ひれとひれ足の動き

ひれと足ひれによる運動は、主に水中で行われ、陸上で行われることはまれです。物質には気体、液体、固体という3つの一般的な状態がありますが、これらの付属肢は液体（主に淡水または海水）に適応しており、移動、操縦、体のバランスを取るために使用されます。移動は、捕食者から逃れ、食料を獲得し、配偶者を見つけ、避難所、巣、または食料として埋まるために重要です。水中での移動は泳ぐことで、陸上での移動は歩く、這う、跳躍する、掘る、覆うなどです。ウミガメやトビハゼなどの一部の動物は、巣作りには陸上を使用し、食料を探すために海を使用するなど、この2つの環境を異なる目的で使用します。

魚類は淡水または海水の生息地に生息し、例外的に陸に上がることができる（トビハゼ）。ほとんどの魚は、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、魚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。このようにして、最初に体を波のように片側に曲げて体を伝わらせ、次に収縮する筋肉と弛緩する筋肉の役割を入れ替えながら反対方向に戻すという波動運動が生じる。この泳ぎでは、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制御する微細な制御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内在筋が追加され、これにより魚は加速、ブレーキ、後退時の制御などの複雑な動きを示すことが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っている。これらの結果は、魚の筋肉のさまざまな部分が特定の運動学的役割を果たしていることを示す。魚の適応の興味深い例として、マンボウ（別名マンボウ）がある。^[2]これらの魚は、脊髄を縮小して円盤のような外観になり、推進力を得るために2つの非常に大きなひれを備えるなど、大きな発達の変化を遂げている。この適応により、通常、体高と同じくらい長いように見える。また、稚魚から成魚になるまでの体重増加（体重の6千万倍）の世界記録を保持しているという点でも驚くべき魚である。

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ひれを使用します。遊泳中のアシカには、全サイクルの約 60% を占める推進段階と、残りの 40% を占める回復段階があります。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、頭を動物の後ろに向けて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急速な機動性です。胸ひれ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、ヨーの方向に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、好きなように確率的に方向転換することができます。^[4]機動性のレベルが向上したのは、複雑な生息地によるものだと仮説が立てられています。狩りは、獲物が隠れられるニッチがたくさんある岩の多い沿岸部やケルプの森などの難しい環境で行われるため、捕獲にはスピードと機動性が求められる。アシカの複雑なスキルは発生の早い段階で習得され、そのほとんどは子アシカが1歳になるまでに完成される。^[5]クジラやイルカは機動性が低く、動きがより制限されている。しかし、イルカはアシカほど速く加速できるものの、それほど迅速かつ効率的に方向転換することはできない。クジラとイルカはどちらも、重心が胸びれと一直線に並んでいないため、はるかに硬直した安定した遊泳パターンになる。

ウミガメなどの水生爬虫類は、主に胸びれを使って水中を進み、腹びれを使って機動する。泳ぐとき、胸びれを体の下で叩くように動かし、飛行機のような姿勢に引き上げて前進させる。泳ぐとき、前びれを回転させて水柱の抵抗を減らし、効率を上げることが非常に重要である。^[6]ウミガメは、孵化後に砂から水への移行を識別するだけでなく、海に向かうための自然な行動スキルを示す。ピッチ、ヨー、ロール方向に回転すると、孵化したばかりの子ガメは、胸びれまたは腹びれのいずれかで修正して外洋に向かうことで、自分に作用する力を相殺することができる。^[7]

陸上での移動には、重力や砂、泥、小枝、丸太、瓦礫、草など、新しい媒体などの新しい障害が伴います。ひれや足ひれは水生に適応した付属器官であり、通常、そのような環境ではあまり役に立ちません。魚は陸上で「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、一部の魚は陸上環境に対応するように進化したことが示されています。たとえば、トビハゼは「松葉杖」のような歩き方をします。これにより、泥の表面を「歩く」だけでなく、隠れるための巣穴を掘ることもできます。トビハゼは、最大 3 cm の距離までジャンプすることもできます。この行動は、体長の約 2/3 のところで体を J 字型に曲げ (尾を頭の方に巻き付けた状態)、続いて体を真っ直ぐに伸ばして空中を発射物のように突き進むと説明されています。^[8]この行動により、彼らは新しい環境に適応することができ、新しい食料源や新しい捕食者に生息地を開くことができます。

ウミガメなどの爬虫類は、その一生のほとんどを海で過ごす。しかし、そのライフサイクルでは、メスが陸に上がって浜辺に巣を作る必要がある。その結果、孵化したばかりの子ガメは砂から出て、水に向かって走らなければならない。種によって、ウミガメは対称的な歩き方（対角線の四肢が一緒に動く）または非対称的な歩き方（反対側の四肢が一緒に動く）をすると言われている。^[9]例えば、アカウミガメの子ガメは砂の上で対称的な歩き方をするのがよく見られるが、オサガメは陸上では非対称な歩き方をする。特に、オサガメは陸上で前進するときに前足（骨盤）のひれをより多く使う。ウミガメは世界中の亜熱帯および熱帯の浜辺で巣を作っているのが見られ、アリバダ（集団動物行動）などの行動を示す。これは、巣を作るために一夜にして浜辺に現れる ケンプヒメウミガメに見られる現象です。

• 動物の移動
• 運動学
• 陸上移動

• フォーゲル、スティーブン (1994) 『流動体中の生命：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。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 

• 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
• 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。