大きな動物はオシッコに時間がかかる？
Do Larger Animals take longer to Pee?
猫の膀胱は ゴルフボール１個分の 尿しかためられません
A cat’s bladder can only store a golf ball’s worth of urine.
人間の場合はマグカップ１個分で
For humans, it’s a coffee mug
ゾウは台所のゴミ箱１個分の量です
and for elephants, a kitchen trash can.
ゾウの膀胱は 猫の400倍の大きさですが
An elephant’s bladder is 400 times the size of a cat’s,
ゾウの放尿は猫の 400倍もの時間はかかりません
but it doesn’t take an elephant 400 times longer to pee.
では どのような仕組みなのでしょう？
So, how does this work?
科学者がいう「もう一つの黄金律」に その答えがあります
The answer lies in what scientists call the “Other Golden Rule.”
これは老廃物を黄色い液体として 排尿するほ乳類に当てはまります
It applies to mammals, which pee out some of their wastes in a yellowy liquid.
他の種類(綱)の動物は別の器官や方法で 老廃物を排泄します
Other classes of animals use different systems and methods to excrete waste.
この黄金律は身体の大きさによって 泌尿器と圧力がどうに変化するかを示し
The Rule describes how urinary organs and forces change with body size,
多くのほ乳類が同じように 素早く排尿できると理論立てています
enabling a range of mammals to achieve similarly rapid relief.
排尿の速度に関係する主な要因は ―
There are two main factors contributing to urination speed:
膀胱内圧と重力の２つです
bladder pressure and gravity.
膀胱内圧は尿を絞り出す際に 筋肉を収縮させることで上昇します
Bladder pressure is created when mammals contract their muscles to squeeze urine out.
この圧力は単位面積あたりにかかる 筋肉の力に相当しますが
This pressure is equal to the applied muscular force per unit area but,
筋肉の力と面積は比例して変化するため
since these factors scale proportionally,
膀胱内圧は実際には 体の大きさによってあまり変化しません
bladder pressure doesn’t actually change much depending on body size.
一方 重力による影響は 種によって異なります
Meanwhile, the effects of gravity do vary across species.
ほ乳類には尿道と呼ばれる パイプ状の器官があり
Mammals have a pipe-like organ called the urethra
尿を高いところから低いところへ
that transports urine from a higher elevation to a lower one—
具体的には
specifically,
膀胱から尿が出るところまで 運ぶ役割を果たしています
from the bladder down to where urine exits the body.
尿道は このような仕組みによって 「トリチェリの法則(定理)」を利用しています
In doing so, the urethra harnesses the power of Torricelli’s Law,
これは流量は容器の高さに伴って 増加するという定理です
which states that flow rate increases with container height.
同じ量の液体を入れた ２つの容器を例にあげましょう
Take these two containers holding the same volume of liquid.
底に同じ穴を開けた場合
When identically punctured at the bottom,
縦にした容器の方が ほぼ２倍も速く排出されます
the vertical container drains nearly twice as fast.
これはより高低差のあるところから 水が流れ落ちているからです
This is because the water’s falling from a greater elevation difference.
尿を高いところから低いところに運ぶことで
By transporting urine from high to low,
尿道にも似たような効果が得られます
the urethra has a similar effect.
尿道はおそらく完全には垂直ではないので
The urethra is probably not perfectly vertical,
その長さだけでは 尿が流れる高低差はわかりません
so its length doesn’t tell us exactly how far the urine falls.
しかし おおよその目安にはなります
However, it’s a good approximation.
尿道の直径も流量に影響を与えます
The urethra’s diameter also affects flow rate.
縦型の容器の出口の穴の直径が大きいと
When that vertical container’s exit hole has a larger diameter,
水はさらに速く排出されます
the water drains out even faster.
尿道の長さや直径は
The length and diameter of an animal’s urethra
動物の種や ペニスか膣かによって異なります
varies depending on its species and whether it has a penis or vagina.
例えば
For example,
メスのゾウの尿道の長さは １メートル 直径は35ミリです
a female elephant has a meter-long urethra with a thirty-five millimeter diameter.
膣がある人間は 尿道の長さが20倍以上短く ５倍以上 細くなっています
A person with a vagina has a urethra that is more than 20 times shorter and 5 times thinner.
ゾウの尿道はより長くて太いため
The elephant’s longer, wider urethra is
人間と同じくらいの時間で 排尿することができます
what allows it to urinate for a comparable amount of time as a human.
仮にゾウが 猫の尿道をもっていたら ―
Indeed, if an elephant had the urethra of a housecat,
膀胱から排尿するのに２時間ほど かかるかもしれません
it might take it about 2 hours to drain its bladder.
「もう一つの黄金律」 という仮説が立てられるのは
It’s hypothesized that the Other Golden Rule is
オシッコを早くすることで 捕食者に対する脆弱性を減らし
conserved because quicker pees may both reduce vulnerability to predators
また 病気の原因となる病原体を 排出すると考えられるからです
and flush out disease-causing pathogens.
しかし この黄金律には限界があります
But the Rule has limitations.
水生ではないほ乳類にしか 適用されないことが示されています
It’s only been shown to apply to non-aquatic mammals.
また 黄金律は３キログラム以下の ほ乳類には適用されません
And the Rule doesn’t apply to mammals under three kilograms.
このようなほ乳類は実際には 連続的ではなく 水滴のようなオシッコをします
They actually pee in droplets, not continuous streams,
表面張力によって 噴出物の尿を分けるからです
because surface tension breaks up their tiny jets of urine.
３キログラム以上の 水生ではないほ乳類でも
Even within non-aquatic mammals above three kilograms,
さまざまな行動が 「もう一つの黄金律」を乱します
different behaviors disrupt the Other Golden Rule.
オスの犬は常に膀胱を 完全に空にしているわけではなく
Male dogs don’t always fully empty their bladders
代わりに 尿を短く出して 縄張りを主張します
and will instead tinkle in short spurts to mark their territory.
オスのパンダは時々逆立ちで尿をして
Male pandas sometimes pee in handstands,
木のより高いところの樹皮にマーキングし
marking bark higher up on trees
つがいになる可能性のある パンダに自分の匂いを伝えます
in order to broadcast their scent to potential mates.
尿は重力に逆らう必要があるので 逆立ちでの尿は時間がかかります
Handstand pees take longer because urine must work against gravity.
水中での尿も時間がかかります
Underwater pees are also lengthier
外部からの水圧と高低差による 内側の圧力を打ち消すからです
because the external water pressure counteracts the internal forces resulting from elevation difference.
それが消火栓の勢いがあろうとも 水鉄砲ほどの勢いしかなくても
Whether it’s with the intensity of a fire hydrant or a squirt gun,
この仕組みにより 私たちの尿は 外の世界へ素早く排泄されるのです
this system swiftly delivers our urine to the outside world.
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