コウモリは飛びながら声の高さを変えている？反響定位の精密な仕組み

暗闇を飛ぶコウモリは、自分が出した音の反響で周囲を探ります。なかでもキクガシラコウモリの仲間は、飛ぶことで生じる音の高さのずれに合わせ、発する超音波の周波数を調整します。これが「ドップラーシフト補正」です。反響を聞き取りやすい周波数帯に保つことで、昆虫の羽ばたきが残す細かな変化を捉えます。

反響定位は「音を出して、戻り方を聞く」仕組み

反響定位（エコーロケーション）は、発した音が物体から戻るエコーを利用する感覚です。戻るまでの時間は距離、左右の耳への届き方は方向の手がかりになります。キクガシラコウモリは、のどで作った超音波を鼻から放射します。

ここでは Rhinolophus ferrumequinum を中心に紹介します。反響定位音の高さや構造は種によって異なります。

救急車のサイレンが近づくと高く聞こえるように、音源と聞き手の相対的な動きは周波数を変えます。コウモリが前方の静止物体へ飛ぶ場合も、音が物体へ届く過程と、反射音を飛行中の耳が受け取る過程でドップラー効果が生じ、エコーの周波数は高くなります。

そこで、受け取ったエコーの周波数を手がかりに、次に発する音を低くします。移動に伴う上昇分を打ち消し、反響音を基準となる狭い周波数帯へ戻すのです。一定に保つ対象は、発する声そのものではなく、主に戻ってくる反響音の中心周波数です。これは聴覚と発声がつながったフィードバック制御です。

鳴き声には、ほぼ一定の周波数が続く長いCF成分と、その前後で周波数が変わる短いFM成分があります。CFは一定周波数、FMは周波数変調の略です。

昆虫の翅は、羽ばたくたびに向きや速さを変え、エコーの周波数や強さに周期的な変化を残します。聴覚系には特定の狭い周波数帯を細かく処理する「聴覚の中心窩」と呼ばれる特殊化があります。補正によって反響音をその帯域付近に保つことが、葉などの反響が混じる環境で羽ばたきの情報を捉える助けになります。

一方、着地点へ近づく飛行実験では、末尾のFM成分が短くなり、変化する周波数の幅が広がりました。これは末尾のFM成分が距離の測定に使われることを示唆します。

静止した個体に、自分の声を高い周波数へずらして人工エコーとして返す実験では、発する声の周波数が下がりました。飛行中にも補正が確認されており、聴覚に基づく周波数調整は確立した現象です。

ただし、背景音も羽ばたきの変化もすべて消す仕組みではありません。自分の移動による大きなずれを抑え、獲物の動きが残す情報を利用します。「葉に隠れたガが分かる」といっても、音を完全に遮る葉の向こうを透視する意味ではなく、反響が届く条件で背景から獲物を識別する能力です。

中心となる学名・英名	Rhinolophus ferrumequinum／Greater horseshoe bat
分類	哺乳綱・翼手目・キクガシラコウモリ科
分布・ねぐら	ヨーロッパ、北アフリカからアジアの一部。洞窟、廃坑、建物などを利用
食性	ガや甲虫などの昆虫
世界的な保全区分	IUCN：低懸念（Least Concern）