEB. 206: 667–674.

[5] Chechina, ON, Kovalenko, YV, Kulagina, OA and Mikhailenko, AA 2004. アシカEumetopias jubatusの初期発生における運動機能の発達. J. Evol. BChem. and Physiol. 40(1): 55–59.

[6] Renous, S. および Bels, V. 1993. オサガメ（ Dermochelys coriacea）の水中および陸上での移動の比較. J. Zool. Lond. 230: 357–378.

[7] Avens, L., Wang, JH, Johnson, S., Dukes, P. and Lohman, KJ 2003.回転変位に対する孵化直後のウミガメの反応. JEB, 288: 111-124.

[8] Swanson, BOおよびGibb, AC 2004. トビハゼにおける水中および陸上逃避反応の運動学. JEB, 207: 4037–4044.

[9] Wyneken, J. 1997.「ウミガメの運動：メカニズム、行動、エネルギー」CRC Press（Lutz, PLおよびMusick, JA編）165-198。