水生動物の特徴、簡単な説明、グループ。水生動物の呼吸水生生物の呼吸のしくみ

自動 01.07.2019

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一定期間または生涯を通じて水中で暮らす動物。蚊、カゲロウ、トンボ、トビケラなどの多くの昆虫が活動を始めます。ライフサイクル翼のある成虫に成長する前の水生幼虫として。水生動物は空気を呼吸したり、水中に溶けた酸素を得ることができます。専門機関えらと呼ばれる、または皮膚から直接。自然条件そこに生息するものは、水生生物と水生生物の 2 つの主なカテゴリに分類できます。

水生動物の群れ

水生動物について尋ねられると、ほとんどの人は魚しか思いつきません。ただし、水中に生息する動物のグループは他にもあります。

たとえば、哺乳類（クジラ）、シレニアン（ジュゴン、マナティー）、鰭脚類（アザラシ、ミミアザラシ、セイウチ）などです。「水生哺乳類」という概念は、次のような動物にも当てはまります。カワウソまたは半水生ライフスタイルをリードするビーバー。
貝類（カタツムリ、カキなど）。
(サンゴなど);
（カニ、エビなど）。

「水生」という用語は、次のように生きる動物に適用できます。淡水（淡水動物）および海水（海洋動物）。ただし、コンセプトは、海洋生物に住んでいる動物に対して最もよく使われます。海水、つまり海や海の中です。

水生動物（特に淡水動物）は、その脆弱さのため、保護活動家にとって特に懸念されることがよくあります。彼らは乱獲、密猟、汚染などにさらされています。

カエルのオタマジャクシ

ほとんどは、カエルのオタマジャクシなど、水生の幼虫期によって特徴付けられますが、成体は水域の近くで陸上生活を送ります。アラパイマや歩くナマズなどの一部の魚も、酸素の少ない水中で生き残るために空気を呼吸します。

有名な漫画「スポンジ・ボブ」の主人公がなぜそうなのか知っていますか？スクエアパンツ" (または"スポンジ・ボブスクエアパンツ海綿動物と呼ばれる水生動物がいるからです。ただし、海綿動物は漫画のキャラクターのような四角いキッチンスポンジのような見た目ではなく、より丸みを帯びた体形をしています。

魚類と哺乳類

サンゴ礁の近くの魚の群れ

魚類には、両生類、鳥類、哺乳類、爬虫類を合わせたよりも多くの種類があることをご存知ですか? 魚は一生を水中で過ごすため、水生動物です。魚は変温動物で、えらで水中から酸素を受け取り呼吸します。さらに、魚は脊椎動物です。ほとんどの魚種は淡水でも海水でも生息できますが、サケなど一部の魚は両方の環境に生息します。

ジュゴンはサイレン目の水生哺乳類です。

魚類は水中でのみ生息しますが、哺乳類は陸上と水中に存在します。すべての哺乳類は脊椎動物です。肺がある。彼らは温血動物であり、卵を産む代わりに生きた子供を産みます。しかし水生哺乳類生きていくために水に依存します。クジラやイルカなどの一部の哺乳類は、水の中でのみ生きます。ビーバーなどの他の種は半水生です。水生哺乳類には肺はありますがえらはなく、水中で呼吸することができません。彼らは空気を吸うために一定の間隔で水面に浮上する必要があります。クジラの噴気孔から噴水がどのように出ているかを見たことがあるなら、それは動物が水中に戻る前に、息を吐き、続いて吸い込むことです。

軟体動物、刺胞動物、甲殻類

巨大なシャコガイは二枚貝の最大の代表です

軟体動物は、脚のない柔らかく筋肉質の体を持つ無脊椎動物です。このため、多くの貝類は、脆弱な体を外敵から守るために硬い殻を持っています。貝類の例としては、カタツムリやカキがあります。イカも軟体動物に分類されますが、殻はありません。

クラゲの群れ

クラゲ、イソギンチャク、サンゴの共通点は何ですか? それらはすべて刺胞動物、つまり無脊椎動物であり、特別な口と刺細胞を持つ水生動物のグループに属しています。口の周りの刺細胞は食べ物を捕まえるために使用されます。クラゲは獲物を捕まえるために動き回ることができますが、イソギンチャクやサンゴは岩にくっついて餌が近づいてくるのを待ちます。

