中学校理科 第2分野/動物の生活と仕組み

五感(ごかん)とは、動物が外界の情報を感じ取るための感覚です。五感には、視覚、聴覚、嗅覚、味覚、触覚の5つがある。それぞれの感覚器官によって、外界の情報を捉えて、神経を介して脳に伝え、認識している。
感覚器官(かんかく きかん)とは、五感の情報を受け取り、神経信号に変換する器官である。五感には、目、耳、鼻、舌など、それぞれ特有の感覚器官がある。 なお、皮ふ(ひふ、皮膚)も、感覚器官にふくめ、暖かさ・冷たさ・圧力・痛さの刺激を受け取る。
感覚器官には感覚神経がつながっており、感覚神経は、脳や せきずい(脊髄) へととながっている。
感覚器官が刺激を受けると、感覚神経に電気的な信号が発生し、そして感覚神経をその電気的な信号が通って、脳に信号が伝わることにより、脳が感覚として認識します。
眼でとらえる光の感覚を視覚(しかく、vision)と呼ぶ。
眼は、前部の表面に角膜(かくまく、cornea)がある。角膜は水晶体を保護している。角膜の内側には、
虹彩(こうさい、iris)の働きにより、瞳の大きさが変わる。 虹彩によって、レンズ(水晶体)に入る光の量を調節している。
そして、レンズ(水晶体)を通った光が網膜(もうまく、retina)の上に像を結ぶ。
ヒトの目は、顔の正面に2つあるので、前方の物を立体的に見たり、物との距離を正確にとらえたりするのに適している。
水晶体と網膜の間は、(けっして空洞ではなく)、眼球がつまっている。

耳で受け取る音の感覚を聴覚(ちょうかく、hearing)という。
音は空気の振動なので、鼓膜(こまく)でその振動をとらえる事により、耳では音を検出している。
耳の奥に鼓膜があり、鼓膜に届いた振動によって、耳小骨(じしょうこつ、ossicle)に伝わり、蝸牛殻(かぎゅうかく)に伝えられる。
そして、うずまき管に音の刺激を受け取る細胞があり、音の感覚として神経を通って脳に伝えられ、最終的に脳が音を感じる。
耳は、顔の左右1つずつにあるので、音の来る方向を知ることができる。

鼻でかぐ、においの感覚を嗅覚(きゅうかく、olfaction)と呼ぶ。
鼻の奥に、においを感じる感覚細胞があります。この細胞に物質がつくことで、においの刺激を受け取ります。そして、その鼻の奥の感覚細胞は、感覚神経につながっています。

(※ 範囲外 :) 味覚で感じる味は後述のように5種類だが、しかし嗅覚(きゅうかく)のほうは臭い物質は数十万種類にもなる。
舌(した)で感じる味の感覚を味覚(みかく、gustation)と呼ぶ。
舌には、味を感じ取れる感覚細胞が多くある。
(※ 中学理科の範囲外: )ヒトの味覚には、甘味(あまみ、もしくは"かんみ")、塩味(えんみ)、苦味(にがみ)、酸味(さんみ)、うま味(うまみ) の5つがある。(※ 家庭科で習うかも?)

ものをさわった、さわられた等の接触(せっしょく)の感覚のことを触覚(しょっかく)と呼ぶ。
人間の場合、皮膚で触覚が発達している。
また、皮膚は触覚のほかに、温度の感覚、痛みの感覚、重さの感覚も感じる(※ 学校図書の検定教科書に記述あり)。


神経系(しんけいけい)は、まわりの世界を認識(にんしき)する役割(やくわり)があり、脳(のう)や神経(しんけい)や五感(視覚「しかく」、聴覚「ちょうかく」、触覚「しょっかく」、味覚「みかく」、嗅覚「きゅうかく」)が、はたらいています。
脊髄と脳が中枢神経(ちゅうすうしんけい)であり、中枢神経では末端から来る刺激の処理が行われる。ほかの神経は末しょう神経(まっしょうしんけい)である。
運動神経や、眼や鼻など感覚器官の感覚神経は末しょう神経である。末しょう神経では、刺激の伝達が行われている。
筋肉にも、神経がつながっています。筋肉につながらている神経は、筋肉を動かすために脳から送られた信号を連絡するためのものです。
この、筋肉を動かすための神経のことを運動神経と言います。
脳やせきずいを基準として考えれば、
運動神経は、脳やせきずい などの中枢から出された命令を、筋肉まで運ぶのが役目です。

