理科生き物・植物生物生物の分類・進化

魚の心臓の構造とは?役割や脊椎動物の心臓についても現役理系学生が解説

特徴2. 単純な循環系

後ほど詳しく説明しますが、両生類やは虫類、鳥類、哺乳類には体循環と肺循環があります。しかし、魚には1種類の循環しかありません。つまり、心臓から押し出された血液はえらを通り、直接、体中の組織へと流れてから心臓に戻ります。このように、魚の血液循環も非常にシンプルになっているのです。

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ここで簡単に「肺循環」「体循環」について解説しよう。

両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類では、「肺と心臓」、そして「その他の組織と心臓」は、それぞれ異なる血管によって繋げられている。血液が心臓から肺へと送り出され、心臓に戻ってくる血液循環のことを「肺循環」と呼ぶのだ。一方で、血液が全身に送り出された後、再び心臓に戻ってくる循環系を「体循環」と呼ぶぞ。魚以外の脊椎動物には、このように2種類の循環があるのだ。

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魚類以外の脊椎動物の心臓

脊椎動物の心臓の構造は進化するにつれて、心臓の形が徐々に複雑になってきました。これは陸上への進出が深く関係していると言われています。陸に上がった動物たちは、体中の組織に血液を送り出す必要があるのです。そのため、より強いポンプのような心臓が必要不可欠になりました。このように、陸上での生活に上手く適応するために、心臓の構造や血液循環が発達していったのだと考えられます。

そこで、ここでは魚以外の脊椎動物の心臓のつくりについて学習していきましょう。

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1. 両生類

1.  両生類

image by Study-Z編集部

両生類は、水中で幼生期を過ごし、その間はえらで呼吸します。そして、変態を経て成体へと成長すると肺呼吸へと移り変わります。両生類の心臓は2心房1心室です。血液の循環の仕方を肺循環と体循環のそれぞれで見ていきましょう。

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<肺循環>
1.血液が心室から肺へ送り出される。
2.肺で血液に酸素が与えられ、動脈血になる。
3.動脈血が左心房へと戻る。
4.左心房に入った動脈血は心室へと押し出される。

<体循環>
1.血液が心室から体中の組織へと送り出される。
2.全身の組織に酸素を届けることで、静脈血になる。
3.静脈血が右心房へと戻る。
4.右心房に入った静脈血は心室へと押し出される。

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このように、動脈血と静脈血は最終的に同じ心室に辿り着くので、両者は混ざってしまうのです。心室から肺や全身の組織へと血液(動脈血+静脈血)が送り出されるため、酸素と二酸化炭素の交換はあまり効率よく行えないそう。

これを補うために、両生類は「皮膚呼吸」も行います。皮膚呼吸は、体の表面に露出させた生細胞によって空気の交換が行われるのです。この生細胞は水分が無いと機能しなくなるので、両生類は水場がないところでは生きていくことができません。

このように、両生類は魚と比べると血液循環と心臓のつくりが少し複雑になりましたが、酸素と二酸化炭素の交換が非効率的なのです。

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2. 爬虫類

爬虫類の心臓のつくりと血液循環は両生類とほとんど同じですが、両者の間で、唯一異なる点は、心室の構造です。両生類の心室は全く分かれていませんでしたね。しかし、爬虫類の場合、心室の中央あたりに不完全な壁があるのです。部分的に心室が分かれている形にはなっていますが、やはり両生類と同じように、心室では動脈血と静脈血が混ざっています。

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爬虫類は両生類と比べて肺や心臓が強いから、皮膚呼吸をしないぞ。

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3. 鳥類・哺乳類

3.  鳥類・哺乳類

image by Study-Z編集部

陸上で生活する鳥類と哺乳類の心臓のつくりは全く同じで、どちらも2心房2心室です。もちろん、どちらにも肺循環と体循環の2種類の循環があります。それぞれの循環について見ていきましょう。

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<肺循環>
1.血液(静脈血)が右心室から肺へ送り出される
2.静脈血は肺動脈を通り、肺で酸素が与えられ、動脈血になる。
3.動脈血が肺静脈を通り、左心房へと戻る。
4.左心房に入った動脈血は左心室へと押し出される。

<体循環>
5.血液(動脈血)が左心室から体中の組織へと送り出される。
6.動脈血は大動脈を通り、全身の組織に酸素を届けて、静脈血になる。
7.静脈血が大静脈を通り、右心房へと戻る。
8.右心房に入った静脈血は右心室へと押し出される。

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このように、鳥類と哺乳類の心臓は完全に4つの部屋に分かれているため、効率良く酸素と二酸化炭素の交換が行うことができるのです。陸上での生活に適応するために、強い心臓と肺を持ち、確実に酸素と二酸化炭素を交換できる体へと進化したのですね。

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tekisasu97