高校受験の理科 動物の分類—背骨と体の特徴を手掛かりに分類の根拠を述べる｜武蔵野個別指導塾

背骨や呼吸、子育てを手掛かりに、水中の動物も見分けるのが動物分類です。

よくあるのは、水中で見かける動物を、中学生がまとめて魚類にしてしまう場面です。魚のような形で泳ぐイルカも、水中にいるイカも、住む場所だけでは仲間を決められません。背骨があるか、何で呼吸するか、体がどのようにつくられているかを順に調べると、見かけに引っぱられずに理由を述べられます。ここでは脊椎動物と、そのほかの動物のうち節足動物・軟体動物を扱います。

分類の問題で見たい手掛かり

動物の分類では、名前を覚えて選ぶ問題に加え、観察した特徴から仲間を選ぶ問題が出ます。例えば「背骨がある」「肺で呼吸する」という情報を見て、どの範囲まで絞れるかを考えます。肺という手掛かりだけでは、哺乳類・鳥類・ハチュウ類などの区別はまだできません。別の条件を重ねて判断します。

もう1つの型は、分類の基準を説明する問題です。複数の動物を2組に分けた図を見て、「この分け方にはどんな特徴を使ったか」と問われます。片側に共通する特徴が、もう片側にはないことまで調べてから言葉にします。住む場所に共通点があっても、体のつくりを基準にした分類とは一致しない場合があります。

さらに、誤った分類を直し、なぜ直したかを書く問題もあります。「水中で生活するから魚類」とする答えなら、水中という場所以外の特徴に目を向けます。分類名と根拠を別々に暗記せず、「どの特徴を使って、どこで分けたか」を言えるようにすることが目標です。

背骨から体のつくりへ

図1のように、最初に背骨の有無を手掛かりにします。背骨をもつ動物を脊椎動物、背骨をもたない動物を無脊椎動物といいます。無脊椎動物という大きな集まりの中に、節足動物や軟体動物があります。背骨がない動物を見たとき、必ずその2つのどちらかに入ると決めつけることはできません。

脊椎動物の代表的な5つの仲間は、魚類、両生類、ハチュウ類、鳥類、哺乳類です。それぞれに代表的な特徴があります。魚類はえらで呼吸し、多くは水中に卵を産みます。両生類は子のときにえらで呼吸し、成長すると肺や皮膚で呼吸するものが多く、水中に殻のない卵を産みます。カエルは成長に伴う呼吸の変化を考える例です。

ハチュウ類は肺で呼吸し、多くは陸上に殻のある卵を産みます。体表は乾いたうろこなどでおおわれています。鳥類も肺で呼吸し、殻のある卵を産み、体表に羽毛があります。哺乳類は肺で呼吸し、母親の乳で子を育てます。多くは胎生で、親の体内である程度育った子を産みます。ここでの「多くは」は特徴の整理であり、例外を含めた全種の判定を1つの特徴に任せる意味ではありません。

脊椎動物の体温にも目を向けます。鳥類と哺乳類は、周囲の温度が変わっても体温を比較的一定に保つ恒温動物です。魚類・両生類・ハチュウ類は、一般に周囲の温度に伴って体温が変わる変温動物です。ただし、体温が一定という情報だけでは鳥類と哺乳類は分けられません。羽毛や乳で育てるという別の特徴が必要です。

一方、節足動物には、体やあしに節があり、体の表面がかたい外骨格でおおわれるという特徴があります。昆虫類や甲殻類はその仲間です。外骨格は体を支え、内側を守ります。外骨格は体とともに大きく伸びないため、成長の際には脱皮します。体の外にかたいものがあるという点だけで判定せず、節のあるあしも合わせて見ます。

軟体動物は、内臓を包む外とう膜をもち、筋肉からなる足をもつ仲間です。貝殻をもつものもいますが、殻の有無だけで判断するのは十分ではありません。外とう膜や足のつくりに注目します。節足動物の外骨格と、軟体動物の外とう膜は同じものではありません。図1の枝は分類の入口を示したもので、動物の全種類を並べた一覧ではありません。

