共鳴装置

共鳴装置は、動物が音響共鳴によって生成された音を増幅することで発声の質を向上させるために使用する構造です。このような適応の利点は、鳴き声の音量が増加する一方で、そのような音を出すために必要なエネルギー消費が減少することです。 ^{[1] [2]}結果として生じる音は、環境全体に効率的に放射される可能性もあります。 ^[3]

共鳴器は、空洞（共鳴空間）、部屋（共鳴室と呼ばれる）、または空気で満たされた空洞（気嚢など）の形をとることがあり、動物の発音器官の一部であるかそれに隣接している場合もあれば、動物の体から完全に外れた構造（環境の一部）である場合もあります。このような構造は、管楽器と同様の原理を使用しており、どちらも共鳴器を使用して最終的に発せられる 音波を増幅します。

このような構造は動物界全体に広まっており、さまざまな動物の社会生活において音の生成が重要となっている。節足動物は体のさまざまな部分に共鳴装置を発達させ、硬骨魚類は浮き袋を共鳴室として利用することが多く、さまざまな四肢動物は呼吸器官の一部に共鳴装置を発達させ、恐竜も共鳴装置を持っていたことを示す証拠もある。動物学的な共鳴装置から発せられる発声は、求愛の呼び声、縄張りの呼び声、その他のコミュニケーションの呼び声として機能する。

セミは求愛ディスプレイの一環として鳴き声を発する。多くの種のオスは腹部が大部分が空洞になっている。^[4]発音器官である鼓膜は腹部につながっており、その結果、鳴き声は大幅に増幅される。^{[1]セミは約100}デシベルの音を発すると記録されており、これは15分後には難聴を引き起こすのに十分である。^{[5] [6] [7] [8]} オーストラリアの大型種であるCyclochila australasiaeは、至近距離で最大120デシベルの音を発する。^{[9] [10]}対照的に、毛深いセミ（Tettigarcta）は可聴な空中音を発しない。同類のヨコバイ類のように、代わりに基質を通して振動を伝え、止まっている植物を共鳴器に変えてしまう。^{[9] [11]}

水生昆虫の一種であるMicronecta scholtzi は、105 dB の音を出すことが記録されており、これは「体の大きさに対する dB 比の最高値」である。この音は、腹部の隆起部にある生殖器官の鳴き声によって発生し、昆虫が空気供給源として利用する閉じ込められた空気層内の反射と屈折によって増幅される可能性があるが、気泡自体の利用は証明されていない。^{[12] [7]}

樹木コオロギ（具体的には、Oecanthus henryi ）は、適切な大きさの葉を選択し、中央近くに羽ほどの大きさの穴をかみ砕くことでバッフルを作ることがわかった。このバッフルの内側から鳴くことで、音響の短絡を防ぎ、効果的に鳴き声を大きくすることができた。 ^[13]

硬骨魚類は、主に浮力の調節に使われる浮袋と呼ばれる空気で満たされた器官を持っています。しかし、多くの種は浮袋を音を出す器官の一部として適応させています。音を出す器官は、浮袋を振動させる急速に収縮する横紋筋で構成されており、浮袋に完全に付着している場合もあれば、脊柱や後頭骨などの隣接構造にも付着している場合もあります。^[14]

• ニベ科の魚類は、特殊な発声器官である浮袋から発する音にちなんで名付けられました。浮袋は特殊な音響筋繊維に囲まれており、共鳴浮袋に振動を与えます。^{[15] [16] [17]}
• プラティドラスやピメロドゥスなどのナマズ科やドラミダ科に属するナマズ類を含む多くのナマズ類も、音を出すために浮袋に特殊なドラミング筋を備えている。^[14]
• ダニオネラ・セレブラムなどのダニオネラ属の小型コイ科魚類は、 2000g以上の重さで、ドラミング軟骨を浮袋に「発射」するメカニズムにより、140デシベルを超える音を出すことができる。これは、体長13.5ミリメートル（0.53インチ）以下の魚で起こり、現存する脊椎動物の中で最も小さい部類に入る。^{[18] [19]}

浮袋を利用した音生成機構を持つ他の魚類には以下のものがある：^[14]

• モルミルス
• カラシン科
• バトラコイデス
• トリグリド
• ガディズ

カエルは鳴き声を強めるために鳴嚢を持っている。鳴くために、カエルは口を閉じ、肺から喉頭を通って鳴嚢に空気を吐き出す。喉頭の振動が鳴嚢を共鳴させる。^{[20] [21] [22]}さらに、カエルの中には鳴き声をさらに増幅する構造物の内部から鳴くものもいる。Metaphrynella sundana は、底に水が溜まっている木の洞の内部から鳴き、その特定の木の洞の共鳴周波数に自分の鳴き声を合わせる。^[23]都市部に生息するミエンティエンアオガエル ( Kurixalus idiootocus )は、鳴き声を強めるために雨水溝を利用する。溝の中で鳴くカエルは、より大きな声で、より長い時間鳴く。^[24]

