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人間が生きられる上限酸素濃度を教えください。

人間は酸素濃度21%の地球に生きているが酸素濃度が35パーセントの石炭紀には生きることが出来なかったそうです。

また人間は18パーセント以下になると酸欠で死ぬそうです。

30パーセントだと生きられますか?

人間が生きられる上限酸素濃度を教えください。

あと石炭は二酸化炭素のはずなのになぜ石炭紀なのに酸素濃度が高いのですか?

A 回答 (7件)

問題は


「酸素濃度」
ではありません

大気中の酸素の
「分圧」
です

たとえば 高山病と言われる病態がありますが
なぜこういうものがあるのかと言うと
標高が高くなると 空気圧そのものが低くなる(空気が薄くなる と一般的には言います)

たとえ空気中の酸素の分圧が低地と同じでも 空気圧そのものが低いので 必然的に酸素の量が減る
からです

つまり 高い山であっても そこの酸素濃度が高くて 充分に酸素を取り入れられるのであるなら
高山病は起きません

似たようなことが言えるのは
たとえば加齢による間質性肺炎などの理由で 肺の80%程度が機能していない人たちです

こういう場合 常に酸素ボンベを持ち歩いて その酸素ボンベから純粋な酸素を肺に取り込んであげることでしか生きていくことができませんが
この場合はNo2の方もご指摘されているように 肺の中の酸素濃度は50%以上です

あと、宇宙開発の話をしておきます

米ソが競って宇宙開発にしのぎを削っていた時代の初期
アメリカが作ることができたロケットの推力はソ連のものの2割程度しかありませんでした

ロケットの推力に余裕があったソ連は 充分な量の空気を打ち上げることができましたが
アメリカの力ではそれが実現できなかったので
アメリカは 空気圧の3割くらいの圧力の純粋酸素をロケットに詰んで
アメリカの宇宙飛行士は その純粋酸素を吸って生きていました
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この回答へのお礼

みんなありがとう

お礼日時:2018/08/09 17:13

あまりにも火災による死亡事故が多く現在排除されてしまった高圧酸素室では純酸素10気圧に達する加圧が行われていました。

つまり空気中の酸素が20%だと仮定すると、その五十倍の濃度で酸素を供給していたことになります。高圧酸素室が無くなった理由の他の一つは末梢組織の酸素濃度が非侵襲的かつ逐時測定できるようになったことも大きいと思われます。
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> 人間は18パーセント以下になると酸欠で死ぬそうです。


18%程度では死にません。 
酸素濃度16%: 呼吸脈拍増、頭痛悪心、はきけ、集中力の低下
酸素濃度12%: 筋力低下、めまい、はきけ、体温上昇
酸素濃度10%: 顔面蒼白、意識不明、嘔吐、チアノーゼ
このような説明があります。ということは、「人間は18パーセント以下になると酸欠で死ぬ」のではないと言うことです。そもそも、このような説明自体もいい加減なものです。 標高4000m、5000mでは、高山病になる人は多いですが、たとえば、チベット高地(4,900m)にはホテル(絨布寺賓館)もあって、そこで働く従業員もいます。観光客はそこそこきます。
http://photo.pchome.com.tw/sereana/148368799687
この高地で生活している人と平地から来た人と、血中酸素濃度を測ったところ、双方にはほとんど差はなく、血中酸素濃度はともに低かったそうです。 要するに、海抜0mでの大気中酸素濃度の約半分の酸素濃度の高地でも、その環境になれていれば大丈夫ということでしょう。
http://www.okinawa.med.or.jp/old201402/activitie …

ならば、酸素濃度が高く30%という環境でも、なれていれば大丈夫と想像されます。
宇宙服内は純酸素で満たされていて、その環境を維持しているそうです(ただし、約0.3気圧の純酸素)http://iss.jaxa.jp/eva/eva0202.html
高濃度の酸素については、1891年に(James Leonard Corning 1855-1923)が高気圧酸素浴を脳脊髄障害に応用し、1921年以降、最初スペイン風邪の患者の治療のためなどに(Orville Cunningham)がカンザスに大型チェンバーを開発し、以後高血圧、糖尿病、梅病、ガンの治療を行います。1928年にはクリーブランドに高さ20m円形5階建ての高気圧治療病院が建設されるなど、高気圧酸素療法が、一酸化炭素中毒やその他ガス中毒、痴呆症、脳梗塞や心筋梗塞、ほかにも腸閉塞などに効果があるという臨床データがえられるほどだったということです。現在は、長時間の高濃度高圧の酸素にいるとヤバイことが多発し効果を損なうので、そうした方法はとられず、医療機関の高圧酸素治療では10分間程度純酸素が約2気圧で満たされたなかで行われます。高圧酸素治療を一日に何回も行う場合でも、数日続けたら、休みを置きます。
酸素濃度が35%以上になると火災などの危険、いろいろの物質の酸化による変質も問題なので、そのような高濃度の環境は作らないでしょうが、酸素濃度30%程度までなら危険性は高くないでしょう。慣れで人間も大丈夫だと思います。