アカガニ

甲殻類は、硬いキチン質の外殻 (外骨格) を持つ水生無脊椎動物です。例としては、カニ、ロブスター、エビ、ザリガニなどがあります。甲殻類には、環境に関する情報を受け取るのに役立つ 2 対の触角があります。ほとんどの甲殻類は、死んだ植物や動物の浮遊残骸を食べます。

結論

水生動物は水の中に住んでおり、生存のために水に依存しています。水生動物には、魚、哺乳類、軟体動物、刺胞動物、甲殻類など、さまざまなグループがあります。彼らは淡水域（小川、川、湖、池）または塩水域（海、海洋など）のいずれかに生息しており、脊椎動物または無脊椎動物のいずれかです。

水生生物は、ほとんどの場合空気呼吸法を保持している二次水生動物を除いて、水に溶けた酸素を呼吸します。

生物の中には、体の表面全体で呼吸するもの（皮膚呼吸）もあれば、血液や気管えらと呼ばれる特別な成長物の助けを借りて呼吸するものもあります。

皮膚呼吸が起こるのは、多数の水生動物には、原生動物、腔腸動物、海綿動物、一部の線虫（繊毛虫および乏毛虫）、一部の甲殻類（カイアシ類）、一部の軟体動物（ウミウシ、翼足類の一部）、および他のグループのいくつかの代表が含まれます。一部の枝角綱（ポリフミ科およびレプトドラ科）では、いわゆるヘッドシールドが呼吸に使用されますが、これは他の外皮とは構造が異なり、生体内着色を使用するとよく染色されます。

血鰓は薄壁の増殖物のように見え、その内部には血管または血漿の高度に分岐した毛細血管網があります。水生生物の血鰓は、陸生動物の呼吸器とは対照的に、周囲の水から酸素を受け取るように適応した外部成長物です。それらは体のさまざまな部分に存在する可能性があります。多毛類の虫、ほとんどの甲殻類や軟体動物、一部の昆虫の水生幼虫、棘皮動物、ホヤ、魚には血鰓があります。

気管えらは、カゲロウ、トンボ、カワゲラ、長翅目、トビケラ、双翅目などの多くの昆虫の水生幼虫の特徴であり、体のさまざまな部分に存在し、壁が薄い単純なまたは枝分かれした成長物の形をしています。細い気管幹または高度に分岐した気管毛細血管ネットワーク。気管えらの内部には酸素ガスがあり、えらの薄い被覆を通して周囲の水から拡散します。

ほとんどすべてが二次的なものです水生生物気管えらを持っているか、皮膚呼吸に切り替えた昆虫の幼虫を除いて、彼らは大気を呼吸します。哺乳類は、カブトムシや昆虫、多くの双翅目昆虫の水生幼虫などの水生昆虫と同様に、呼吸器官を換気するために定期的に水面に上がります。

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水生動物の呼吸

呼吸は、環境から酸素 (O 2) を吸収し、二酸化炭素 (CO 2) を放出するプロセスです。水の呼吸には次の種類があります。

– 体の表面全体でのガス交換 – 海綿動物、コケムシ、ヒル、回虫。

– えら（えらは、外側に突き出た呼吸面と密な血管網を持つ器官で、水からの酸素は薄いカバーと血管壁を通って血液に入ります） – カエルのオタマジャクシ、イモリの幼虫、鰓軟体動物、ザリガニ。

– 気管（気管は昆虫のすべての組織を貫通する空気管のシステムです。水からの酸素は薄い表皮を通って気管に入り、そこを通って体のすべての組織に届けられます） – トンボ、カゲロウの幼虫、トビケラ、マムシアブ。

えら（左）と気管におけるガス交換の図。

ハトムギの内鰓 (1) と鰓類甲殻類、オタマジャクシ、イモリの幼虫の外鰓 (2)。

さまざまなタイプの水生気管呼吸: 1) 気門や追加の突起のない閉鎖気管系 - 多くの小さな昆虫: 2) 外側に追加の鰓葉がある - カゲロウの幼虫。 3）直腸腔内の気管えら、ジェット推進のための水の吸入と排出中にガス交換が発生します - トンボの幼虫。

空気呼吸:

– 肺（肺は、毛細血管が貫通した呼吸表面の窪みによって形成された空洞です）。肺の軟体動物（カタツムリ、コイル）では単純な袋状のくぼみの形で、成体のカエル、イモリではより複雑な分岐構造です。

– 気管 – 体の後端にある気門管を水の表面膜が突き破ると、気管は空気で満たされます（蚊の幼虫、ミズサソリ、シルトバエの幼虫）。泳ぐ甲虫では、気門が羽の下の閉じた空間に開き、そこに空気が吸い込まれます。

