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魚が陸で呼吸できないのはなぜ? 多くの魚は エラから水中に溶けた 酸素を取...

ajh********さん

2011/4/2013:22:42

魚が陸で呼吸できないのはなぜ?

多くの魚は
エラから水中に溶けた
酸素を取り込んでいるんですよね?
それならなぜ大気中の酸素は
取り込めないんでしょうか?
例えば
二酸化炭素(CO2)から
炭素原子(C)と
酸素分子(O2)を
化学変化を起こして
分解して酸素を取り込む
とかならわかるのですが
水中でも大気中でも
酸素は酸素分子のまま
それをただ取り込むだけなのに
なぜ水中か大気中かが
関係するのでしょうか?

人間に鉄分が必要だからといって
鉄の塊を食べても毒なように
大気中だと濃度が濃すぎる
とかそういった問題なんでしょうか?

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回答数:
5

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ベストアンサーに選ばれた回答

kap********さん

2011/4/2015:04:34

先の回答者さんたちの回答は正解なんですが、たぶん微妙に質問者さんの意図とかみ合っていないんじゃないかと想像して回答します。
魚が大気中の酸素を直接取り込めないのは、鰓が水に溶けた酸素を取り込むようにできているからというのは正しいのですが、空気中にはもっとたくさん酸素があるんだから、それを取り込むことだってできるんじゃないか?と仰ってるんですよね?
それについては一応正解です。水中の酸素が不足してくると、特殊な器官を持たない魚でも水面上に口を突き出してアップアップしますが、あの行動はまず水面をかき回して吸い込む水に酸素を溶解させるためにやっています。しかし、鰓に直接触れた酸素もちゃんと取り込めています。

ではなぜ水から引き上げると呼吸ができないか?ですが、分かりやすく言うと鰓は表面にたくさんの穴を空けて大量のガス交換ができるようにしています。交換したガスを酸素は体内に、二酸化炭素は体外に、という形で、酸素については血液中の(魚の場合は)ヘモグロビンに含まれる鉄分と化合させて運搬していきます。そのたくさんの穴は、中の体液(血液ですね)を逃がさないけどガスは通す…というギリギリサイズに開いていますが、水中に居ることを前提に空けた穴なので空気中に出して乾燥すると水分が失われることで穴のサイズが変わり、ガス交換ができなくなってしまうのです。思いっきりかみ砕くと…ですよ。

同じ鰓でも(酸素運搬に使う物質は違いますが)陸生適応しているオカヤドカリやヤシガニなどだと、鰓の周りに水を蓄えて、その水に酸素を溶かして呼吸に使っています。肺呼吸をする動物でも、やはりガス交換の穴が必要なのは一緒で、あまりに乾燥すると呼吸できなくなってしまいます。なので、体の表面ではなくて肺という湿度の高い環境を体内に作り、その中でガス交換をしています。しかし、水中の鰓と較べれば感想に強いガス交換の仕組みを獲得しているわけです。
体表から直接酸素を取り込んでいるように見える昆虫も、気門という穴からいったん体内に空気を取り込み、ガス交換自体は体内で行っています。皮膚呼吸という呼吸法もありますが、それをメインの呼吸法としている動物の場合、体表が濡れている必要があるのもそのためです。

また、ガス交換のもう一つの側面、排出に目を向けると、空気中の酸素を有効に取り込める魚(ラビリンス器官を持っていたり腸呼吸ができる魚)でも、水から引き上げたままにしておくと死んでしまいます。
これは酸素が不足するためではなく、二酸化炭素を体外に排出できなくなるためです。液体に溶けにくい酸素と違い、簡単に水に溶ける二酸化炭素の排出は、水中では何の苦労もありません。そこに居るだけで勝手に周りの水に溶け出しますから。
なので、魚は二酸化炭素を体外に排出する仕組みを備えていないものが多いんですね。これをきっちり備えているのは肺魚などごく一部の魚だけです。他の魚は「湿っている」程度では有効に体内の二酸化炭素を排出できませんから、水に浸かっていないと遠からず血中の二酸化炭素過多で死亡します。ウナギやドジョウ、イワナ、ナマズ、コイなど「湿っている」程度でも二酸化炭素排出がある程度できる魚の場合、乾かなければ結構長時間生きていられますが、活発な運動によって生じた大量の二酸化炭素を排出するのは大変なので、コイなどは水から引き上げた状態で静かに運べば一晩くらいOKでも、バタバタ暴れさせると数時間も持たずに死にます。ウナギやイワナはある程度の運動は陸上でこなせるくらいの排出能力を備えていますが、ナマズは容積あたりの体表面積が小さいので、ウナギほどは持ちません。