刺激(しげき)は、神経(しんけい)を通って、脳に伝わり、それが感覚になる。 詳しくは、感覚器官→感覚神経→脊髄→脳→脊髄→運動神経→運動器官→反応

ヒトの神経は、多くの神経細胞(しんけい さいぼう)で出来ている。(※ 学校図書の検定教科書の本文で「神経細胞」の用語あり。中学範囲です。)
脳や せきずい も、神経細胞が多く集まって出来ており、電気的なさまざまな信号を発して、処理がされています。


熱いものを触ったときに、無意識に手をひっこめたりする反応のように、意識しなくても起こる反応を、反射(はんしゃ)という。
反射では、信号は脳を通らず、脊髄(せきずい)だけを通っている。
反射での反応の命令には、脳は関わっていない。信号の伝わる経路が短く、脳の判断時間も無いので、すばやく反応が行われる。そのため、危険から、とっさに身を守るのに、反射は都合が良い。
このように、脳を経由しない反射のことを、せきずいが経由されるので、せきずい反射 と言う。


暗いところから明るいところになったとき、 人間では、じつは瞳(ひとみ)の大きさが調節されます。(※ 学校図書の教科書に記述あり。)
(人間ではないですが、ネコの瞳が分かりやすいかもしれません。)
この瞳の調節も、無意識に行われるので、販社として分類される場合もあります。(※ 学校図書の教科書で、煩瑣yの単元で紹介している。)

私達の体は骨格によって支えられています。骨は人体の中で最も堅固な部位の一つです。
脳をまもっている、あたまの大きな骨です。 目が入るためのすきまが、あります。 鼻(はな)が通るためのすきまが、あります。
セキツイ(脊椎)とは、背中(せなか)のまんなかにある、首の背中がわから、腰(こし)のあたりまでのびている、一本の長い骨の集まりです。いわゆる「背骨」(せぼね)のことです。 背骨のある動物(どうぶつ)を セキツイ動物(vertebrate) といいます。わたしたち人間も、セキツイ動物です。
ろっ骨(rib)は、胸のあたりにある、かごのような、骨です。ろっ骨は、心臓(しんぞう)と、肺(はい、lung)を、まもっています。
腸(ちょう)などの内臓をまもっている。腸(ちょう)とは、食事(しょくじ)で食べた栄養(えいよう)を体に取りこむ場所です。
筋肉の大部分はタンパク質で出来ています。
骨をうごかすための筋肉は、筋肉のはじっこが、両方(りょうほう)とも、骨についています。このような、骨をうごかすための筋肉を 骨格筋(こっかくきん、英: skeletal muscle)といいます。
骨格筋(こっかくきん)の両はじの、骨についているぶぶんを けん(腱、tendon) といいます。
この骨格筋が、ちぢんだり、ゆるんで元(もと)の長さにもどることで、骨をうごかします。 このしくみで、骨をうごかせるためには、こっかくきんは、両はじが、べつべつの骨に、ついていなければいけません。

関節(かんせつ、joint)は2つの骨(ほね)から成り立ちますが、そのうちのいっぽうは先が丸いです。もういっぽうは骨のさきが、やや くぼんでいます。このようにして、うまく組み合わさるようになっています。骨(ほね)の先が丸く出っぱっているほうを関節頭(かんせつとう)といい、くぼんでいるほうの骨を関節窩(かんせつか)といいます。
関節(かんせつ)は、関節頭(かんせつとう)と関節(かんせつ)と関節窩(かんせつか)をつつんでいる関節包(かんせつほう)を持っています。関節包(かんせつほう)の内がわは滑膜(かつまく)と呼ばれる膜組織(まくそしき)であり、滑膜から滑液(かつえき)とよばれる液(えき)が分泌(ぶんぴつ)されて、その液が関節腔(かんせつくう)をみたしています。滑液(かつえき)にはすべるをよくする役目と、軟骨(なんこつ)に栄養をあたえる役目があります。 関節包(かんせつほう)のまわりには、靭帯(じんたい)があって、じょうぶにしています。