さまざまな空気呼吸：空気を吸って泳ぐカブトムシ。呼吸腔への入り口が開いた水の表面膜の下側に沿って這う池のカタツムリ。泳ぐカブトムシの幼虫と気門管が露出したミズサソリ。呼吸中に水の表面膜から浮遊する兵士ハエや蚊の幼虫。

– 拡散えら – 気門が開いている腹部の気泡。酸素が消費されると、ガス圧の違いにより、しばらくの間、水からの追加の酸素が気泡に入ります（滑らか）。

– 腹腹 – 空気を保持する撥水性の毛で覆われた体表面の部分。毛は空気と水の接触を防ぐため、空気層が減らず、水からの酸素が無制限に浸透します。長い間(タガメ、水愛好家); 腹腹 - 空気を保持する撥水性の毛で覆われた体表面の部分。毛は空気と水の接触を防ぐため、空気層は減らず、水からの酸素は無制限に浸透します（タガメ、水愛好家）。

– 内部酸素供給 – 一部のタガメは腹部にヘモグロビンを含む大きな細胞を持ち、そこで酸素の長期供給が生成され、水中で消費されます。

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水の障害を克服する渡河渡河の場合は、川がいくつかの支流に分かれている場所が選択されます。川の曲がりくねった下の最も幅の広い場所、または枝の間に島がある下流で川を渡る必要があります。最大渡河深さ

人間の肺の平均容積は 2500 ミリリットルです。静かに吸入すると、500 ミリリットルの空気が吸収され、そのうち 140 ミリリットルがいわゆる「有害空間」に残り、360 ミリリットルが肺に入ります。これは、肺胞の空気が 7 分の 1 (360/2500) しか換気されていないことを意味します。

水生哺乳類のクジラは、一度の呼吸動作で肺の内容物を 90% 更新します。可動式胸郭、強力な呼吸筋、肺組織の発達した筋肉 - これらすべては、酸素を放棄した無駄な空気を押し出し、できるだけ早くきれいな新しい部分と置き換えるために、深い呼気を行うために適応しています。大気。呼吸動作ごとに、人間の肺の 4 ～ 5 倍の酸素がクジラの肺に入ります。

マッコウクジラは、長い潜水の前に 60 ～ 70 回呼吸します。彼がどれほど徹底的に体に酸素を「充電」しているか想像できるでしょう。

水生哺乳類では、いわゆる血液の酸素容量が増加します。酸素は赤血球（赤血球）に含まれる特別な色素であるヘモグロビンによって体中に運ばれることが知られています。肺を通過したヘモグロビンは酸素を結合し、オキシヘモグロビンの形で動脈を通って体の隅々まで駆け巡ります。

人間の血液中のヘモグロビン 1 グラムは 1.23 立方センチメートルの酸素を結合し、シール内では 1.78 立方センチメートルの酸素を結合します。これに、ヘモグロビンによる酸素結合のプロセスは、潜水哺乳類では非常に迅速に起こることを付け加えなければなりません。

水生哺乳類は、ダイビング中に酸素を経済的に消費するという特徴があります。したがって、一般的なアザラシでは、潜水後 1 分以内に酸素消費量が 15 分の 1 に減少しました。この節約の元は、さまざまな方法で。動物の体内の代謝が低下し、生成される熱量が減少し、血液循環やさまざまな組織への血液供給の性質に突然の変化が発生します。

たとえば、アシカでは、ダイビング開始からすでに10秒後に、心拍数は1分あたり130〜140から30〜40に減少し、コククジラでは100から10拍に減少します。しかし、ヌートリアはこの点で特に異なります。水に浸かると心拍数が 216 から 4 に減少します。その違いは計り知れません。キタゾウアザラシでも、40 分間潜水した後の心拍数は 4 に低下しましたが、この種の初期レベルはヌートリアよりもはるかに低く、毎分 60 拍でした。

特別な測定により、ダイビング中、大血管内の血圧は正常のままであることが示されました。しかし、細い動脈では脈拍は静脈レベルまで減少し、場合によっては完全に消失する、つまり脈拍が触知できなくなることもあります。

血流の再分配は、非常に重要な獣のために。どのような状況であっても、彼の脳は通常血液で洗浄され、酸素が十分に供給されます。脳は酸素欠乏に4〜5分で痛ましい反応を示し、繊細な細胞に不可逆的な変化が起こります。肉体の「復活」が不可能となる。他の臓器は飢餓状態にある可能性がありますが、それらははるかに回復力があり、気取らないものです。

