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皮膚呼吸、または皮膚ガス交換（皮膚 呼吸と呼ばれることもある）[1]は、えらや肺ではなく、生物の皮膚または外皮を介してガス交換が行われる呼吸の一形態である。皮膚呼吸はガス交換の唯一の方法である場合もあれば、換気などの他の方法を伴う場合もある。皮膚呼吸は、昆虫、両生類、魚類、ウミヘビ、カメ、そして程度は低いが哺乳類を含む多種多様な生物で起こる。
物理的な制約
皮膚呼吸におけるガス交換は3つの要因によって制御される：[2]
脊索動物の分類上の多様性
魚
皮膚呼吸は、海洋魚、潮間帯魚、淡水魚の様々な種でみられる。水中呼吸では、魚は主にえらで呼吸するが、種や温度に応じて、皮膚呼吸が全呼吸の5～40％を占めることもある。皮膚呼吸は、ムツゴロウやヨシキリなどの空気呼吸をする種ではより重要であり、そのような種では全呼吸のほぼ50％を占めることもある。[2]
両生類
両生類の皮膚は、測定可能なすべての種において呼吸の主要な部位である。[2]肺を持たないサンショウウオ（プレトドン科）は、肺呼吸のみを行うが、サンショウウオの中では最大の科である。カエルや他の両生類では、皮膚呼吸が低温時の主な呼吸法である可能性がある。[3]
皮膚呼吸をする両生類の中には、呼吸速度を上げるために皮膚のひだが大きく開いているものもいる。例としては、ヘルベンダーサンショウウオやチチカカ湖の水ガエルなどがある。[2]ヘルベンダーの皮膚呼吸は、酸素摂取量と二酸化炭素排出量の90%以上を占めている。[4]
爬虫類
爬虫類は鱗で覆われているため、皮膚呼吸はほとんどできませんが、鱗の間や鱗が薄い部分の間でガス交換が行われることがあります。カメの中には、水中での冬眠中に総排出口周辺の腸管呼吸から皮膚呼吸に頼っている種もいます。[4]
一部のウミヘビでは、皮膚呼吸が総酸素摂取量の最大30％を占め、潜水時に重要となります。潜水時には血液が肺から皮膚の毛細血管に送られ、場合によっては皮膚がピンク色に変色します。[2]
哺乳類
哺乳類は内温動物（「温血動物」）であり、外温動物（「冷血動物」）よりも代謝要求が高く、皮膚は他の脊椎動物よりも厚く不浸透性であるため、皮膚が主なガス交換源となることはない。しかし、少量の呼吸は行われることがあり、コウモリでは、高度に血管が発達した翼が二酸化炭素排出の最大12％を占める可能性がある。[4]人間や他のほとんどの哺乳類では、皮膚呼吸はわずか1～2％を占める。[4] [2]新生児の有袋類では、はるかに多くの呼吸が皮膚を通じて行われる。ジュリアクリーク・ダナートでは、新生児は非常に小さく、ガス交換の95％が皮膚を通じて行われる。[5]
参照
参考文献
- ^ Tattersall, Glenn J. (2007)、Aird, William C. (編)、「両生類の皮膚呼吸」、内皮生物医学、ケンブリッジ：ケンブリッジ大学出版局、pp. 85–91、ISBN 978-0-521-85376-7、 2021-03-16取得
- ^ abcdef Feder, Martin E.; Burggren, Warren W. (1985). 「脊椎動物の皮膚ガス交換：設計、パターン、制御および影響」(PDF) .生物学レビュー. 60 (1): 1–45. doi :10.1111/j.1469-185X.1985.tb00416.x. PMID 3919777.
- ^ ジョンソン、ピーター H. レイヴン、ジョージ B. (2002)。「呼吸」。生物学 (第 6 版)。ボストン: マグロウヒル。pp. 1053-1070。ISBN 0073031208。
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ abcd Kardong, Kenneth V. (2002). 「呼吸器系」. 脊椎動物: 比較解剖学、機能、進化 (第 3 版). ボストン、マサチューセッツ州: McGraw-Hill. p. 403. ISBN 0072909560。
- ^ 皮膚ガス交換に焦点を当てた新生児有袋類の皮膚構造