腕(うで)の、ひじのところで、腕をまげるための筋肉と、腕をのばすための筋肉は、べつべつの筋肉です。
もし、一つの筋肉しかなかったら、たとえば、腕を曲げるための筋肉しかなかったら、腕をのばすためには、腕をおろしたりしなければいけません。また、もしも、腕をのばすための筋肉が無いと、腕をのばしたままの恰好で、手をあげることが出来ません。 腕をのばすときには、腕を曲げるときにつかうほうの筋肉はゆるんでいます。 腕をのばすための筋肉がちぢむことで、腕はのびます。 曲げるための筋肉と、のばすための筋肉が、両方ともあることで、私たちたちは、すばやく体を動かせます。
足の筋肉では、ひざのところで足を曲げるための筋肉も、似たような仕組みになっています。
筋肉には、つくりが、2種類ある。平滑筋(へいかつきん、英:smooth muscle)と横紋筋(おうもんきん、英:striated muscle)です。
横紋筋は、骨格筋および心筋(しんきん)に付いている。心筋とは、心臓を動かしている筋肉である。 平滑筋は、内臓を動かすため。内臓に付いている、内臓筋(ないぞうきん)である。
骨格筋(skeletal striated muscle)と心筋(cardiac muscle)は、両方とも横紋筋だが、性質は大きく異なる。
骨格筋は、意思で動き、収縮が早いので急な運動にも適しているが、疲労しやすい。
心筋は、意思で動かず、疲労しない。
セキツイ動物とは、背骨や脊椎と呼ばれる骨格を持つ動物のことを指します。 セキツイ動物には、魚類、両生類、は虫類、鳥類、哺乳類などが含まれます。それぞれのグループは、独自の特徴を持っています。
例えば、 魚類は鱗で覆われた体を持ち、鰭を使って泳ぎます。 両生類は、水生の幼生期と陸生の成体期を持つことが特徴的です。 は虫類は、体表に鱗を持ち、卵を産むことができます。 鳥類は、羽毛やくちばしを持ち、飛ぶことができます。 哺乳類は、毛で覆われ、乳を与えることができます。 セキツイ動物は、内臓がよく発達しており、神経系も高度に進化しています。セキツイ動物は、陸上や海中、空中などの様々な環境に適応し、多様な形態や生態を持っています。 セキツイ動物は、地球上の生物の中でも非常に重要な存在です。私たち人間を含め、多くの生物がセキツイ動物として分類されています。 また、セキツイ動物は、食物連鎖の上位に位置し、生態系において重要な役割を果たしています。
無セキツイ動物とは、背骨がない動物のことを指します。私たちがよく知っている生き物の多くは、セキツイ動物であり、背骨を持っています。 しかし、無セキツイ動物には、ヒトデやイソギンチャク、カニやエビ、貝殻やイカ、昆虫やクモ、ミミズなど、多様な種類の生き物が含まれます。
魚類は、水中に生息するセキツイ動物の一群であり、水中での生活に適応した多くの特徴を持っています。カツオやメダカなどが魚類です。 魚類は、温度によって体温が変化する変温動物です。そのため、水温が変化することで体温が変わり、代謝や生理的な機能に影響を与えることがあります。一方で、魚類は環境温度に適応した体温調節能力を持っており、体内の酵素反応や代謝速度を調節して、生き残るために必要な体温を維持することができます。 魚類は、鰓を使って水中の酸素を摂取し、二酸化炭素を排出することで呼吸を行っています。鰓は、水を通して酸素を取り込み、血液に含まれるヘモグロビンと結合して酸素を運びます。一方、二酸化炭素は血液から鰓へと移動し、水中に排出されます。 魚類の皮膚は、水中で生活するために適応した構造を持っています。魚類の皮膚は多くの種に鱗があり非常に薄く、柔らかいため、水の抵抗を減らすことができます。 魚類は殆どの種が卵生です。雌が卵を産卵したあと雄が放精し水中で卵と精子が出会う体外受精です。 卵から孵化して稚魚となり、成長して成魚となるという過程があります。魚類の卵は、通常水中に産み落とされ、孵化するまでに数日から数週間を要します。孵化した稚魚は、自力で泳ぐことができ、自らの餌を捕食するようになります。成長につれて、稚魚は徐々に成魚に変化していきます。 サメの一部には胎生や卵胎生の種もいます。
