イルカの呼吸システムは、他の海洋哺乳類とは異なる独特の特徴を備えている。水中では噴気孔が強く閉じられ、水面に出た時のみ数秒間で非常に効率的な換気が行われる。イルカが「潮を吹く」と呼ばれる現象は、この噴気孔から一気に古い空気を排出しながら新鮮な空気を吸入する動作である。この過程で水飛沫が舞い上がるのは、圧力差により水の微粒子が巻き上げられるためだ。イルカは1回の呼吸でおよそ80～90%の肺の空気を交換でき、人間の15～20%と比較すると極めて高い効率性を示している。これにより、イルカは長時間潜水しても酸素不足に陥りにくい生理構造を有している。
興味深いことに、イルカの噴気孔は単なる呼吸器官ではなく、音声生成システムの重要な一部である。イルカには人間のような声帯がなく、代わりに鼻腔内に存在する「気嚢」と呼ばれる複数の空気袋構造を使用して音を発生させる。この気嚢は噴気孔につながる鼻道に位置し、空気の振動によってクリック音やホイッスル音などの複雑な音を生成する。これらの音は反響定位（エコーロケーション）に使用され、暗い水中環境で障害物や獲物の位置を正確に識別するのに必須である。実際の採餌場面では、500ヘルツ周辺の帯域から800ヘルツまで周波数を変化させる高度な音声信号が記録されており、群れでの協調採餌行動を支援している。
イルカの睡眠メカニズムは、噴気孔の制御と密接に関連している。イルカは「半球睡眠」と呼ばれる特殊な睡眠様式を採用しており、脳の片側を交互に睡眠させることで、常に覚醒状態を保つ必要がある。これは呼吸の自動制御が必要な哺乳類として、溺れることを避けるための進化的適応である。三重大学の最新研究では、イルカが水中で「あくび」のような動作を行うことが報告されており、この時も噴気孔は閉じたままで水の侵入を防いでいる。観察データから、あくびは約24時間で5回程度の頻度で発生し、通常は午前中や夕方に見られる傾向がある。さらに研究チームによると、水中でのあくび時には呼吸が伴わず、イルカの喉部には水を飲み込まない特殊な閉鎖機構が存在することが判明している。このメカニズムにより、イルカは睡眠時にも安全に水中で活動し続けることができる。
イルカの採餌戦略には、噴気孔からの気泡放出が組み込まれている場合がある。特にクジラ（イルカの大型親戚）が行う「バブルネット・フィーディング」では、噴気孔から放出された気泡が餌生物の包囲に利用される。イルカ自体も同様の戦術を応用し、群れで協力して小魚を追い詰める際に、音と気泡の組み合わせで獲物の行動を制御している。実際の野生調査では、ミナミハンドウイルカが15種以上の魚類とイカやタコなどの頭足類を採餌対象としており、日中よりも夜間から早朝に集中的に採餌活動を行うことが確認されている。採餌時間帯の選択は、採餌対象生物が夜間に深海から表層へ上昇する生態習性に適応したものであり、イルカの複雑な環境認識能力を示している。
イルカの祖先は陸上に生息していた約3000万年前から進化を始め、水中生活への移行に伴い身体構造が劇的に変化した。その過程で、呼吸器官としての鼻が頭部の背側に移動したのは、水面呼吸の効率化のための必然的な進化である。この「テレスコーピング」と呼ばれる現象では、鼻孔が頭頂部へと段階的に移動し、同時に外鼻孔の開閉機構が強化された。イルカの噴気孔を制御する筋肉と靱帯は、水深による圧力変化に対応する必要があり、非常に精密な神経支配を受けている。最新の解剖学的研究により、噴気孔靱帯に付着する複数の筋肉が相互に協調して作動し、深度100メートルを超える潜水でも完全に水を遮断する圧密性を維持することが明らかになっている。さらに、収斂進化の例として、イルカの流線形体型、退化した後肢、ヒレ化した前肢といった特徴すべてが、効率的な水中遊泳を実現するための統合的な適応システムを形成している。
イルカの噴気孔の多面的な機能性は、水中生活への完全な適応を示す最良の例である。呼吸効率の向上、音声コミュニケーション、睡眠制御、採餌戦略といった複数の生理機能が、この単一の器官に統合されている点は、進化生物学における見事なデザインの典例といえる。また、最新の研究成果により、従来は単純な呼吸器官と見なされていた噴気孔が、実は極めて複雑で多機能な生体システムの中核部分であることが明らかになっている。イルカの生存戦略全体を理解するためには、この器官の詳細な機能理解が不可欠である。
参考リンク：イルカの鼻についての詳細な解説と最新研究知見を掲載
海響館 - 第235回「イルカの鼻のふしぎ」
参考リンク：イルカのあくび行動に関する三重大学の最新研究成果と詳細なメカニズム解説
FNNプライムオンライン - 眠くなると「ふぁ～」？イルカが水中で"あくび"をすると判明