喉頭は哺乳類の主要な発声器官である。人間の場合、喉頭は容積が小さいため高周波の共鳴器としてのみ機能する。咽頭、口腔、鼻腔の順に、人間にとって最も重要な共鳴器である。^{[25] [26] [27]}

人間以外の霊長類の中には大きな声を出すのに適応しているものが多く、その声を出すために共鳴室に頼っているものが多い。ホエザルは喉頭外気嚢と空気化した（中空の）舌骨を持っている。中空の舌骨が共鳴室として機能し、ホエザルがその名を冠した鳴き声を出すことができると考えられている。[ ^{28] [29]} テナガザルも大きな縄張り意識の鳴き声でよく知られている。 ^{[30] [31]}フクロオオカミは特によく発達した喉嚢を持っており、これが共鳴室として機能する。^[32]オスのオランウータンも喉袋を使って鳴き声を増幅させる。^{[33] [34]}

オスのゴリラの気道には胸部の軟部組織にまで達する気嚢があり、この気嚢が胸を叩く際の音を増幅する。^[28]

キクガシラコウモリ（キクガシラコウモリ科）は、喉頭の周囲にヘルムホルツ共鳴器として機能する気嚢または気室を持つコウモリ属である。[1] オスのアカシュモクバコウモリは、他の内臓を圧倒するほど胸腔の大部分にまで達する極めて大きな喉頭を持つ。[35] 咽頭気嚢^はコウモリの鼻先にある^大きな洞に繋がっており、これらの構造は共鳴室として機能し、コウモリの声をさらに増幅する。 ^[36]これらの構造は非常に特殊であるため、科学者のハーバート・ラングとジェームズ・チャピンは「哺乳類の中でこれほどすべてが発声器官に完全に従属しているものは他にはない」と述べた。^[37]

鰭脚類はこの構造を採用していることが知られており、ゾウアザラシやアザラシの拡張した鼻腔は共鳴空間として機能し、鳴き声を増強する。カリフォルニアアシカの拡張した喉頭腔、セイウチの咽頭嚢、さまざまなアザラシ科の動物の気管嚢も同様の働きをしている可能性がある。^[38]

シロナガスクジラなどのヒゲクジラ類は、大きく広がった喉頭を共鳴空洞として利用します。^[28]幼体でも喉頭はクジラのどちらの肺よりも大きいです。この器官は鼻腔とともに共鳴空間として機能し、ヒゲクジラの特徴的な引き伸ばされた鳴き声を生み出します。^[38]

インドガビアルのガラは共鳴室として機能する特殊な器官であり、その結果、成熟したオスの鳴き声は最大75メートル（82ヤード）離れたところから聞こえる。^{[39] [40]}

ランベオサウルス亜科恐竜の多くの冠は共鳴室として機能しているという仮説が立てられており、復元された上気道、具体的にはパラサウロロフス、ランベオサウルス、ヒパクロサウルス、コリトサウルスの鼻腔が調査され、生前の発声を増強する能力があったと結論付けられ、異なる冠の形状が属間で発せられる音を区別していたであろう。^{[41] [42] [43] [44]}

鳥類の鳴管はほとんどの鳥類の主要な発声器官であり、^[45]気管はシステムの主要な共鳴器官である。一部の鳥類では気管が著しく伸長し、胸郭内でコイル状またはループ状になっている。ラッパ手綱の気管は、同等の大きさの鳥類で予想される長さの 20 倍である。この気管伸長 (TE) の状態は、いくつかの鳥類の目において知られており、何度も独立して進化してきたようである。WT フィッチは、鳥類のこのような伸長した気管の機能は、鳴き声の周波数 ( Hz ) を下げることによって「見かけの [体] の大きさを誇張する」ことではないかと仮説を立てている。より大きな個体が配偶者として優先的に選ばれ、したがって「より深い」声が選ばれる。さらに、周波数の低い鳴き声は遠くまで届くため、より広い範囲から配偶者を引き寄せる。^[46]

さらに、鳥類の呼吸器系の一部である気嚢系は、ハト目バトやハト科の鳩の膨らんだ鼻腔と同様に、特定の鳥類にとって重要な共鳴器である可能性がある。^[47]

• 鳥類の発声器官
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  Histrionicus histrionicusの送気管嚢胞における 性的二形性。
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  オオヅルの胸骨に埋め込まれた複雑なループ状の気管は、このツルの特徴的なトランペットのような鳴き声を生み出します。^[48]
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  ハト（＃4）はクークーと鳴くときに喉頭を膨らませて鳴き声を大きくします。

• 化石が動物が音を立て始めた時期を明らかにする、マイケル・B・ハビブ、サイエンティフィック・アメリカン