大気中の酸素濃度:有機炭素や黄鉄鉱の埋没で大気中の酸素が増加&有機炭素や黄鉄鉱の酸化で大気中の酸素が減少することが多いです。科学的には物質循環モデルに、海洋の炭素と硫黄の同位体比変動記録を照らし合わせて過去の大気中の酸素濃度の増減推定がされます。また室内実験で、大気中の酸素濃度が35%を超えると植物の自然発火確率が非常に高くなることがわかっていて、森林火災で陸上植物は全焼することになるけれど、考古や地質にはそのような形跡が見られないので、過去も大気中の酸素の最大濃度は35%以下と推定されているそうです。また、酸素濃度が約15〜13%を下回ると植物が燃焼しないが、植物が燃えなかった形跡も見られないので、過去も大気中の酸素の最小濃度は13%以上と推定されているそうです。

酸素濃度が高かったと推定されている時期には、生物が増加し、大型化もしていて、世代を経るごとに体のサイズが大きくなる。酸素濃度が急激に低下したと推定されている時期には、生物が激減や絶命もして、小型化もしているので、一般論の推定としては、酸素濃度が高い方が生物の生存には向いていると思っていいのだと思います。現在よりも酸素濃度が低かった時期には、恐竜や鳥類が出現しますが、この種の生物は気嚢という呼吸器官を持っていて、吸気と排気が混ざらない仕組みになっていて、外気の酸素を効率よく体内に取り込めるのだそうです。哺乳類は横隔膜を用いた肺呼吸なので、気嚢システムよりは不効率ですが、それは酸素濃度が上昇してきたから、それでも済んでいるってことなのでしょう。脳は身体の中で最も酸素を使う器官です。大気中の酸素濃度が高くなれば、横隔膜を用いた肺呼吸でも楽に酸素を大量に取り込めて、人間にとってはいいのかもしれません。

活性酸素の悪影響が問題にされることが多いですが、どうやら酸素が血液中の成分を酸化させてしまうので、血液が多く流れる臓器の細胞がやられるということのようです。この酸素の血液中の成分を酸化させる作用を止める機能(防御機構)をもともとたくさん持っているのですが、現状の大気中の酸素濃度に慣れた体では、その機能が十分に働いていないということかもしれません。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8A%97%E9%85%B8 …

> 石炭は二酸化炭素のはずなのになぜ石炭紀なのに酸素濃度が高いのですか?

石炭は酸化すれば二酸化炭素になりますが、石炭というものは二酸化炭素ではなく、炭素の塊のようなものです。
石炭紀は、3億5920万年前から2億9900万年前まで6000万年もあります。
石炭紀は全般的には、温暖で地球上は森林で覆われ多くの植物が繁栄し、石炭を現在に大量に残しています。石炭紀も終わりに近づくと、南半球では氷河が広がり寒冷な気候の地域が出来ていて、寒冷な気候は、ペルム紀が始まる前まで続きます。 植物の繁栄で大気中の二酸化炭素濃度が激減し、寒冷化と氷河の発達、ひいては氷河期となったようです。
大気中の酸素濃度も、石炭紀は急変している時期です。石炭紀でも前半は、酸素濃度が低いようです。 植物が大量に増えたことが酸素濃度を上げたのでしょう。
「人間が生きられる上限酸素濃度を教えくださ」の回答画像6
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酸素濃度が35パーセントの石炭紀には生きることが出来なかったそうです。


は嘘でしょう。体力の無い芸人が酸素スプレーで酸素を吸っていますが死にませんね。
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数日間であれば酸素 100 % でも大丈夫.



