数億年前、人間の非常に、非常に遠い祖先—そして背骨と四肢を持つすべての陸上動物の—この水呼吸能力を持っていましたが、最初の空気呼吸生き物がフルタイムで陸上に住み始めた後、それは失われました。 今日、人間は特別な機器を使用して水の中で呼吸することができます—または”Aquaman”（ワーナー-ブラザース-ピクチャーズ）のような映画では、ユニークな水中能力を持つ漫画,
漫画本の伝承は、映画の半分の人間、半分のアトランティスのハイブリッドAquaman（Jason Momoa）と彼の人間に見えるすべてのアトランティスのいとこが海の深さで呼吸することができる方法を説明しています-“えら”が言及されていますが、それらは目に見えず、詳細は視聴者の想像力に任されています。 しかし、現実世界の生き物は水っぽい環境でどのように呼吸していますか？
それが起こるように、私たちの空気呼吸肺は単にそれを処理することはできませんが、惑星の海、湖、川のほとんどにはたくさんの溶存酸素があり, しかし、世界の水の住人は、水中の酸素にアクセスするためのいくつかの他の方法を進化させた、と専門家はLive Scienceに語った。
古代の技術
クラゲのようないくつかの動物は、皮膚を通して水中の酸素を直接吸収します。 ノースカロライナ大学アシュビル校の助教授であるRebecca Helm氏は、体内の胃血管腔は、食物を消化し、酸素と二酸化炭素を移動させるという二重の目的を果たしているとLive Scienceに語った。,
実際、酸素を使用した地球の最も初期の形態の微生物生命は、ゼリーと同じように拡散を通して得られました。 この形態の呼吸は、おそらく約28億年前、”シアノバクテリアが大気中に酸素を送り出し始めた後のいつか”、海洋科学者Juli Berwaldによると、”Spineless:The Science of Jellyfish and The Art of Growing a Backbone”（Riverhead Books、2017）の著者によると現れました。,
“彼らは外側の細胞層と内側の細胞層しか持っておらず、その内部はゼリーであり、細胞を持っていないので、内部に実際の組織を持つ動物ほど多くの酸素を必要としない”とBerwaldはLive Scienceに電子メールで語った。
しかし、拡散による”呼吸”にも欠点があります。
“体の遠くまで酸素を運ぶために循環系を使用するよりもはるかに遅いです。 それはおそらく、クラゲの大きさには限界があることを意味します”とBerwald氏は付け加えました。,
バックドア法
体表面上の酸素拡散による呼吸は、ヒトデ、海の星、ウニ、ナマコを含む海洋動物のグループである棘皮動物にも見られる。
海の星は、水が丘疹と呼ばれる皮膚の隆起の上を流れ、チューブフィートと呼ばれる他の構造の溝を通って酸素を吸収すると、ワシントンD.C.のスミソニアン国立自然史博物館の研究者である無脊椎動物の動物学者クリストファー-マーはLive Scienceに語った。,
いくつかのタイプの浅い水のナマコは、呼吸のための異なるタイプの特殊な適応を有する：肛門近くの体腔に位置する呼吸器の”木”構造。 キュウリの直腸開口部が体内に水を吸い込むと、呼吸木は酸素を抽出し、二酸化炭素を排出します。
“それは文字通りそのお尻から呼吸します”とMahは言いました。,
“基本的な青写真”
北東水産科学センターによると、魚では、えらは、流れる水から酸素を引き込み、えら膜を介して拡散する血管のネットワークを使用して、呼吸のための成功したシステムであることが証明されています。
ほとんどの魚にわたって、えらは”同じ基本的な青写真を持っています”と、ルイジアナ州のニコルズ州立大学の生物科学科の助教授であるSolomon Davidは、
“彼らはガスのこの逆流交換を持って作られている—酸素を引き出し、廃棄物を放出する、”デイビッドは言いました。, 魚が彼らの口を裂くとき、彼らは彼らのえらの上を流れる水の流れを作成します。 赤みを帯びた、高度に血管新生した組織は酸素を吸い出し、二酸化炭素を排出します。
ただし、鰓は正確にフリーサイズではありません。 Davidによると、それらの構造は、酸素の必要性に合わせて種間で異なる可能性があります。 例えば、泳ぎの速いマグロのえらは、ワニガーのような嘘と待つ捕食者である魚のものとは多少異なります。,
“あなたが常に外出先にいる活動的な捕食者であれば、より高い酸素需要のために異なる鰓を持つでしょう”とDavidは言いました。
鰓の形状は、彼らが住んでいる水中の酸素条件に応じて、同じ種の個体間でさえ変化する可能性がある、と彼は付け加えた。 研究によると、魚は水っぽい生息地が汚染されたときに鰓の形態を適応させることができ、時間が経つにつれて、鰓フィラメントはより凝縮し、水中
いくつかの水生両生類はまた、彼らの頭から外側に伸びる鰓分岐構造を持っています。, これは、ほとんどの種が成熟するにつれて消える両生類の幼虫形質ですが、サイレンのような水生サンショウウオは、成人期にこれらの外部のえらを保持し、Kirsten Hecht、フロリダ大学の自然資源環境学部の水生生態学者は、電子メールでライブサイエンスに語りました。
Lungfish—変更された水泳bladder bladderを使用して空気と水を呼吸する魚のグループ—また、若いときに外部のえらを持っていますが、”ほとんどすべてのlungfish種は成人期に達する前にそれらを失います”とHechtは言いました。,
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