ヨタカは翼を打ち上げるときにも前へ進む力を出していた。空中で止まれる翼と引き換えに、速く飛ぶ効率を少し手放した鳥
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ヨーロッパヨタカは、昼のあいだ地面や枝の上でじっと動かずに過ごす鳥です。枯れ葉のような羽の色で、そこにいると分かっていても見つけにくい。動き出すのは夕方と明け方の薄暗い時間で、飛びながら蛾などの虫を口で捕まえて食べます。日本にいるヨタカの近い仲間です。
この鳥には、飛び方の注文が二つあります。虫を追うときは、ゆっくり飛び、ときには風の助けなしにその場で空中に止まる（ホバリングする）。一方で、ヨーロッパで子育てをしたあとは、冬を越すアフリカまで長い距離を渡ります。渡りでは、速く、少ない力で飛び続けられるほうが得です。ゆっくり飛ぶのに向いた翼と、速く飛ぶのに向いた翼は形が違うので、一つの翼で両方をこなすには、どこかで折り合いをつけなければなりません。
スウェーデンのルンド大学の L. Christoffer Johansson さんらのチームは、ヨーロッパヨタカを風洞で飛ばし、翼の後ろにできる空気の渦を測って、その折り合いの中身を調べました。論文は2026年9月30日に PLOS Biology に出ています。分かったのは、速く飛ぶときの効率を少しあきらめていることと、もう一つ、鳥ではあまり知られていなかった羽ばたき方でした。
重い体に、先の広い長い翼
ヨーロッパヨタカの体重は、調べた個体で平均71グラムほどです。ゆっくり飛んだり空中で止まったりする鳥としては重めです。そのぶん翼は体のわりに大きくて長く、幅は細めです。
目を引くのは翼の先の形です。細長い翼を持つ鳥の多くは、先に向かってとがっていきます。ヨタカの翼は先のほうが幅広く、風切羽の先が指のように分かれています。ハチドリのような空中停止の名手とも違う形です。
研究チームの考えはこうです。羽ばたくとき、翼の中でいちばん速く空気を切るのは先の部分です。そこを幅広くしておけば、ゆっくり飛ぶときでも体を支える力（揚力）を稼ぎやすい。そのかわり、速く飛ぶときには先の広い翼が空気の摩擦を増やし、翼の後ろに押し下げる空気の流れをむらにして、効率を落とすはずです。本当にそうなっているのかを、風洞で確かめました。
風洞で、翼の後ろの渦を見る
使ったのは、2016年の夏にスウェーデン南部の調査地で捕まえた5羽です。ルンド大学の風洞で、止まり木から飛び立って少しずつ長く飛ぶように慣らし、30秒以上安定して飛べて、いろいろな速さに対応できた3羽を実験に使いました。残りの2羽は放しています。
風洞の風の速さは、秒速2.6メートルから11メートルまで（時速にしておよそ9キロから40キロ）、ほぼ秒速2メートルきざみで変えました。鳥が飛んでいるあいだ、翼の後ろの空気に細かい粒を漂わせ、それをレーザーの薄い光の面で照らして高速カメラで撮ります。粒の動きから、翼が残していった空気の渦と流れの向きが分かり、そこから翼がどれだけの力をどの向きに出したのか、どれだけのパワーを使ったのかを逆算できます。羽ばたきの動きそのものも、赤外線の照明の下で2台の高速カメラから立体的に測りました。
速く飛ぶときに払っていた代価
鳥の翼の先からは、ふつう羽ばたきのたびに1本の渦が尾を引きます。ヨタカでは、巡航の速さ（いちばん少ないパワーで飛べる速さか、それより速いとき）で飛ぶと、翼の先から同じ向きに回る渦が2本出ていました。これまで風洞で調べられてきた鳥では報告されていなかった形です。
渦が2本に分かれるのは、翼の幅に沿って空気を押し下げる強さがそろっていないしるしです。理想的な翼は、幅いっぱいに同じ強さで空気を押し下げます。どれだけ理想に近いかを表す「スパン効率」という値（1なら理想どおり）を測ると、ヨタカは打ち下ろしのあいだ平均0.72で、速く飛ぶほど下がっていきました。速いときほど、体を支える力を作るのに余計なパワーがかかっていたわけです。