もちろんそんな状況で火を使ったらとてもこわいが.
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>石炭は二酸化炭素のはず


そんなはず無いでしょう、石炭はもっぱら炭素の固体です。石炭紀はその頃石炭の元となったシダやソテツの類いが繁茂したためそう呼ばれています。
>酸素濃度が35パーセントの石炭紀には生きることが出来なかった
それは誤った情報です、あなたは病院で純酸素を鼻から供給されながら歩いている患者さんを見たことがありませんか?明らかにあの患者さん達の肺の中では酸素濃度は50%になっています。
それでも過呼吸にならないのは、肺の運動能力が低下し、二酸化炭素を排出する力も落ちているからです。
恐竜が絶滅した隕石衝突前の酸素濃度(分圧)は60%を超えていたことは立証されています。それが隕石の衝突で突如現在より低い15%付近にまで落ち込んだのですから、恐竜は生きのびられなかったのです。
それについてはEテレで特集番組がありましたからNHKにお問い合わせ下さい、HPからたどることもできるでしょう。
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高濃度の酸素は人体に傷害を与えます。

周りの空気と混ざって実際に気道の中に入ってくる酸素濃度のことを 吸入気酸素濃度といいます。 たとえばボンベから100%の酸素を吸ったとしても、酸素の流量が低ければ周りの空気と一緒に酸素を吸うので、気道では酸素濃度が低くなります。

そして石炭紀の話ですが

古生代(デボン紀~石炭紀)の間ですが、この間は巨大な「節足動物」(メガラシネ・メガネウラ・アースロプレウラなど)が出現しました。
メガネシラは全長60cmの巨大クモ、メガネウラは翼長70cmのトンボと、今では考えられないような大きさの昆虫サイズなので、巨大だったのは本当ですが、古代生物=恐竜ではなくて、恐竜が出現するよりずっと前の頃ですね。

石炭紀にこれらの巨大な陸生節足動物が、数多く進化した理由として考えられているのは、シダ植物群の大繁殖によって当時の大気中の酸素濃度が約35%と高かったためとする説や、捕食者(脊椎動物)が少なかったからと言う説もあります。

人間が生きれる上限酸素濃度は
多分26%くらいだと思います

江戸時代は今より酸素濃度が高く26%あったとされているため、26%は生きれると思います
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Q酸素濃度100%下で人間は生きられるのか?

人間は空気中の酸素を吸って生きています。空気中の酸素は約21パーセントですが、もしこれが酸素100%だとしたら、人間はどうなるのでしょうか?

時々仕事の関係で、無酸素状態の容器(タンク等のベッセル類)内部に入る事が多く、その場合酸素濃度18パーセントを確保してからでないと作業が出来ません。今の仕事先では21%なければ容器内に立ち入る事さえ出来ません。これはこれで理解出来るのですが、もし、酸素100%になった場合、人間はどうなってしまうのかとても気になります。果たして生きて行けるのでしょうか? (酸素100%の状況と言うのはあり得ないのかもしれませんが、もし、そう言う状況が起こったと仮定した場合と解釈して下さい。)

Aベストアンサー

>100%酸素下と言う場所は存在しないのでしょうか?
難しいでしょう。酸素は空気を圧縮して.適当に窒素を飛ばした残りが「液体酸素」でこれをガスにしたものをボンペにつめて出荷しているようです(ガス販売店の話)。
液体窒素と液体酸素の沸点は比較的近いですから.よほど注意しないと両者が混ざります。その他に空気中のヘリウムなどの低沸点留分やボンベに詰めるときのボンベ内残留ガス(液体酸素で凍ってしまうが気体酸素で溶け出し不純物となる・そう流での置換はほとんど無理でおそらく完全かくはんによる置換を想定するでしょう.すると無限希釈ですから仮に100%ができたとしてもいつまでたっても100%には達しません)の問題などがありますから。

Q古生代の酸素濃度

古生代の大気中の酸素濃度の変化について教えてください。
恐竜などの巨大生物が生息活動するには、非常に大きなエネルギーと新陳代謝が必要と考えられます。従って現在の大気中の酸素濃度より古生代の酸素濃度は高かったのではないか?と考えておりますが、調査結果などはあるのでしょうか?
また、生物が巨大化すると、どれくらいの酸素濃度が必要かについて調べた結果はありますか?

Aベストアンサー

こんにちは。

>従って現在の大気中の酸素濃度より古生代の酸素濃度は高かったのではないか?と考えておりますが、調査結果などはあるのでしょうか?

