創作の「北斗百裂拳」ではないが、現実には人間が手足をハイピッチで動かす速度には限界があります。
あのウサイン・ボルトの脚でも１秒間に４.５回程度です、いや、それでも十二分に凄いんですが。
では、空を飛ぶ鳥や虫は！？
羽ばたきのピッチが速い小鳥や虫は、飛行のためにさまざまなメカニズムを持っています。例えば、ハチドリは、羽ばたきの周波数が秒間50回から200回にも達することで、空中で静止したり後退したりすることができます¹。ハチドリの羽ばたきは、翅を前後に動かすだけでなく、上下にも動かすことで揚力を得ています²。また、翅の角度や形状を変えることで推力や操縦力を調整しています²。
一方、昆虫の飛行は、飛翔筋という筋肉を動かすことで羽ばたきますが、それには2種類の動作方式があります³。1つは「同期型」といって、神経の興奮と飛翔筋の動きが対応していて、1回の神経の興奮で、飛翔筋の収縮が1回生じます。この動作方式は、原始的で比較的大型の昆虫が採用しています。もう1つは「非同期型」といって、神経の興奮と飛翔筋の動きが対応しない方式です。この方式では、飛翔筋が外から引っ張られると、「伸張による活性化」という性質が働いて自発的に収縮します。このようにして、高い羽ばたき周波数を実現しています³。
小さな昆虫ほど飛翔に必要な揚力を得ることが難しく、同期型では飛ぶことができません。そのため、小型の昆虫は「非同期型」で飛んでいます。例えば、マルハナバチは毎秒120回も羽ばたくことができます。マルハナバチの飛翔筋では、「111」というスポットと呼ばれる部分に変化が生じることで、「伸張による活性化」が起こっていることがX線回折像から明らかになっています。
以上が、羽ばたきのピッチが速い小鳥や虫のいくつかの実例やメカニズムです。
正直人間の科学、機械を用いてさえ再現は簡単ではありません。ですがなんて事なく見ている鳥や虫にもそういう自然界の驚異が隠されているのにはロマンを感じますね。
もっと詳しく知りたい場合は、以下のリンクを参考にしてください。
- ハチドリの飛行
- ハチドリの羽ばたき
- 昆虫の羽ばたき運動のメカニズム
- [昆虫の飛翔に迫る〜高速の羽ばたきを生み出す分子機構〜]
ソース: Bing を参照 2023/9/1
(1) 昆虫の羽ばたき運動のメカニズム – JSCPB wiki. https://cns.neuroinf.jp/jscpb/wiki/%E6%98%86%E8%99%AB%E3%81%AE%E7%BE%BD%E3%81%B0%E3%81%9F%E3%81%8D%E9%81%8B%E5%8B%95%E3%81%AE%E3%83%A1%E3%82%AB%E3%83%8B%E3%82%BA%E3%83%A0.
(2) 昆虫の飛翔に迫る〜高速の羽ばたきを生み出す分子機構 …. http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/research_highlights/no_74/.
(3) 昆虫の飛行メカニズム（流体力学的視点から） 解 説 – J-STAGE. https://www.jstage.jst.go.jp/article/biophys/39/5/39_5_279/_pdf/-char/ja.
(4) 昆虫の羽ばたき運動のメカニズム – JSCPB wiki. https://cns.neuroinf.jp/jscpb/wiki/%E6%98%86%E8%99%AB%E3%81%AE%E7%BE%BD%E3%81%B0%E3%81%9F%E3%81%8D%E9%81%8B%E5%8B%95%E3%81%AE%E3%83%A1%E3%82%AB%E3%83%8B%E3%82%BA%E3%83%A0.
(5) 昆虫の飛翔に迫る〜高速の羽ばたきを生み出す分子機構 …. http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/research_highlights/no_74/.
(6) 昆虫の飛行メカニズム（流体力学的視点から） 解 説 – J-STAGE. https://www.jstage.jst.go.jp/article/biophys/39/5/39_5_279/_pdf/-char/ja.
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