水の中にいる生き物を見て、「魚と同じで、水に溶けた酸素をえらから取り込む」と考えていませんか。蚊の幼虫であるボウフラの多くは、水面へ体の一部を出して空気を取り込みます。水中で生活するという情報だけでは、呼吸の方法は決まりません。
生き物の仕組みを考えるとき、すむ場所から働きを推測するのは出発点になります。ただ、その推測を答えにする前に、体のどこが何に触れているのかを観察します。ボウフラなら、水面近くにぶら下がる姿勢と、尾の側にある呼吸管が手がかりです。
空気への出口を水面につなぐ
呼吸管をもつ種類の幼虫は、その先を水面へ出して空気を取り入れます。頭の側が水の中にあっても、呼吸の入口まで水中にあるとは限りません。水面の線を図に引いてから、管の先端を確認すると分かりやすくなります。
ただし、蚊の幼虫が全て同じ長い呼吸管をもつわけではありません。ハマダラカの仲間では長い呼吸管がなく、水面にほぼ平行な姿勢をとります。「管が見えないから空気呼吸ではない」と決めつけるのも早すぎます。本稿の図と計算では、呼吸管をもつ種類に範囲を限定します。
図の矢印は空気から呼吸管へ向かう経路です。口へ水を吸い込んで、そこから酸素を取り出す図ではありません。魚のえらを描いた図と比べる場合は、酸素がもともと空気中にあるのか、水に溶けているのかを、矢印の出発点で区別してください。
浮かび上がる回数は、そのまま呼吸量ではない
五分間に水面へ十回上がった個体と、五回上がった個体がいたとします。前者が二倍の酸素を取り込んだとは、回数だけでは言えません。一回の滞在時間や取り込む量が違うかもしれないからです。回数、時間、酸素の量という三つの指標を混同しないようにします。
観察で水面にいる時間が長くても、それが全て呼吸に使われた時間だと確定するには追加の根拠が要ります。位置の記録は位置の記録として扱います。行動の意味を考えることは大切ですが、測っていない量まで測定したかのように書かないことが、記録を読む問題の基本です。
水の温度、個体の成長段階、水面への近づきやすさが違えば、行動の比較にも影響します。また、ボウフラはさなぎを経て成虫になります。幼虫の姿勢をそのまま成虫の呼吸や生活場所へ当てはめることはできません。資料の見出しに幼虫、さなぎ、成虫のどれが書かれているかも確認しましょう。
実物を増やしたり、水面を油などでふさいだりする実験は本稿では行いません。蚊を繁殖させず、公開された映像や図を使って経路を考えます。身近な観察でも、調べたいことに必要な方法を選ぶのであって、生き物へ負担をかける操作が必須というわけではありません。
映像を止めて一枚の画面にするときも、呼吸管の細い先端が水面と重なって見えなくなる場合があります。一本の線が省略された教材図を、器官が存在しない証拠にしてはいけません。拡大図や説明のラベルを読み、確認できた部分と見えない部分を区別します。水中に潜った瞬間の一枚と、水面に戻ったときの一枚を並べれば、静止画だけでは気づきにくい、外の空気との接点を追うことができます。
例題1：観察時間をそろえる
呼吸管をもつ幼虫の架空の映像記録です。Aは四分間に水面へ八回、Bは六分間に九回移動しました。観察一分あたりの回数はどちらが多いですか。また、酸素を多く取り込んだ方も決められますか。映像中の移動は全て数えられたものとします。
答え・解説： Aは8÷4＝2回、Bは9÷6＝1.5回なので、時間あたりの回数はAが多くなります。しかし酸素の取り込み量は決まりません。一回ごとの量や水面での滞在時間を測っていないからです。総回数だけならBが多いので、比べる単位をそろえたかどうかによって、答える問い自体が変わっています。
例題2：水面の線をまたぐのはどこ？
ある幼虫の図には、頭と腹部が水中にあり、尾の側の呼吸管の先だけが空気に触れる様子が示されています。「体の大部分が水中なので、水に溶けた酸素をえらから取り込む」という説明を、この図から支持できますか。資料には、この管を通じて空気を取り込むと書かれています。
答え・解説： 支持できません。図と資料が示す経路は、空気から呼吸管へ向かうものです。体の大部分の位置ではなく、酸素を取り入れる入口の位置が判断に必要です。説明を書き直すなら「水中で暮らすが、呼吸管の先を水面に出して空気を取り込む」となります。暮らす場所と呼吸の供給源を一文の中で分けるのがポイントです。
生き物の図を見たら、名前を答える前に、どの器官が外の何とつながっているかをたどってみてください。同じ水辺にすんでいても、そのつながり方は異なります。分類の知識と、図の矢印を読む力を組み合わせると、初めて見る生き物の資料にも対応しやすくなります。
魚が利用する水に溶けた酸素と、昆虫の成長段階が、比較の手がかりになります。