こんにちは、アラフェネです。
今回は＜気嚢（きのう）＞の記事になります。
鳥を観察していると、なぜ長く飛べるのか、高く飛べるの疑問に思ったことはないでしょうか？
鳥類は、哺乳類が誕生する前の時代から、酸素が少ない環境下の中で、獲物を捕らえる際、複雑で様々な動きを行う際に呼吸器官を発達させ、酸素を効率よく取り込むことで生存能力を高めてきました。
鳥類は上空を飛ぶことに特化している関係上、呼吸器官の形やシステムなど、陸上の動物とは体のつくりがほとんど異なり、
特有の呼吸器官である＜気嚢（きのう）＞と呼ばれるものがあります。
では、その気嚢にはどんな呼吸システムがあるのでしょうか？
本記事では難しい単語を使わず、分かりやすい形で説明していきます。
ヒトのシステム
まず、本題に入る前に簡単にヒトの呼吸について見ていきます。
基本的に私たちは、外部にある酸素を吸って、気管支を通って肺の中に入り、毛細血管を介して二酸化炭素を交換し、吐くときに、二酸化炭素を排出します。
肺自体が動いていると思っている方が多いですが、肺は袋のようなもので、それ自体を動かすことはできません。
ヒトを含んだ多くの哺乳類は、＜横隔膜（おうかくまく）＞と呼ばれる筋肉が存在し、これを動かすことで、肺が連動し、しぼんだり膨らんだりすることで、ガス交換を行っています。
つまり、ヒトの呼吸は、吸うときは酸素、吐くときは二酸化炭素と別々にガス交換を行っています。
このような一連の呼吸の動作を一般的に＜外呼吸（がいこきゅう）＞と言われています。
鳥のシステム
鳥にもヒトと同じ肺というものが存在していますが、大きく違うのは、＜気嚢（きのう）＞と呼ばれる小さな袋が肺の周りについているのが最大の特徴で、いわゆる肺に付属するオプションと例えられば分かりやすいと思います。
気嚢には、更に前側についているものを＜前気嚢（ぜんきのう）＞、後ろ側についているものを＜後気嚢（こうきのう）＞に大きく分かれており、肺に常に新鮮な空気を血液中に効率よく流せるように特化しています。
また、先ほどの＜ヒト＞には＜横隔膜＞がありましたが、気嚢に自体に空気が入ると、膨らんだり、しぼんだりする機能があるため、鳥類には存在しません。
では、その気嚢のシステムの流れを、吸ったときと、吐いたとき、どのような動きになるのか見ていきたいと思います。
図では、新しい空気（酸素）を赤文字（赤いやじるし）、古い空気（二酸化炭素）を青文字（青いやじるし）で示します。
〇吸ったとき
まず、吸った時ですが、吸った酸素（新しい空気）が、肺と後気嚢に入りストックされ、肺でガス交換が行われた二酸化炭素（古い空気）①が前気嚢に送られます。
このとき、空気が前気嚢に逆流しないように、気管の弁は上向きになります。
〇吐いたとき
吐いたときに、後気嚢にストックした酸素（新しい空気）が肺を通して、ガス交換が行われ、再び二酸化炭素（古い空気）②前気嚢に入りますが、先ほどの吸ったときに入っていた二酸化炭素（古い空気）①が外部に放出されます。
この時に途中にある弁は下向きになっています。
つまり、呼吸器のシステムが人と大きく異なるのは、吸ったときも吐いたときも常に肺に酸素を送り込んでいる部分と言えます。
この高性能な呼吸器システムおかげで、長距離飛行や激しい羽ばたきを行えたり、低酸素空域での飛行を可能にしていると言えます。
特に世界中を渡りを行う鳥類はより発達しています。
画期的なシステムだが・・・
この鳥類独自に持つ、画期的な呼吸システムですが、メリットとデメリットが存在します。
〇メリット
横隔膜を使った呼吸よりも酸素を多く、効率よく取り入れることができる為、酸素が少ない高度1万ｍ上空でも飛行を行うことが可能です。
また、多くの気嚢が分散されている為、体の軽さを一定に保つことができ、羽ばたきによって生まれた体内の熱を逃がす機能も持ち合わせています。
そのため、結果的に渡りなどで長距離を飛行することが可能となっています。
〇デメリット
鳥の臓器はできるだけ、小型で軽量化されて進化していますが、臓器全体で大きさや重量では肺や気嚢が大きく占めています。
その為、呼吸器官に疾患がおこると、他の各臓器に重大な疾病のリスクが伴います。
恐竜の時代にはすでに気嚢は存在していた！？
はるか昔、恐竜類が繁栄していたころ、すでに一部の恐竜では気嚢と呼ばれる呼吸器官があったとされており、恐竜類から鳥類に進化したことを裏付ける大きな証拠の一つとされています。
しかし、気嚢を持っている恐竜は、すべての種に備えているわけではなく、中期ジュラ紀に反映した、竜盤類である、獣脚類（ティラノサウルスなど）や竜脚形類（アンキロサウルスなど）など一部の種のみで、装盾類、周飾頭類、鳥脚類には備えていません。
＜デイノニクス＞の背骨
これを裏付けたのは、前期白亜紀に反映していたとされた＜デイノニクス＞の骨にはいくつもの穴が確認されており、その穴は空気を出入りを行うものとされることから、内部にも気嚢と呼ばれるものが入り込んでいたと推定することができます。
なぜ、気嚢を持つようになったかは、現在のところ明確なものがわかっていませんが、
・当時の地球環境が酸素濃度が今よりも低く効率よく、酸素を取り込む必要があったのではないか？
・大型種の活動や俊敏な動きを行う種が効率よく酸素を取り込めるようになったのではないか？
・気嚢を持つことで体の重心がさがり、多彩な動きを行うためではないか？
など、様々な説が唱えられています。
トリビア
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