犬や猫の口は、その略奪的なライフスタイルに完全に適応しています。連続した頬の代わりに、鼻の側面に深い切れ込みがあり、口を大きく開けて獲物を掴み、噛み殺すことが容易になります。バージニア工科大学のSunghwan Jung氏らの報告によると、これらの「不完全な」頬は、すべての大型ネコ科動物、イヌ科動物、クマ、その他の捕食動物を含む食肉目のすべての動物に見られるという。しかし、この鼻の形は獲物を捕まえるのには実用的ですが、水を飲むときには邪魔になります。犬や猫はほおが裂けているため、口の中に負圧がかかり、水を吸い込むことができません。一方、私たち人間の場合、頬が豊かであるため、これが完璧に機能し、水を飲むときに喉と食道に水を吸い込みます。
吸引ではなく慣性の原理
「したがって、犬や猫は吸引以外の手段を使って水を汲み上げて口に入れる必要がある」と研究者らは言う。彼らが素早い舌のストロークの助けを借りてこれを達成することは長い間知られていました。猫の場合、これは 2 段階のプロセスを通じて機能します。ユング氏とその同僚が 3 年前に発見したように、猫は舌を水面に平らに置き、すぐに舌を引っ込めます。引くと、水の慣性により液体が舌の下側にくっつきます。猫はこの水柱の上部を口で取り込み、水を飲みます。 「犬の飲酒を調査したとき、同じことが犬にも起こっていると考えました」とユング氏は言います。しかし、実際にはそうではありません。
研究者らは研究のために、特別なカメラを使用して犬が水を飲む様子を側面と水中の両方から撮影した。このようにして、犬の舌の動きを正確に記録することができました。その結果、「犬は実際に水に舌を打ちつけ、水しぶきが大量に発生しますが、猫は決してそんなことはしません」とユング氏は言う。理由: 犬が水を飲むとき、舌を水面に平らに置くのではなく、舌を後ろに丸めて水に浸します。それから彼はすぐにそれを引き上げます。研究者らの説明によれば、そうすることで水上に重力の5倍の加速度が発生するという。慣性の結果、猫と同じように、水柱が舌の下側の裏側に短時間付着したままになり、すぐに口の中に引き込まれます。
物理パラメータをさらに正確に調べることができるようにするために、研究者たちはモデル シミュレーションを開発しました。水に浸して引き抜いたガラスの棒が犬の舌の代わりになっていました。直径と速度を変えることで、科学者たちは舌の下側の水柱の挙動を分析することができました。ある時点で水柱が自重で水面から離れ、すぐに崩壊することが判明した。 「しかし、犬は賢いので、水柱が水飲みボウルに戻る前に口を閉じることができます」と研究者らは言う。
出典: Sunghwan Jung (バージニア工科大学、ブラックスバーグ) 他、第 67 回 APS 流体力学部門年次総会