ただし、飛ぶこと全体の効率が悪いわけではありません。進んだ距離あたりのコストで見ると、ヨタカは速く飛ぶほど効率よく飛べていて、パワーがいちばん少なくてすむのは秒速9.3メートルあたりでした。研究チームの読みは、先の広い翼がゆっくり飛ぶときの揚力を助け、そのかわりに速く飛ぶときの揚力の作り方の効率を少し削っている、というものです。論文の題にも、巡航の効率と空中停止の力を「引き換えにしている」と書かれています。
打ち上げで前に進む鳥
渦を詳しく見ていくと、もう一つ、予想していなかったものが写っていました。翼を打ち上げる終わりごろに、翼の外側から、ふつうとは逆向きに回る渦の輪が出ていたのです。その傾き方は、翼が体を前に押す力（推力）を出していることを示していました。
羽ばたく鳥の推力は、主に打ち下ろしで作られると考えられてきました。打ち上げは翼をたたんで空気の抵抗を減らす時間で、働くとしても体を支える力を少し足す程度、というのがこれまでの見方です。ところがヨタカは巡航の速さで、打ち上げのときに翼の外側で推力を出していました。そのぶん、この瞬間は体を下に押す向きの力も生まれています。力の時間変化を見ると、推力の山は1回の羽ばたきに2回ありました。
打ち上げで推力を出す飛び方は、これまでコウモリや昆虫で知られ、ハチドリでもそうらしいと言われてきたものです。コウモリの場合は、耳などで体の空気抵抗が大きいのを補うため、と説明されてきました。けれどヨタカの体は流線形で、その説明は当てはまりにくい。
研究チームが目をつけたのは、翼のたたみ方です。ヨタカは、翼の先の側（人でいえば手首から先にあたる部分）がほかの多くの鳥より長い。打ち上げのたびにこの長い先の部分をたたんで伸ばすと、翼が前後に大きく振れて、抵抗が増えたり翼のまわりの流れが乱れたりするおそれがあります。撮った動きを見ると、ヨタカは打ち上げのときに翼の先をあまりたたまず、広げたままにしていました。広げたまま速く振り上げると、翼の外側は空気を下向きの角度で受けることになり、自然と推力が出ます。たたまないことには代価がありますが、全部たたむよりは安くつく、というのが研究チームの見立てです。
アマツバメにも同じ渦があった
この考えが正しければ、翼の先が長い鳥はほかにも同じ飛び方をしているはずです。研究チームは、以前に発表されたヨーロッパアマツバメの風洞のデータを見直しました。アマツバメも翼の先が長い鳥です。すると、比較的速く飛んでいるときの打ち上げに、推力を示す逆向きの渦の輪が写っていました。翼の先が短いほかの鳥では、打ち上げの推力は見つかっていません。
論文は、羽ばたく翼を打ち上げで小さくたためないとき、打ち上げの推力は鳥・コウモリ・昆虫に共通して現れる解決策なのではないか、と提案しています。コウモリは膜の翼を張ったままにしておく必要があり、昆虫の翼には関節がないので、どちらも打ち上げで翼を大きく広げたままです。翼をあまり曲げられない羽ばたきロボットの設計にも参考になる、と研究チームは書いています。
実験に使えたのは3羽で、データは10年前の夏に捕まえた鳥から取ったものです。飛ぶ速さごとの観測は合わせて数百回ありますが、個体の数は多くありません。翼の先が長いことが打ち上げの推力の原因なのかどうかは、ほかの種で同じ測定を重ねて確かめていくことになります。薄暗い空で静かに虫を追うヨタカの羽ばたきには、翼をたたむか広げるかという選択が入っていて、ヨタカは速く飛ぶときの効率を少し削り、ゆっくり飛ぶ力のほうを取っていました。
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