キーコンセプト
温度
熱伝達
適応
断熱
脂肪組織
はじめに
クジラやその他の海洋哺乳類が冷たい海洋でどうやって生き残り保温しているかを不思議に思ったことがあるでしょうか。 温血動物である哺乳類が寒い海でも生きていけるのは、何世代にもわたる自然淘汰の結果、体温を下げるための適応が備わっているからです。 このような生物の経年変化が、進化を促すのである。 海生哺乳類にとって重要な適応は、皮下の厚い脂肪の層である脂皮症で、体温を逃がさず、空気や水の冷たさを遮断するのに役立っているのです。 クジラ、アザラシ、アシカ、ホッキョクグマなど、冷たい水の中で暮らすように進化した哺乳類は、通常、脂の層を持っています。 北極や南極などの寒冷な海域に生息する動物、あるいは深海に生息する動物にとって、脂皮は生存に不可欠なものです。 冬、北極（世界最北端）の空気は-40℃以下になることが多い。 世界で最も寒い場所である南極は、-60℃（華氏-76度）以下になることもある。 種類によっては、クジラは水深400～500メートル（約1/4マイル）の深海に潜り、水温が12度（華氏54度）より低くなることもあります。
脂は、これらの海洋哺乳類が冷たくなり過ぎないようにしています（魚、サメ、カニなどの冷血な海洋動物は、暖まる必要がなく、体の温度を水の温度により近づけることが可能です。 そのため、このような余分な断熱材を必要としないのです)。 脂肪組織（adipose）の厚い層です。 動物は消化された余分な食物を脂肪組織という形で蓄え、その中には脂質という分子が含まれている。 脂肪組織は熱伝導率が比較的低く、筋肉や皮膚などの他の組織や素材ほど熱を伝えません。
材料
-ボウル2つ
-冷水
-温水
-角氷
-ショートニング（クリスコなど）
-紙タオル
-ストップウォッチ
-温度計
-パートナー
準備
-それぞれのボールに同じ数の角氷を入れて、どちらもいっぱいになり過ぎないようにしましょう。 3536>- それぞれのボウルに冷たい水を入れ、温度計で温度を測る。 同じ温度になっているはずです。 温度が下がったら（すぐに下がるはず）、水の準備は完了です。
手順
-片手の人差し指にショートニングを厚く塗り、水に浸かる部分全体を覆う。 もう片方の人差し指は何もつけず、裸のままにしておきます。
– パートナーにストップウォッチの準備をしてもらいます。 パートナーが準備できたら、氷水の入ったボウルに両手の人差し指を入れ、パートナーに計時を始めてもらいます。 指が冷たくてそれ以上水につけておけないと感じたら、すぐに指を出します。 3536>- 指が温まり、元の色に戻るまで待ちます。
-パートナーに手伝ってもらい、シンクに冷たい水を流し、2つのボウルに温かい水を補充する（温かいが、肌が火傷しない程度の温度にする）
-温度計でそれぞれのボウルの水の温度を測定する。 ほぼ同じになるはずです。 3536＞-パートナーに、それぞれの指をぬるま湯のボウルにどのくらい浸けておけるか計ってもらいましょう。 それぞれの指をボウルにどのくらい入れておきましたか？ 氷水に指を入れたときと比較して、その時間差は大きかったですか、小さかったですか？
– おまけ：結果はどの程度一貫していますか？ この活動を2、3回繰り返し、テストした異なる水の温度と、それぞれの指が水に浸かっていた時間を記録することができます。 そして、その結果をグラフにしてみましょう。
観察と結果
氷のように冷たい水に指を沈めたとき、ショートニングを塗った指は塗らなかった指より長く温かさを保てたでしょうか。 温かい水に指を入れたときは、それほど大きな時間差はありませんでしたか？
ホッキョクグマやクジラなど、冷たい水の中で生きるように適応した哺乳類が暖かくいられるのは、主に脂皮という厚い層があるためです。 今回の活動で短冊が指の表面を厚く覆っているように、彼らの体の大部分には脂皮がまんべんなく付いています。 脂肪組織は熱伝導率が比較的低いため、他の組織や素材に比べて熱をうまく伝えられません。 人間は、自分たちが日常的に使用するために、いくつかの断熱材を開発しました。 例えば、発泡スチロールも比較的熱を伝えにくい素材ですが、金属は非常に熱を伝えやすい素材です。 発泡スチロールは、熱をカップの中に逃がさないので、手を火傷することがないのです。 (同じ理由で、冷たい飲み物も紙コップなどより長く冷やすことができます)。
もっと知りたい
「沈むか泳ぐか」。 Scientific Americanより
Blubber from National Geographic Educationより
Is Muscle a Better Insulator than Fat in Cold and Heat? MadSciより
What Are You Blubbering About? Science Buddiesより
この活動は、Science Buddiesと共同で行っています
。