A cat’s bladder can only store a golf ball’s worth of urine. For humans, it’s a coffee mug and for elephants, a kitchen trash can. An elephant’s bladder is 400 times the size of a cat’s, but it doesn’t take an elephant 400 times longer to pee. So, how does this work?
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 人間の場合はマグカップ1個分で ゾウは台所のゴミ箱1個分の量です ゾウの膀胱は 猫の400倍の大きさですが ゾウの放尿は猫の 400倍もの時間はかかりません では どのような仕組みなのでしょう?
The answer lies in what scientists call the “Other Golden Rule.” It applies to mammals, which pee out some of their wastes in a yellowy liquid. Other classes of animals use different systems and methods to excrete waste. The Rule describes how urinary organs and forces change with body size, enabling a range of mammals to achieve similarly rapid relief.
科学者がいう「もう一つの黄金律」に その答えがあります 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 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 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 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
There are two main factors contributing to urination speed: bladder pressure and gravity. Bladder pressure is created when mammals contract their muscles to squeeze urine out. This pressure is equal to the applied muscular force per unit area but, since these factors scale proportionally, bladder pressure doesn’t actually change much depending on body size. Meanwhile, the effects of gravity do vary across species.
排尿の速度に関係する主な要因は ― 膀胱内圧と重力の2つです 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 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 筋肉の力と面積は比例して変化するため 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 一方 重力による影響は 種によって異なります 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 that transports urine from a higher elevation to a lower one— specifically, from the bladder down to where urine exits the body. In doing so, the urethra harnesses the power of Torricelli’s Law, which states that flow rate increases with container height. Take these two containers holding the same volume of liquid. When identically punctured at the bottom, the vertical container drains nearly twice as fast. This is because the water’s falling from a greater elevation difference. By transporting urine from high to low, the urethra has a similar effect. The urethra is probably not perfectly vertical, so its length doesn’t tell us exactly how far the urine falls. However, it’s a good approximation. The urethra’s diameter also affects flow rate. When that vertical container’s exit hole has a larger diameter, the water drains out even faster.
尿を高いところから低いところへ 具体的には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 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 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 同じ量の液体を入れた 2つの容器を例にあげましょう 底に同じ穴を開けた場合 縦にした容器の方が ほぼ2倍も速く排出されます 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 尿を高いところから低いところに運ぶことで 尿道にも似たような効果が得られます 尿道はおそらく完全には垂直ではないので その長さだけでは 尿が流れる高低差はわかりません しかし おおよその目安にはなります 尿道の直径も流量に影響を与えます 縦型の容器の出口の穴の直径が大きいと 水はさらに速く排出されます 尿道の長さや直径は
The length and diameter of an animal’s urethra varies depending on its species and whether it has a penis or vagina. For example, a female elephant has a meter-long urethra with a thirty-five millimeter diameter. A person with a vagina has a urethra that is more than 20 times shorter and 5 times thinner. The elephant’s longer, wider urethra is what allows it to urinate for a comparable amount of time as a human. Indeed, if an elephant had the urethra of a housecat, it might take it about 2 hours to drain its bladder.
動物の種や ペニスか膣かによって異なります 例えば 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 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 ゾウの尿道はより長くて太いため 人間と同じくらいの時間で 排尿することができます 仮にゾウが 猫の尿道をもっていたら ― 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 「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 conserved because quicker pees may both reduce vulnerability to predators and flush out disease-causing pathogens. But the Rule has limitations. It’s only been shown to apply to non-aquatic mammals. And the Rule doesn’t apply to mammals under three kilograms. They actually pee in droplets, not continuous streams, because surface tension breaks up their tiny jets of urine.
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 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 しかし この黄金律には限界があります 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 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 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 表面張力によって 噴出物の尿を分けるからです 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, different behaviors disrupt the Other Golden Rule. Male dogs don’t always fully empty their bladders and will instead tinkle in short spurts to mark their territory. Male pandas sometimes pee in handstands, marking bark higher up on trees in order to broadcast their scent to potential mates. Handstand pees take longer because urine must work against gravity. Underwater pees are also lengthier because the external water pressure counteracts the internal forces resulting from elevation difference. Whether it’s with the intensity of a fire hydrant or a squirt gun, this system swiftly delivers our urine to the outside world.
さまざまな行動が 「もう一つの黄金律」を乱します 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 代わりに 尿を短く出して 縄張りを主張します オスのパンダは時々逆立ちで尿をして 木のより高いところの樹皮にマーキングし 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 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 水中での尿も時間がかかります 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 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 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