動物の呼吸中枢の神経細胞は、延髄の前 3 分の 1 に位置しています。水生哺乳類は血液中の二酸化炭素濃度に非常に敏感です。その含有量は標準をわずかに超えています。呼吸中枢は、肺の換気を増やし、酸素の流れを増やし、血液からの二酸化炭素の除去を改善するための「命令」を出します。そして健康な体これらの命令を実行すると、呼吸が深くなり、血液ガスの正常な組成が回復します。しかし驚くべきことは、水生哺乳類の脳の呼吸中枢は、血液中の二酸化炭素濃度の上昇に対して非常に耐性があるということです。

少し考えた後、科学者たちは問題の本質が何であるか、つまりこれらの動物の特徴を保存することであることに気づきました。陸生哺乳類二酸化炭素に対する過敏症により、呼吸中枢が機能する可能性がある残酷な冗談飼い主と一緒に - ダイビング中の最も不適切な瞬間に肺の「換気」を増やすように強制します。もちろん、水中で呼吸するのが獣にとって最後となるでしょう...

動物が水中にいるときの血流の再分配、脳の栄養の増加 - これらのメカニズムは水生哺乳類だけでなく、ビーバー、マスクラット、その他のいくつかの動物にも見られます。

ヘモグロビンは血液中に存在するだけでなく、動物の筋肉組織にもミオグロビンの形で存在します。ミオグロビンは酸素を貯蔵し、必要に応じて酸素を放出します。水生哺乳類にはこの色素が多く含まれており、たとえばイルカにはヘモグロビンと同量の色素が含まれています。イルカの心臓と頭の筋肉には、ウサギやモルモットの 4 ～ 5 倍のミオグロビンがあり、背筋と腹筋には 15 倍も含まれています。

科学者らは、人体における酸素の供給量は平均2640ミリリットルで、そのうち肺には900ミリリットル、血液中には1160ミリリットル、組織液には245ミリリットル、ミオグロビンには335ミリリットルが7分の1であることを発見しました。総在庫数。アザラシの中には、5,400 ミリリットルの酸素のうち、ミオグロビンが 2,500 以上、つまりほぼ半分を保持しています。

したがって、より多くの新鮮な空気を入手し、そこに含まれる酸素をより十分に活用し、組織に素早く届け、より適切に「降ろす」ことができ、ダイビング中に空気と酸素を蓄え、水中にいる間に貴重なガスをより経済的に費やすことができます。、主に重要な中心をそれらに提供すること-本質的に、これが、陸から水への大いなる帰還の過程で水生哺乳類によって開発された最も複雑な形態学的および生理学的適応のすべてに帰着するものです。

一部の水生哺乳類が到達高度な完璧なものもあれば、それほど鮮やかで完全な適応をしていないものもありますが、原則はすべてに共通です。そして、これが私たちにとって重要なことです。

原始鰓が見られる。ほとんどの高等動物では、これらは体の側壁と胸脚の上部にあります。水生昆虫の幼虫には気管鰓があり、気管鰓は壁の薄い成長物です。異なる部分気管のネットワークを含む体。

棘皮動物のえらには、ヒトデそしてウニ。すべての原水生脊索動物（魚類）は、咽頭に位置する一対の開口部（鰓裂）の列を持っています。腸柄動物（移動性の海底に生息する動物）、被嚢動物（膜で覆われた袋状の体を持つ小さな海洋動物）、無尾動物（無脊椎動物の特別なグループ）では、鰓裂を水が通過する際にガス交換が起こります。

動物はえらで呼吸する仕組み

えらは小葉（糸）で構成されており、その内部には血管網があります。それらの中の血液は非常に薄い皮膚によって外部環境から分離されており、水に溶解したガスと血液の間の交換に必要な条件が作成されます。鰓裂魚では、鰓隔が伸びるアーチによってそれらは分離されています。一部の骨性および軟骨性の種では、えらの花びらがアーチの外側に 2 列に配置されています。活発に泳ぐ魚は、座りがちな水生動物よりもはるかに大きな表面積のえらを持っています。

多くの無脊椎動物や若いオタマジャクシでは、これらの呼吸器官は体の外側にあります。魚や高等甲殻類では、保護装置の下に隠されています。多くの場合、えらは特別な体腔に位置しており、損傷から保護するために特別な皮膚のひだまたは革のようなカバー (えら蓋) で覆われています。