浅い湖に静かに佇み、首を水に沈めるフラミンゴ。その優雅な姿は、まるで穏やかな食事風景のように見えます。しかし、水面下では、実はダイナミックな「嵐」が巻き起こっていることをご存知でしょうか？最新の研究により、フラミンゴが単なるろ過摂食者ではなく、水中に巧みな「渦の罠」を仕掛けて獲物を狩る、能動的なハンターであることが明らかになりました。クモが巣を張るように、渦を操る。その驚くべき採餌の秘密に迫ります。
足踏みダンス、頭の上下運動、くちばしの高速開閉、そして水面すくい。これらの行動が渦やよどみを生み出し、ブラインシュリンプ（塩水湖に生息する小さな甲殻類）などの小動物を鳥の口元へと吸い込んでいきます。
浅いアルカリ性の湖に静かに立ち、頭を水中に沈めているフラミンゴは、穏やかに食事をしているように見えるかもしれませんが、水面下では実に多くのことが起こっています。ナッシュビル動物園のチリフラミンゴの研究と、3Dプリントされた足やくちばしのL字型モデルの分析を通じて、研究者たちは、鳥が足、頭、くちばしを使って水中に渦巻く竜巻、すなわち渦の嵐を作り出し、効率的に獲物を集めてすすり込んでいる様子を記録しました。
「フラミンゴは実は捕食者であり、水中で動く動物を積極的に探しています。彼らが直面する問題は、これらの動物をいかにして集め、捕食するかということです」と語るのは、生物力学を専門とするカリフォルニア大学バークレー校の統合生物学助教、ビクトル・オルテガ・ヒメネス博士（Victor Ortega Jiménez, PhD）です。「昆虫を捕らえるために巣を張るクモを思い浮かべてみてください。フラミンゴは渦を使って、ブラインシュリンプのような動物を捕らえているのです。」
オルテガ・ヒメネス博士は、アトランタのジョージア工科大学、ジョージア州マリエッタのケネソー州立大学、そしてナッシュビル動物園の研究者らと共同で、2025年5月12日に米国科学アカデミー紀要にその研究成果を発表しました。このオープンアクセスの論文は、「Flamingos Use Their L-Shaped Beak and Morphing Feet To Induce Vortical Traps for Prey Capture（フラミンゴはL字型のくちばしと変形する足を用いて餌を捕獲するための渦の罠を作り出す）」と題されています。
研究者たちによると、フラミンゴはしなやかな水かきのある足で底の堆積物をかき混ぜ、それを渦として前方に押し出します。次に、プランジャーのように頭を上に引き上げることでミニ竜巻を発生させ、その渦を水面に引き寄せます。その間ずっと、鳥の頭は水中の渦の中で逆さまの状態を保ち、角度のついたくちばしをカタカタと鳴らす（チャタリング）ことで、より小さな渦を作り出し、堆積物と食物を口の中へと誘導し、そこで濾し取ります。
フラミンゴのくちばしは、角度のついた先端部分が平らになっているという点で独特です。そのため、鳥の頭が水中で逆さまになると、その平らな部分が底と平行になります。これにより、フラミンゴはスキミングと呼ばれる別の技術を使うことができます。これは、長いS字型の首を使って頭を前方に押し出しながら、くちばしを素早く開閉させることで、獲物を捕らえるシート状の渦――フォン・カルマン渦――を作り出すものです。
この一連の能動的な採餌行動は、フラミンゴが受動的なろ過摂食者であるという定説を覆すものだと、オルテガ・ヒメネス博士は述べています。
「彼らはただ受動的な粒子を濾し取っているように見えますが、そうではありません。これらの鳥は、実際に動いている動物を捕らえているのです」と彼は言います。
彼が発見した原理は、水中からマイクロプラスチックのような微小粒子をより効率的に集めて吸引するシステムの設計、チャタリングに基づいたより優れた自己洗浄フィルター、あるいはフラミンゴのように泥の中を歩いたり走ったりできるロボットの開発に応用できる可能性があります。
チャタリング
メキシコのプエブラ出身のオルテガ・ヒメネス博士は、新型コロナウイルスのパンデミック前に妻と娘と一緒にアトランタ動物園を訪れた際、フラミンゴの採餌行動に魅了されました。鳥の採餌行動を撮影しても、水面にさざ波が見えるだけでした。
「水の中で何が起こっているのか、私たちは何も知りません。それが私の疑問でした」と彼は語ります。
当時、ジョージア州のケネソー州立大学で博士研究員だったオルテガ・ヒメネス博士は、次の研究プロジェクトとしてフラミンゴの採餌に焦点を当てました。彼は自身を現代のダーウィン的ナチュラリストと見なしており、線虫やハエからトビムシや鳥まで、あらゆる種類の動物の行動を調査し、動物が空気、水、電磁場を含む周囲の環境とどのように相互作用し、操作するかに注目しています。