基本例題：観察カードをたどる

次のA〜Dは、動物の特徴をまとめた自作の観察カードです。数値は使いません。それぞれを魚類、両生類、鳥類、哺乳類から選び、記号順に分類名を答えてください。また、Dが魚類ではない理由を、呼吸と子育ての特徴を使って1文で書いてください。カードに書いた特徴は、その動物についての条件です。

図2のように、4枚とも背骨があるので、まず脊椎動物の仲間です。その先を、カードごとに異なる特徴でたどります。図の線は判断の順序を表し、動物の体の形を表したものではありません。

Aはえらで呼吸し、水中に卵を産むので魚類です。水中の卵という条件とえらによる呼吸を組み合わせると、両生類の子と混同しにくくなります。Bは成長に伴って呼吸に使う器官が変わるので両生類です。Bの子のときの情報だけで魚類と決めず、成長後の情報まで読みます。

Cは羽毛があり、殻のある卵を産むので鳥類です。殻のある卵という条件だけではハチュウ類の多くも当てはまるため、羽毛を決め手にします。Dは肺で呼吸し、乳で子を育てるので哺乳類です。肺だけでは他の脊椎動物も含むため、乳で育てるという条件を続けて使います。

答えはAが魚類、Bが両生類、Cが鳥類、Dが哺乳類です。Dが魚類でない理由の例は「肺で呼吸し、母親の乳で子を育てるから」です。答えをカードに戻すと、Aはえらと水中の卵、Bは成長前後の呼吸、Cは羽毛と殻のある卵、Dは肺と乳に対応します。条件に書かれていない生活場所を勝手に加える必要はありません。

この問題に途中式はありませんが、途中の判断を省かないことは計算問題と同じです。「背骨がある」から大きな仲間を選び、次に「羽毛がある」などの条件で小さな仲間を選ぶ、と順序を言葉で残します。1つの条件が複数の仲間に共通するときは、その段階で答えを確定しません。

少し難しい例題：分け方の基準を逆に探す

次の4種類を、条件の表に従って2組に分けました。この表は自作の整理であり、それぞれに示した特徴を問題の条件とします。組Xがエビとバッタ、組Yがアサリとイカです。XとYを分けた体の特徴を、Xに共通する特徴とYに共通する特徴をそれぞれ使って1文で述べてください。場所や移動の速さは基準にしません。

答えの例は「Xは体やあしに節があり外骨格をもち、Yは外とう膜をもつという特徴で分けた」です。Xのエビとバッタはいずれも節足動物、Yのアサリとイカはいずれも軟体動物です。表へ戻すと、Xの2行には節と外骨格があり、Yの2行には外とう膜があります。条件と分類の両方が対応しています。

ここでの分かれ目は、住む場所と体のつくりのどちらを基準にするかです。エビとイカは水中で生活するという共通点をもちますが、表の組分けでは別の組です。一方、エビとバッタは生活する場所が違っても、節と外骨格の特徴で同じ組になります。両方の組に混じる特徴を、組を分ける根拠にはできません。

表に「外とう膜がある」と示されていても、その膜が外骨格と同じだと読み替えてはいけません。また、貝殻が見えるかどうかだけでイカを除くと、表の外とう膜の条件を見落とします。名前を知っていても、解答前に全行をたどり、基準が本当に各行と合うか確かめてください。

誤答を手掛かりに直す

図3のように、イルカについて「水中で泳ぐから魚類」と答えたとします。水中で生活することは観察の情報ですが、魚類を特定する根拠にはなりません。イルカは肺で呼吸し、母親の乳で子を育てる哺乳類です。水面に上がって呼吸する様子と、乳で育てる特徴を結び付けると、住む場所による思い込みを修正できます。

直した答えの例は「イルカは肺で呼吸し、母親の乳で子を育てるので哺乳類です」です。「肺があるから魚類ではない」だけでは、哺乳類と決める手掛かりが足りません。どの仲間に入るかまで問われたら、乳で育てることも書きます。泳ぐ形が似ていることと、分類上の仲間が同じことは別の判断です。

別の誤りとして、カエルの子がえらで呼吸することから、カエルを魚類にする答えがあります。子の特徴は正しく読めていますが、成長後の呼吸を見落としています。問題に成長後の情報があればそこまで読み、両生類と直します。逆に、えらという情報しか与えられない場合は、それだけで魚類と確定できるかを考える必要があります。

