私たちが生きていく上で欠かせない呼吸。体に酸素を取り入れることで、生物はエネルギーをつくることができるのです。自分の体と深く関わっているこの単元、塾でも興味を示す子供がたくさんいました。
この記事では、小学校での勉強や中学受験に必要な部分をピックアップしながら、人間および動物の呼吸について紹介していきます。
- そもそも呼吸をするってどういうこと？
- 外呼吸と内呼吸。呼吸の仕組みを知ろう
- 血液を送り出すってどういうこと？ 仕組みが知りたい！
- 酸素を含んだ血と二酸化炭素を含んだ血、それぞれのルート
- 人間以外の生き物の呼吸って？
- 呼吸に関する基本的な問題を解いてみよう！
そもそも呼吸をするってどういうこと？
一言で説明するなら、体内に酸素を取り入れることです。
酸素は隅々まで張り巡らされた血管を通って、体中にいきわたります。そのために、人間の体には太い血管だけでなく毛細血管が走っているのです。
酸素を全身に運ぶ一方で、不要な二酸化炭素を含んだ血液を送り出しています。
外呼吸と内呼吸。呼吸の仕組みを知ろう
呼吸には大きく分けて外呼吸と内呼吸があります。具体的には以下のとおりです。
外呼吸とは？
多くの人が呼吸と聞いて、想像するのは外呼吸でしょう。吸い込んだ空気に含まれる酸素と、血液中の二酸化酸素を肺で交換しています。
空気は鼻や口から吸いこんだあと、喉頭→気管→気管支を通って肺にたどり着きます。
気管支は肺の中で約20回枝分かれしていて、肺胞へとつながっています。この肺胞の数は左右の肺全部合わせて3億～5億個。肺胞自体は直径0.1mmほどですが、全部を広げると10平方メートルもの広さになるというから驚きです。
内呼吸とは？
体の中でエネルギーを作るために必須とされる酸素。酸素を使ってエネルギーを作る、つまり細胞で酸素を燃やすと、二酸化炭素と水ができます。この燃焼を内呼吸といいます。ちなみに二酸化炭素は心臓に戻り、息として吐き出されます。
肺に筋肉はある？ どうやって空気を出し入れしているの？
肺に筋肉はありません。そのため、横隔膜やろっ骨を上下させて呼吸運動を行っています。横隔膜が下がり、ろっ骨が上がると胸郭が広がるため、空気を取り込めます。逆に、ろっ骨が下がると空気は追い出されるのです。
血液を送り出すってどういうこと？ 仕組みが知りたい！
上図のとおり、向かって左側が右心室・右心房。向かって右側が左心室・左心房となるため、テストでは注意しましょう。
肺胞で酸素を取り入れた血液は、肺静脈を通って心臓の左心房を目指します。左心房から左心室に血液は送られ、大動脈を通り全身へと送られるのです。
一方、全身をめぐって戻ってきた血液は右心房に入り、右心室へ移動。その後、右心室から肺へと送り出されます。心臓はいわば血液を送り出すポンプです。筋肉でできていて、伸びたり縮んだりします。
心臓が一度に送り出す血液は約70mlです。1分間ではだいたい5Lほどになります。人間の全身の血液は5Lですから、つまり血液は1分間で体の中をぐるりと回って心臓まで戻ってこられるというわけです。
酸素を含んだ血と二酸化炭素を含んだ血、それぞれのルート
酸素を含んだ血と二酸化炭素を含んだ血のルートは以下のとおりです。
酸素を含んだ血
肺→左心房→左心室→全身
二酸化炭素を含んだ血
全身→右心房→右心室→肺
人間以外の生き物の呼吸って？
人間以外の生き物の呼吸はどのようなものなのでしょうか。
ほ乳類・鳥類・は虫類・両生類・魚類の呼吸
ほ乳類と鳥類、爬虫類は肺呼吸です。両生類は子供の頃はエラ呼吸ですが、大きくなったあとは肺呼吸します（肺と皮膚で呼吸する）。魚類はエラ呼吸です。
昆虫の呼吸はどうなっているの？
昆虫は気門から空気を取り入れ、気管を通して全身に運んでいます。
吐いた息に石灰水が反応するのはなぜ？
空気中には酸素が、吐いた息には二酸化炭素が多く含まれています。石灰水は二酸化炭素に反応するため、白く濁ります。
呼吸に関する基本的な問題を解いてみよう！
以下は呼吸についてよく出る基本的な問題です。
問題1
空気を入れた袋Aと吐いた息を入れた袋Bを用意します。石灰水を入れて振って白く濁るのはどちらでしょうか。
答1
袋B
石灰水は二酸化炭素に反応して白く濁ります。空気には酸素が、吐く息には二酸化炭素が含まれるため、反応するのは袋Bです。
問題2
袋Bに石灰水を入れて振るとき、体を保護するために身に着けるべきものはなんでしょうか。
答2
保護メガネ
石灰水はアルカリ性です。タンパク質を溶かすため、目に入らないよう気をつけましょう。
問題3
袋Aと袋Bに気体検知管を差し込みます。これによって調べられることはなんでしょうか。
答3
袋の中の空気に含まれる酸素・二酸化炭素などの気体の割合
問題4
青色の気体検知管、黄色の気体検知管・赤色の気体検知管で調べられる空気の種類をそれぞれ答えましょう。
答4
青色…酸素
黄色…薄い二酸化炭素
赤色…濃い二酸化炭素
問題5
肺には血管がありますか？
答5
ある
問題6
イヌ・ネコ・ウサギは肺呼吸をしていますか。
答6
している
問題7
魚の呼吸の仕方をなんといいますか。
答7
エラ呼吸
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