ケネソー州立大学からジョージア工科大学に移り、サード・バムラ博士（Saad Bhamla, PhD）の研究室でエンジニアと協力し、ナッシュビル動物園のチリフラミンゴを研究する機会を得ました。チームは、大きなトレイで採餌するフラミンゴを撮影し、レーザーで水中の気泡を照らして、動物の頭やくちばしによって作られる渦を可視化しました。
メイン大学オロノ校に助教として移った後、オルテガ・ヒメネス博士はフラミンゴのくちばしと足の3Dプリントモデルを改良し、鳥が食事の際に使うくちばしの開閉、すなわち「チャタリング」中の水と粒子の動きをより精密に研究しました。
2024年に彼は再びカリフォルニア大学バークレー校に移り、そこでチャタリングと足踏みが生きているブラインシュリンプを捕獲するのにどれほど効果的かを検証する実験を行いました。今回の新しい論文は、これらすべての共同研究をまとめたものです。
カリフォルニア大学バークレー校で、彼は本物のフラミンゴのくちばしをアクチュエーターに取り付けてチャタリングをシミュレートし、口の中に小さなポンプを追加して舌の動きを模倣し、口で捕らえられたブラインシュリンプを吸い上げました。この装置により、彼はチャタリングがフラミンゴの採餌の鍵であることを立証しました。
「チャタリングは、実際にチューブを通過するブラインシュリンプの数を7倍に増加させました」と彼は言います。「つまり、チャタリングがくちばしによって捕獲される個体の数を増やしていることは明らかです。」
ストンプ・ダンシング
採餌行動は足から始まるとオルテガ・ヒメネス博士は言います。非常に浅い水辺でフラミンゴを見ていると、その場で踊ったり、円を描くように踊ったりする行動をよく見かけます。
足には水かきがありますが、多くの渉禽類と同様に、それはしなやかです。そのため、鳥が足を上げると水かきがたたみ込まれ、人間が泥の中を歩くのを困難にするような吸着力なしに底から離れます。歩いたり走ったりするとき、フラミンゴは踏みつけるのではなく、足を水中に滑り込ませるように見えます。これは、ロボットが水中や泥の中を歩くのに役立つ可能性のある技術です。
オルテガ・ヒメネス博士は、硬いフラミンゴの足と柔軟なフラミンゴの足の両方のモデルを作成し、2つのデザインが流体の流れにどのように影響するかを比較しました。その結果、柔軟な足の方が、一歩ごとに堆積物の渦を前方に押し出すのにはるかに効果的であることがわかりました。硬い水かきは主に乱流を生成します。
L字型のくちばしの3Dモデルを作成することで、彼は頭を水中でまっすぐ上に引くと、垂直軸の周りを渦巻く渦が生成され、再び食物の粒子が濃縮されることを示しました。彼は頭の速度を毎秒約40センチメートル（毎秒1.3フィート）と測定しました。この小さな竜巻は、ブラインシュリンプやカイアシ類と呼ばれる微細な甲殻類のような機敏な無脊椎動物でさえも捕らえるのに十分な強さでした。
チャタリングもまた、くちばしの周りに渦を生成します。この場合、フラミンゴは上くちばしを静止させ（独立して動かすことも可能ですが）、下くちばしだけを動かします。オルテガ・ヒメネス博士の発見によると、チャタリング中には毎秒約12回動かします。
論文の共著者であり、KSUマリエッタ校の教授であるティエン・イー博士（Tien Yee, PhD）は、計算流体力学を用いて、くちばしと足の周りの3Dの流れをコンピュータでシミュレートしました。彼は、活発に泳ぐブラインシュリンプと受動的に浮かぶブラインシュリンプの卵の両方を用いて水路で3Dプリントされた頭部を使った実験と同様に、渦が確かに粒子を濃縮することを確認しました。
「3Dプリントモデルを水路に置いてスキミングと呼ばれる行動を模倣したとき、くちばしの側面に粒子を再循環させる対称的な渦が生成され、実際に粒子がくちばしの中に入ることが観察されました」とオルテガ・ヒメネス博士は言います。「これが流体力学のトリックなのです。」
彼の次のプロジェクトは、フラミンゴのピストンのような舌の役割と、くちばしの櫛状の縁が塩分濃度が高く、時には有毒な水から獲物をどのように濾し取るかを明らかにすることです。
「フラミンゴはろ過摂食に非常に特殊化した動物です」と彼は言います。「頭だけでなく、首、脚、足、そしてこれらの小さくて機敏な生物を効果的に捕獲するために彼らが用いるすべての行動が関係しています。」
本論文の共著者には、イー博士とオルテガ・ヒメネス博士の他に、ジョージア工科大学の博士研究員であるパンカジ・ロヒラ博士（Pankaj Rohilla, PhD）、大学院生のベンジャミン・セレブ（Benjamin Seleb）、そしてサード・バムラ博士、テネシー州ナッシュビル動物園の飼育員であるジェイク・ベレア（Jake Belair）が含まれています。