恐竜時代といいますのは「古生代」ではなく、三畳紀、ジュラ紀、白亜紀を通した「中生代(2億5千万年~6千5百万年前)」の方ですよね。ちょっと面倒ですが、参考資料を一緒にご覧下さい(ページ中ほど、二番目のグラフです)。

http://www.s-yamaga.jp/nanimono/chikyu/taikitokaiyonorekishi.htm

グラフをご覧頂ければひと目で分かります通り、恐竜たちが繁栄した中生代の酸素濃度は三畳紀末から上昇を始め、白亜紀・後期にはピークに達しています。ですから、これが恐竜の巨大化と何らかの関係があるのというのはほぼ間違いのないことだと思います。
その前の「古生代」には石炭紀に地球史を通して最も特異な酸素濃度の出欠大サービスがありますが、これは古代植物の大繁栄によるものであります。このときにはまだ恐竜は出現しておらず、二酸化炭素濃度の低下による寒冷化の時代でありますが、「古代トンボ」や「古代ムカデ」などの甲殻類が巨大化しています。そして、いよいよ「中生代・三畳紀」、即ち我らが恐竜の時代に突入しようというそのときには、植物が栄華を極めた古生代の終焉と共に大気中の酸素濃度は過去最低のレベルまで下がっています。
これがどういうことかと申しますと、恐竜といいますのは、このような「極端に酸素濃度の低い環境」に適応することができたために晴れて誕生が許されたということであります。ですから、恐竜というのはもともと酸素濃度が低くても十分に生きられるのですから、そのあと酸素がふんだんに使えるようになりますならば活動がどんどん楽になりますので、それが巨大化のひとつの要因になったというのは極めて理に適った筋書きということになります。
もちろん、古生代の終わりには気候が温暖化に転じたというのは、これは絶対条件です。ですが、恐竜たちは三畳紀の長い低酸素時代を実際に生き抜いているわけですし、巨大化はジュラ紀から始まり、白亜紀に掛けては留まることを知らない大繁栄を遂げたというのは概ねの事実であります。そして、極めつけに当たるのが白亜紀・後期の最終ピークと重なる「翼竜の巨大化」でありまして、多くの学者さんたちも、こればかりは酸素濃度の上昇という条件が揃わなければ実現しなかったであろうと指摘しています。果たして、如何に温暖な気候と高酸素濃度という条件が偶然にして重なったとはいいましても、挙句の果てには巨大生物が空を飛んでしまうなど、三十億年を越える地球の生物史上、これほど晴れがましい出来事はそう幾つもはなかったのではないでしょうか。
因みに大気中の酸素濃度といいますのは激しい運動を助けるためだけではなく、翼竜や古代トンボが空を飛ぶための「空気抵抗」にも関係していたのではないか考えられています。

>恐竜などの巨大生物が生息活動するには、非常に大きなエネルギーと新陳代謝が必要と考えられます。

そうですね、仰る通り、全くその通りではあるのですが、哺乳動物と恐竜では事情が違いますよね。
先に触れました通り、恐竜といいますのは三畳紀の「低酸素環境」に適応できたために後の繁栄を許されました。では、進化の過程で先手を取り、自らが絶滅するまでその生態的地位を譲らなかったのは、現存の爬虫類と比較しましても、恐竜というのは我々哺乳類とは異なる代謝構造を持ち、それを極めて有効に運用していたということなります。
申し上げるまでもなく、哺乳類といいますのは爬虫類よりも高等動物に当たります。ですがその弱点とは、少なくとも中生代・三畳紀の場合に限り、哺乳類といいますのは「内温性恒温」であるため、自分の体温を維持するためには常に大量の酸素を消費する必要があるということです。これに対しまして、初期の恐竜が「外温性変温」であったとしますならば、酸素消費量はたいへん少なくて済むわけです。しかも、酸素濃度は低いのですが、三畳紀には既に気候が温暖化していますので、「外温性」の恐竜は外気によって体温を獲得し、活発に行動をすることができたということになります。これにより恐竜は、三畳紀の低酸素環境において先手を取りました。ではその後、酸素濃度の上昇によって後続の高等動物である哺乳類に遅れを執らなかったのは、巨大化というのが必ずしも無尽蔵な代謝率の増加だけを招くものではなかったからです。

恐竜というのは恒温動物だったのではないかという説はだいぶ広く受け入れられていますが、実際のところは彼らに会ってみなければ分かりません。ですが、まず哺乳類のような「内温性恒温」であった場合は三畳紀の低酸素環境にきちんと適応できたかどうかが怪しくなります。では、現存の爬虫類はほとんどが「外温性変温」でありますが、これがある程度巨大化致しますと、今度は「慣性恒温」という極めてインスタントな機能を獲得することになります。
何処がインスタントで安直なのかと申しますと、「慣性恒温」といいますのは身体が大きくなればそれだけ蓄えられる熱の量が多くなり、ひとたび体温が上がれば何時までも冷めないので、結果的には恒温状態を維持することができるということなんです。もちろん、体重が増えれば身体を動かすためのエネルギーはその分だけ必要になります。ですが、恐竜の場合は哺乳類とは違い、体温を維持するための酸素消費量の上乗せはありませんので、巨大化をしましても、それがそのまま代謝率の悪化に繋がるというわけではありません。逆に恐竜は、中生代の温暖な環境においてこの慣性恒温を利用するために巨大化したと考えることもできます。

