2種のハンマーヘッド（ボンネットヘッド）とスカラップハンマーヘッド（ホタテハンマーヘッド）の起伏運動学の地域的変化

Regional variation in undulatory kinematics of two hammerhead species: the bonnethead () and the scalloped hammerhead ().

• Sarah L Hoffmann
• Steven M Warren
• Marianne E Porter

抄録

ハンマーヘッドシャーク（Sphyrnidae）は、この科の中でも形態学的なバリエーションが非常に多く、多くの研究の焦点となっている。頭部の横方向に拡大した頭頂部の大きさは、胸びれの面積と反比例関係にあります。このファミリーのセファロフォイルと胸びれの大きさの間に逆の関係があることは、それらが揚力発生において補完的な役割を果たしている可能性を示唆している。また、頭頂部は嗅覚、電子受容、視覚を増加させるという仮説が立てられているが、形態学的な変化がどのように頭蓋後の泳ぎの運動学に影響を与えるかについてはほとんど知られていない。これまでの研究では、ボンネットヘッドとスカラップドハンマーヘッドではヨーの振幅が大きく異なることが示されており、これらの種は体に沿って変化するうねりの周波数と振幅を利用していると仮定した。また、自由遊泳の映像を解析し、ボンネットヘッドとホタテハンマーヘッドの運動学と二次元形態学的変数を調べた。また、体長に沿った面積の第二モーメントを調べ、これらの種の体に沿った形状の違いがあるかどうか、またそれが発生期に変化したかどうかを調べるために、体長に沿った大きさの範囲で調べた。その結果、両種とも標準化された速度とストローハル数は同じであったが、二次元形態と遊泳運動学との間に相関関係は見られなかった。しかし、ボンネットヘッドは前体幹が背側から背側に圧縮されており、振幅が大きいのに対し、スカラップドハンマーヘッドは前体幹が側方に圧縮されており、振幅が小さいのが特徴である。このような体幹の断面形状の違いが，種間での振幅の違いを説明していると考えられる。また，両種ともに，他の部位と比較して，体幹の前部で起伏の頻度が有意に高いことも明らかになった。このことから，ボンネットヘッドとスカラップドハンマーヘッドは二重振動系で泳いでいるのではないかと考えられた。

Hammerhead sharks (Sphyrnidae) exhibit a large amount of morphological variation within the family, making them the focus of many studies. The size of the laterally expanded head, or cephalofoil, is inversely correlated with pectoral fin area. The inverse relationship between cephalofoil and pectoral fin size in this family suggests that they might serve a complementary role in lift generation. The cephalofoil is also hypothesized to increase olfaction, electroreception and vision; however, little is known about how morphological variation impacts post-cranial swimming kinematics. Previous studies demonstrate that the bonnethead and scalloped hammerhead have significantly different yaw amplitude, and we hypothesized that these species utilize varied frequency and amplitude of undulation along the body. We analyzed video of free-swimming sharks to examine kinematics and 2D morphological variables of the bonnethead and scalloped hammerhead. We also examined the second moment of area along the length of the body and over a size range of animals to determine whether there were shape differences along the body of these species and whether those changed over ontogeny. We found that both species swim with the same standardized velocity and Strouhal number, but there was no correlation between two-dimensional morphology and swimming kinematics. However, the bonnethead has a dorso-ventrally compressed anterior trunk and undulates with greater amplitude, whereas the scalloped hammerhead has a laterally compressed anterior trunk and undulates with lower amplitude. We propose that differences in cross-sectional trunk morphology account for interspecific differences in undulatory amplitude. We also found that for both species, undulatory frequency is significantly greater in the anterior body compared with all other body regions. We hypothesize that the bonnethead and scalloped hammerhead swim with a double oscillation system.

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