両生類とは、カエルや参照雨をなどの動物のことです。カエルの幼生はオタマジャクシと呼ばれ水中で生活しています。 オタマジャクシは鰓を使って水中で呼吸します。成長すると、カエルになり、陸地で生活するようになります。カエルは肺を使って呼吸することができます。 このように、水中と陸上の両方で生活していることから両生類と呼びます。 両生類は卵生で、卵は寒天のような物質で覆われています。受精は体外で行われ、メスが体外に産卵すると、オスが卵に精子をかけることで受精が起こります。 両生類は変温動物で、体温を維持する仕組みがないため、水温や気温が変わると体温も変わります。また、体の表面は粘膜で覆われ、湿っています。
「は虫類」とは、トカゲ、ヘビ、カメ、ワニなどの動物のことを指します。 は虫類は、体温を一定に保つことができず、外部の温度に依存して体温を調節します。これを変温動物と呼びます。 は虫類の体は、頑丈で堅牢な鱗で覆われています。これは、身を守るための防御機構であり、乾燥した環境に適応するための進化的な特徴でもあります。 また、ヘビなどの一部のは虫類は、体を地面に密着させることで振動を感知し、獲物を探し出すことができます。 は虫類は、さまざまな種類があります。たとえば、トカゲにはヤモリ、イグアナ、カメレオンなどがあり、ヘビにはボア、コブラ、マングースなどがいます。 カメは、陸生種と水生種があります。ワニは、世界中の熱帯地域に生息し、大型で強力な動物です。 は虫類は、食物連鎖の上位に位置することが多いため、食物網において重要な役割を果たしています。 また、彼らは人間にとっても、ペットとして飼育されることがあります。 しかし、一部のは虫類は、毒を持っていたり、攻撃的な性格を持っているため、扱い方には注意が必要です。 は虫類は卵生で、子供を生むときには卵を産みます。卵には硬い殻があり、外敵から守ることができます。 受精は、雄の精子が雌の体内で卵子と出会うことで行われます。このような受精方法を体内受精といいます。
「鳥類」とは、私たちが一般的に「とり」と呼ぶ生き物のことです。 スズメ、ニワトリ、ハトなどがその例です。また、ペンギンも鳥類に分類されます。 鳥類は嘴を持ち、ほとんどは飛ぶことができます。 鳥類は哺乳類とは異なる呼吸構造を持っており、気管と気嚢を介して空気を循環させることで、より効率的に酸素を取り込み、二酸化炭素を排出します。この仕組みによって、鳥類は高い運動能力を発揮することができます。 鳥類は卵生であり、かたい殻に包まれた卵を親鳥が温め、世話します。卵から孵った後も、親鳥は子にエサを与え、世話をします。また、鳥類は恒温動物であり、外界の温度に関係なく体温をほぼ一定の範囲内に保つ仕組みを持っています。鳥類の体表面にはふつう羽毛が生えています。
哺乳類とは、母親が子どもに乳を与えて育てる動物のことを指します。 イヌ、ネコ、ウサギ、ウマ、サル、ウシなどが哺乳類に属します。 哺乳類は、体温を一定に保つことができる恒温動物で、内部の調節機構によって体温を調整します。 呼吸は肺で行い、空気は鼻や口から取り入れられ、気管を通って肺に入ります。 皮膚には体毛があり、保温や防御の役割を果たします。 哺乳類は胎生で、胎盤を通じて母体から栄養を得ます。胎盤によって胎児が守られるため、卵生の動物に比べてより発達した状態で生まれることができます。
草食動物と肉食動物の目の位置の違いには、それぞれの生態に合わせた理由がある。
草食動物は、肉食動物から狙われる危険があるため、側面に目を持っている。 側面にある目は、周囲の広い視野を確保することができ、肉食動物の動きを早く察知することができる。 これにより、草食動物は早期に危険を感じ、自分自身を守ることができる。
一方、肉食動物は、獲物を見つけるために前方に目を持っている。 前方にある目は、立体視による深度感を生み出すことができ、獲物の位置や距離を正確に把握することができる。 これにより、肉食動物は狩りの成功率を高めることができる。
草食動物と肉食動物の目の位置の違いは、それぞれの動物が生き残るために必要な適応である。