また「殻があるので節足動物」とすると、貝殻をもつ軟体動物を混ぜてしまいます。節足動物では外骨格に加えて体やあしの節を確認します。見えた特徴を一度書き出し、それがどの分類の条件に当たるか照合すると、名前だけを当てる練習から一歩進めます。

自分で分類を説明する練習

次の4問は自作です。特徴は各問題の条件として読み、答えは分類名や指定された特徴を言葉で書いてください。問をまとめて解いてから、その下の解答で根拠まで照合します。

問1

動物Pは背骨があり、肺で呼吸し、体表に乾いたうろこがあり、陸上に殻のある卵を産みます。Pの分類名を1つ答え、肺以外の条件を1つ使って理由を1文で述べてください。

問2

動物Qは背骨をもたず、体とあしに節があり、体の表面を外骨格がおおっています。Qの分類名を1つ答えてください。また、外骨格がある動物の成長に伴って見られる現象を1語で答えてください。

問3

動物Rは背骨をもたず、外とう膜をもちます。Rは殻をもつ姿では示されていません。Rを軟体動物、節足動物のどちらに分類するか答え、その理由を与えられた条件から1文で述べてください。

問4

サケ、ハト、ヒトを、それぞれ魚類、鳥類、哺乳類として考えます。ハトとヒトを同じ組、サケを別の組に分けるとき、3種類に共通する背骨以外の特徴で、分ける基準を1つ答えてください。さらに、この基準だけでハトとヒトを互いに区別できるか、「できる」か「できない」で答えてください。

練習の答えと照合

問1の答え

Pはハチュウ類です。理由の例は「体表に乾いたうろこがあり、陸上に殻のある卵を産むから」です。肺で呼吸することは鳥類や哺乳類にも共通するため、それだけで決めません。答えを条件に戻すと、ハチュウ類の特徴として、肺に加えて体表と卵の条件が合います。卵に殻があるという条件だけでも鳥類と分けられないので、うろこを合わせて読みます。

問2の答え

Qは節足動物で、現象は脱皮です。背骨をもたないことから無脊椎動物の範囲を考え、節のある体やあしと外骨格から節足動物に進みます。外骨格が体の成長に合わせて伸びないため、古い外骨格を脱いで成長します。問題に戻して、節と外骨格の両方を答えの根拠として指させるか確かめます。

問3の答え

Rは軟体動物です。理由の例は「外とう膜をもつという条件があるから」です。殻が見えないことを理由に軟体動物を除くのではなく、与えられた外とう膜の条件を使います。答えを問題に戻すと、背骨がないことと外とう膜をもつことの両方に合います。節足動物に特有の体やあしの節、外骨格があるという条件は与えられていません。

問4の答え

基準の例は「体温を周囲の温度が変わっても比較的一定に保つか」です。ハトとヒトは恒温動物で、サケは変温動物です。ハトとヒトを互いに区別することは「できない」が答えです。問題の3種類に基準を戻すと、ハトとヒトは同じ側、サケは別の側に入り、指定された組分けになります。鳥類と哺乳類を区別したければ、羽毛や乳で子を育てることなど、別の基準を加えます。

手元に残す要点

• 背骨の有無を入口にし、その先の特徴を重ねます。
• 脊椎動物は呼吸、体表、卵や子育てなどを比べます。
• 節足動物は節と外骨格、軟体動物は外とう膜に注目します。
• 住む場所や見た目が似ていても、同じ仲間とは限りません。

どこで判断が止まるか

お子さまが分類名を答えられないときは、すぐに名前を教える前に、図1のどの枝まで説明できるかを聞いてみてください。背骨の有無は言えるのに、その先で止まるなら、呼吸や体表の情報を使って仲間を絞る練習が役立ちます。図2では、肺という条件が複数の仲間に共通することを言えるかも確かめられます。

個別指導では、答えた名前に印を付けるだけでなく、根拠に使ったカードの言葉を指して説明してもらいます。図3のイルカを魚類とした場合は、水中という情報を消すのではなく、それだけでは分類が決まらないと確かめます。分類名と観察した特徴を結ぶ道筋が見えれば、初めて見る動物でも条件を落ち着いて読み進められます。