長々と書きましたが、要点をまとめると「なぜ魚は陸上で呼吸できないのか?」答えは「乾くとガス交換ができなくなる器官を使って呼吸しているから」です。この場合のガス交換を取込だけに着目しちゃうと疑問が膨らむんですが、排出にも目を向けると納得していただけるんじゃないでしょうか?

かなりかみ砕いているので、正確に言うと…なんて突っ込みが詳しい人から入りそうですけど…。

質問した人からのコメント

2011/4/21 20:05:13

お聞きしたい内容の説明が
稚拙で誤解を招いてしまって
申し訳ありません
解り易い御説明
ありがとうございました

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yuu********さん

2011/4/2019:06:27

誰もが同じ事を書いているですけど、イメージがわかないと、とことん謎ですよね。
>http://www.alto.co.jp/dk/2home/019.html
ここに鰓呼吸についてはまず書いてありますので、空気中の酸素は何故取りだせないかという部分だけにシフトした記述をします。
まず、結論から言うと大抵の魚は空気から酸素は取り込めます。
しかし、鰓の構造を見てください。
水が入り込む事によってスポンジのように膨らみ、かつ苔のようにさらさら動いて表面積を徹底的に大きくしていますよね。
これが空気中ですとまず広がりません。なので取り込める部分は一番外部の一部位だけということになります。
更にこの細胞は乾燥する事を前提としていませんので、空気中にずっと触れていると砂漠に人間を突然放りだすのと同じで干からびてしまいます。干からびたら、まぁ死んでいるのは解ると思いますが、細胞内に十分な体液(水分)が無ければ細胞は死に向かってしまうわけです。そうすると、どうなるか。ただでさえ空気面と接触できている部分が少ないのに、その部分が次々機能しなくなれば、結果として待つのは鰓が機能しなくなるって事ですよね。
なので、質問への回答は、出来るがやっているそばから鰓細胞が乾燥死してしまい命にかかわるというところでしょうか。
水槽で酸素が足りなくなると水面に上がってきてパクパクするのは、外気を呼吸しているわけでなく、外気にふんだんに触れた水を鰓に通しているんですね。

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suz********さん

2011/4/2013:42:40

魚類は完全に水に依存した生き物であり、呼吸だけでなく生活の全てを水中に特化した生態を持っています。
そのため呼吸も水の中に溶けた酸素を取り込めるような体の構造になっているのです。鰓(エラ)という器官は空気中の酸素を取り込めるようにはできていません。ただそれだけのことです。

なぜ人間は水中に溶け込んだ酸素を取り入れられないのかと言えば、空気中の酸素を取りこめるよう肺を持つなど、上陸して生活できるために体の構造を変えたからです。肺では空気中の酸素は取りこめても水中に溶けた酸素は取りこめません。

ただ、もともと全ての生き物は水中(海)由来なので、肺を持ち上陸して生活している方が異端なのかもしれませんよ。

jaz********さん

2011/4/2013:34:40

エラの方が性能がいいためですね。
空気中は酸素が多すぎてだめなんですよ。
高性能すぎるがゆえに空気中では逆効果になってしまうんですね。

b03********さん

2011/4/2013:32:17

簡潔に言えば、
一般の魚には肺がないため、呼吸という行為そのものができないからです。

気道もないので、口から入った空気は胃にしか行きません。

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