無セキツイ動物(むせきついどうぶつ、invertebrates)は、脊椎(せきつい;背骨(せぼね)のこと)を持たない動物分類群です。
無セキツイ動物には、節足動物(せっそくどうぶつ、arthropod)や軟体動物(なんたいどうぶつ、Mollusca)などがあります。
節足動物には、甲殻類(こうかくるい、crustaceans)、昆虫、クモなどが含まれます。
軟体動物には、タコやイカ、マイマイ(カタツムリ)などが含まれます。また、 無セキツイ動物はすべて、変温動物であるという特徴があります。
節足動物(せっそくどうぶつ)は、動物界の大きなグループの1つであり、多様な種類の節足動物が存在します。 このグループには、昆虫、クモ、サソリ、ザリガニ、エビ、カニなどが含まれます。
節足動物は、体を節(ふし;segment)に分け、各節に1対の脚を持つ特徴があります。 多くの節足動物は、硬い外骨格(がいこっかく;exoskeleton)を持ち、この外骨格は保護や筋肉の付着の役割を果たします。 また、節足動物は、気管呼吸系を持つことが一般的で、鰓呼吸(はいこきゅう)を行うものもいます。
昆虫は(こんちゅう)は、陸上生物の中でも最も多様性に富んだグループの一つであり、世界中に約100万種が存在します。昆虫は、体が3つの節からなる頭胸部と、10の節からなる腹部で構成されています。
昆虫は外骨格を持ち、その外骨格は保護や運動をサポートする役割を持っています。また、昆虫の足は非常に多様で、適応に応じて形態が変化することがあります。
昆虫は気管呼吸を行います。気管は、体内に分枝している管であり、体内に酸素を取り入れることができます。このため、昆虫は非常に高い代謝率を持ち、飛行や高速移動が可能となっています。
昆虫は通常、卵生生殖を行います。雄が精子を雌に送り込むことで、卵が受精し、幼虫が孵化します。幼虫はしばしば成体とは異なる形態を持ち、成長してから成体になります。ただし、一部の昆虫は卵生生殖ではなく、生きた仔を生んだり、単為生殖を行ったりすることがあります。
ザリガニやエビ、カニの場合
甲殻類(こうかくるい)は、節足動物に属する多様な種類の動物で、海や淡水、陸上に生息しています。
体は外骨格で覆われ、複数の節に分かれています。
甲殻類の呼吸は、鰓(えら)を用いて行われます。鰓は、水中の酸素を吸収することができます。一方、陸上に生息する甲殻類の多くは、気門を持っており、気中の酸素を吸収することができます。
多くの種類では、メスは卵を産み、オスが精子を放出して受精させます。また、一部の種類では単為生殖も行われます。
ダンゴムシは、陸上に生息する甲殻類の一種です。体は丸い形をしており、外骨格によって覆われています。 ダンゴムシは、擬気管(ぎきかん)と呼ばれる肺に類似した器官を持っており、気中の酸素を吸収することができます。 また、ダンゴムシは卵生で、オスがメスが交尾することで受精します。卵から孵化した幼虫は、脱皮を繰り返して成長します。
軟体動物(なんたい どうぶつ)は、軟らかい体を持つ多細胞動物の総称です。このグループには、貝類、マイマイ、イカやタコ、などがふくまれます。
貝類(かいるい)は、無脊椎動物の一群で、外殻を持ち、水中で生活するものや陸上に生息するものなど多様な種類が存在する。 呼吸に関しては、水生貝類は鰓(えら)を用いて酸素を取り入れる二酸化炭素を排出する「えら呼吸(branchial respiration)」をおこなう。 一方、陸生貝類は肺を持ち、肺呼吸(lung breathing)をおこなう。
体構造:貝類は二枚貝、巻貝、腹足類、頭足類などの分類群に分けられます。多くの貝類は、二枚の殻を持ち、その中に身を収めています。巻貝は螺旋状の殻を持ち、腹足類は単殻または螺旋状の殻を持ち、頭足類は殻を持たず、鰓脚類や軟体類などの形態を取ります。貝類の体の中心には消化管、神経系、循環器系、排泄器官があります。 呼吸:貝類の多くは、鰓を使って呼吸を行います。鰓は水中にある酸素を取り込み、二酸化炭素を排出します。鰓は、二枚貝の場合はマントル腔内にあり、腹足類や頭足類の場合は体の側面にある鰓室内にあります。 発生:貝類の多くは、卵生であり、水中で孵化します。孵化した幼生は、二枚貝の場合は浮遊生活を送り、巻貝や腹足類の場合は底生生活を始めます。成長するにつれ、貝殻が成長し、内部の身体がそれに合わせて変化します。成熟した貝は、種によっては繁殖行動を行い、卵を産みつけることで次世代を残します。

頭足類(とうそくるい) は、イカやタコなどを含む軟体動物の分類群である。 この分類群の特徴は、足が頭部から出ていることである。頭足類は、胴部が頭部よりも上にあり、内臓が胴部につまっている。 イカやタコは、えら呼吸を行い、卵生である。