キャリアの制約とは、 2つの肺を持ち、移動中に体を横に曲げる空気呼吸脊椎動物は、横に曲げることで片方の肺が膨張し、もう片方の肺が圧縮され、古い空気が完全に排出されずに新鮮な空気のためのスペースが確保されずに、肺から肺へと古い空気が移動するため、移動と呼吸を同時に行うことが困難であるという観察に基づくものである。[1]
これは、1987年にこの問題に関する観察を書いたデビッド・R・キャリアーにちなんで、イギリスの古生物学者リチャード・コーエンによって命名されました。[2] [3] [4]
結果
ほとんどのトカゲは、息継ぎのために長い休止を挟みながら、短い間隔で動きます。[要出典]
三畳紀後期頃、キャリア制約を持つ動物は、より効率的な歩行を進化させた二足歩行種によって捕食された。[要出典]
ソリューション
回避策
ほとんどのヘビは肺が 1 つしかないため、キャリアの制約は適用されません。
オオトカゲは喉と口底の骨と筋肉を使って喉頭ポンプで空気を飲み込むことでスタミナを高めている。[5]
他のトカゲ類、主にアガマ科のトカゲは、走る際に二足歩行を採用し、横への屈曲を避けています。現代のトカゲにおける二足歩行はまれですが、呼吸を止めずに走る効果的な方法であり、活発な獲物を捕らえたり、捕食者から逃れたりするのに有利です。
ワニ類は、四肢をより直立させた姿勢で「ハイウォーク」を行い、横方向への屈曲を最小限に抑えることで長距離を移動します。しかし、ワニ類は限られた二足歩行能力しか持たない直立歩行者から進化したため、これは単に過去の行動の名残であり、この困難を克服するための特別な適応ではない可能性があります。ユタ大学のトッド・J・ウリオナは、肋骨換気が直立姿勢による制約の克服に役立った可能性があるという仮説を立てました。 [6]
制約を回避する
鳥類は直立した四肢と剛体を持つため、移動時に横に曲がることはありません。さらに、多くの鳥類は腰を振る際に両肺を同時にポンプする機構を備えています。[要出典]
ほとんどの哺乳類は直立した四肢と柔軟な体格を持ち、素早く動く際には体を垂直方向に曲げます。これにより両肺が同時に膨張または収縮し、呼吸を助けます。[要出典]
反証
上記のモデルとは対照的に、トカゲは運動中でも好気性範囲を超えて呼吸を維持し、動脈血は十分に酸素化された状態を保っています。[7]
大衆文化において
古生物学者のリチャード・コーウェンはキャリアーの法則を説明して称賛するリメリックを書いた。 [3]
爬虫類にとっての楽しみは、
一日中太陽を浴びることだ。 キャリアーが発見した
生理的障壁は、 走ると呼吸ができなくなることを教えてくれる。
参照
参考文献
- ^ Carrier, DR (1987). 「四肢動物の運動スタミナの進化：機械的制約の回避」. Paleobiology . 13 (3): 326– 341. doi :10.1017/s0094837300008903. S2CID 83722453.
- ^ Cowen, Richard (1996). 「水生呼吸脊椎動物の運動と呼吸」. Jablonski, David他編. 『進化古生物学』. シカゴ: シカゴ大学出版局. p. 337+. ISBN 0-226-38911-1。
- ^ ab Cowen, Richard (2003). 「呼吸、代謝、そして移動」. Richard Cowen,カリフォルニア大学デービス校. オリジナルより2014年10月21日アーカイブ. 2014年10月21日閲覧.
動物が歩行中であれば、歩幅の合間に呼吸することはできるかもしれないが、大の字で
歩く
脊椎動物は、走りながら呼吸することはできない
。この問題を「キャリアの制約」と呼ぶことにする。
- ^ Shipman, Pat (2008年1月). "Freed to Fly Again". American Scientist 96 ( 1). Research Triangle Park: Sigma Xi: 20. doi :10.1511/2008.69.20. 2016年3月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年10月21日閲覧。
キャリアの制約は、ソルトレイクシティのユタ大学のデイビッド・R・キャリアにちなんで名付けられました。彼は、トカゲの典型的な大の字型の歩行が、走ったり歩いたりする際に呼吸能力を制限することを観察しました。
- ^ サマーズ、アダム (2003). 「モニターマラソン」.自然史. 112 (5): 32. 2014年10月21日閲覧。[永久リンク切れ]
- ^ ウリオナ、トッド・J. (2008). ワニ横隔膜の機能. ISBN 9780549977285. 2014年10月21日閲覧。
- ^ ベネット、アルバート・F. (1994). 「爬虫類の運動パフォーマンス」(PDF) . ジョーンズ、ジェームズ・H.、コーネリアス、チャールズ・E.、マーシャク、RR (編).比較脊椎動物の運動生理学：系統的適応. 獣医学と比較医学の進歩. 第38B巻. ニューヨーク: アカデミック・プレス. pp. 113– 138. ISBN 0120392399. 2010年6月10日にオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年12月3日閲覧。
