どちらも水をなめて飲みますが、なぜ猫は犬よりも優雅なのでしょうか?

一見すると、猫と犬が水を飲むことに違いはないと思われるかもしれません。どちらも舌で水を舐めます。

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犬や猫が水を吸うのではなく舐める理由は、犬や猫などの肉食動物は人間に比べて顔の筋肉がはるかに少ないためです。離乳後は口を閉じて吸引力を発生させることができないため、舌を使って口の中に水を送り込む必要があります。

猫と犬が水を飲む様子をただ観察するだけでは、大きな違いは見られません。二人とも舌を出して舐める動作をします。

しかし、流体力学の研究手法を導入すると、猫と犬では水の飲み方が異なることがわかります。

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猫はどうやって水を飲むのでしょうか？

1940年、ロサンゼルスのアンバサダーホテルで第12回アカデミー賞授賞式が開催されました。その年、デヴィッド・O・セルズニックが製作した『風と共に去りぬ』が最優秀作品賞を含む13の賞を受賞し、間違いなくその年最大の受賞作となった。これは猫が水をなめることに何の関係があるのでしょうか?私がお話ししたいのは『風と共に去りぬ』ではなく、その年のアカデミー賞短編映画賞を受賞した『クイッカー・ナ・ウィンク』です。

この短編映画では、ストロボ写真という写真撮影技術を紹介しています。ストロボ写真とは、電子フラッシュの連続発光を利用して、画面上の物体の連続的な動きを記録する技術です。 **瞬間的な動きのため、ストロボ光の効果により、数十の画像が同時に画面に表示されるため、肉眼では見えない動きのプロセスを表示できます。

この短編映画では、卵がパドルに落ちて割れる瞬間、針が泡を破裂させる瞬間など、さまざまな物体のスローモーションが映し出されている。4分30秒のところでは、白黒の子猫がミルクをなめる様子が映し出されている。ストロボ撮影により、猫の高速舐めの瞬間をスローモーションで映し出します。

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しかし、このビデオでは、猫がどのように水をなめるのかという疑問にはまだ答えられていません。結局のところ、これは抽象的なプロセスを示すだけの短編映画です。データに基づいた表現プロセスがないので、科学的とは言えません。これは一般向けの科学記事だということを知っておく必要があります。

ペドロ・M・レイスは、猫がどのように水をなめるのかに非常に興味を持っていた物理学の教授です。上で紹介したストロボ撮影の動画を見て、2010年に猫が水をなめる様子を流体力学の視点から研究した。まず10匹の猫を見つけ、高速度カメラで猫が水をなめる様子を細部まで撮影し、データ化して分析した。

以下の写真は、猫が水を舐める様子を高速度カメラで撮影したものです。

画像出典：参考文献[1]

一度舐めるとき、猫はミルクを口に運ぶために舌を液体の中に入れないことに気づくでしょう。代わりに、舌先を丸めて平らな面を作り、液体の表面に軽く触れて、水を着実に 3 cm の高さまで「持ち上げ」ます。水が重力で落ちる前に、口を閉じて浮いている水柱をつかみます。このプロセスを11回繰り返して飲用プロセスを完了します。

下の写真は猫が水を舐める頻度を示しています（舐める動作は舌を突き出すことから始まり、口を閉じるまで続きます）。舐める頻度はおよそ 0.25 秒に 1 回と、かなり安定していることがわかります。

画像出典：参考文献[1]

最大舐める速度は約78cm/s（下図）です。

画像出典：参考文献[1]

水はどのようにして舌で吐き出されるのでしょうか？科学者たちは、舌が一定の速度で液体に接触して離れるときに、水には一定の粘度があり、運動量の伝達によって、車がブレーキをかけた際に人が外に投げ出されるのと同じように、慣性によって水の一部が水面から運び去られると考えています。上昇過程における重力の影響で、水の上昇速度は減速し続け、一定の高さまでしか到達できません。全体の力の解析では、粘性力と毛細管力は無視できます。

そのため、猫が水をなめるときは、舌を使って水を口にすくい上げるのではなく、慣性を利用して水を持ち上げ、口の中に保持します。猫が水をなめる頻度は、慣性と重力の間で完璧なバランスを保ちます。もう少し速かったり遅かったりすると、十分な量の水を飲むことができなくなるでしょう。

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猫が水をなめる頻度は重力と慣性によって決まるという彼らの考えが正しいことを確認するために、科学者たちは水をなめる瞬間を再現するモデルを作った。モデル上のディスクのサイズは、猫の舌が液体の表面に接触する面積と同じです。モデルは水面に垂直に接触し、接触面の大きさと速度を変化させて、この 2 つの要因が持ち上げられる水の量にどのように影響するかを調べます。

画像出典：参考文献[1]

その後、科学者たちは、猫が水をなめる速度と頻度で水面に触れたり離れたりした場合にのみ、上昇する水柱の体積が最大になることを発見しました。したがって、猫が水をなめる方法は最も科学的ですが、猫は科学が何であるかを知りません。

その後、科学者たちはYouTubeを通じてトラ、ライオン、クーガーなどの他の猫科動物を観察し、猫が一定のパターンで、ある法則に従って水を舐めていることを発見しました。

f = 4.5 M ^− 0.14、ここでfは周波数、Mは動物の質量（キログラム）です。この式は、猫の体重が重いほど、水をなめる頻度が低くなると簡単に理解できます。

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犬はどのように水を飲むのでしょうか？

犬は水をなめるときに猫ほど優雅ではありません。同様に、科学者たちは高速度カメラを使って犬が水をなめる様子も観察した。高速度撮影では、犬が水をなめる基本的なメカニズムが猫のものと似ていることが観察できます。舌の先を後ろに曲げて、素早く水面に触れて水を吸い上げます。

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画像出典：参考文献[2]

水が犬の口の中にどのように入るのかをより明確に観察するために、科学者たちはX線装置を使って写真を撮影した。 X線検査装置が使われていたことから、犬が飲んだ水は普通の水ではなく、バリウムと牛乳の混合水だったに違いない。ここで、犬が慣性を利用して舌で水を「吸い上げる」こともはっきりとわかります。

画像出典：参考文献[2]

しかし、犬が水をなめるときの違いは、水をなめるときは舌を水中に深く突っ込み、舌を引っ込めるときには大量の水が飛び散ることです。また、犬が水を舐めるときに舌が水中に深く入っていくため、犬が舌で水をすくっているように見えます。

まとめると、猫と犬は同じ舐めるメカニズムを持っていますが、犬が水を舐めるとき、舌が水中に入る深さを制御できず、水しぶきが上がり、犬自身と床が濡れてしまう可能性があります。一方、猫が水を舐めるときは、水柱は比較的安定しており、その動作は非常にきれいに見えます。例え話で言えば、猫が水しぶきをコントロールできるダイバーだとしたら、犬はただの普通のダイビングをする人間です。

猫が水を飲むときに水しぶきを立てることからもわかるように、猫は犬よりも優雅であるというのは科学的に真実であるようです。

参考文献:

1. Reis PM、Jung S、Aristoff JM、他。猫が水を吸う仕組み：ネコ科動物Felis catusによる水分摂取[J]。サイエンス、2010、330（6008）：1231-1234。

2. Crompton AW、Musinsky C. イヌの舐め方：Canis familiarisにおける摂取と口腔内輸送[J]。生物学レターズ、2011年、7(6):882-884。

この記事は中国科学普及協会が制作し、蘇成宇氏が執筆し、中国科学院コンピュータネットワーク情報センターが監修した。

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