次に恐竜の呼吸方法なんですが、例えばティラノサウルスが満身の力を込めて獲物を倒したと致しまして、それでもって汗を流しながらハアハア、ゼイゼイと息を切らすなんていう光景がちょっと想像できますでしょうか。このような生理反応は言わば「酸欠」でありまして、どちらかと言いますならば、これは大量の酸素を消費する内温性恒温動物として「腹式呼吸」という手段を採用した我々哺乳動物の特徴であります。
多くの爬虫類といいますのは「胸式呼吸」であります。注意をして見ていれば分かるのですが、イヌやネコなど身近な哺乳動物とは違い、苦しそうな表情というものを見て取るということが中々できませんので、トカゲやヘビなどはあれだけちょこまかと動き回りながら汗ひとつもかかずに平然としているのが何とも不可解に思えて仕方がありません。ひとつの理由としましては、これも爬虫類の酸素消費量が基本的に少ないからなんですが、やはり友達にするならば哺乳類ですよね。
爬虫類の中でもワニといいますのは特別な構造を持っておりまして、哺乳類の「横隔膜」と同じ働きをする「横隔膜筋」によって他の爬虫類よりも効率の良い呼吸をすることができます。では、巨大化した恐竜にこのワニと同様の「横隔膜筋呼吸」ができたとしますならば、激しい運動にもある程度は耐えられたかも知れませんね。
ところが、ワニというのは「横隔膜筋呼吸」というたいへん効率の良い構造を持っているにも拘わらず、彼らは「水中のナマケモノ」といっていいほどにほとんど動きません。これは、ワニは長時間水の中に潜っているために運動量を目いっぱい抑え、酸素消費量をできる限り節約しているからです。激しい運動をするのは「いざ! 獲物だ」というときだけです
これがどういうことかと申しますと、哺乳類とは違い、酸素消費量の少ない爬虫類といいますのは必要なときに必要なだけ呼吸をすればそれで事が足りるということです。ですから、勇猛果敢なティラノサウルスが息も絶え絶えに懸命に獲物を追い掛けるなんていう余りにも情けない光景は、これは飽くまで私の希望でなんですが、できるものならば絶対にあってはならないことであります。

>また、生物が巨大化すると、どれくらいの酸素濃度が必要かについて調べた結果はありますか?

そうですね、白亜紀・後期の翼竜の巨大化が酸素濃度の上昇によるものであることが科学的に受け入れられていますならば、翼竜の運動能力を基にした酸素消費量というのは恐らく何らかの形で計算されているはずだと思います。ですが、念のため検索はしてみましたが、やはりそう簡単には調べが付くものではありませんね。仮に分かったとしましても、我々素人にはちょっこら理解できる内容であるとは思えません。
酸素濃度が高ければ生物が巨大化するというのは、これは恐竜を始め古生物の進化の歴史と比較しましても概ね間違いのないことだと思います。ですが、その巨大化が酸素濃度の上昇に対してある程度直接的な比例関係を表したのは「古代トンボ」のような甲殻類だけです。これがどういうことかと申しますと、古生代の寒冷化の時代に巨大化することができたということは、その主要因が酸素濃度の増加であったということです。これに対しまして、哺乳類や爬虫類などに関しましてはそれほど単純に線引きできるものではありませんし、恐竜の巨大化といいますのは温暖化という圧倒的な条件が揃わなければ、これはやりたくてもできたことではありません。
先にご説明致しました通り、酸素消費量だけで推し量りますならば、外温性爬虫類におきましては巨大化によって逆に代謝量が抑えられますが、哺乳動物の場合はある程度に達しましたならばそれ以上の巨大化は無理ということになります。ですが、現生動物の中で最も巨大化しているクジラ類といいますのは哺乳類でありながら酸素獲得にはたいへん不向きな海洋という環境で暮らしてします。このクジラが海の中を自由に泳ぎ回ることができますのは、それは細胞内に酸素を蓄えるためのミオグロビンの量が陸哺乳動物の十倍近くあり、心肺機能に対する酸素消費量の効率が極めて高いからです。
このように酸素消費量といいますのは、その動物の「運動量」「心肺機能」「代謝効率」によって大幅に変わってしまします。ですから、どの程度の酸素濃度であるならば巨大化が可能であるかということに一本で線引きをするというのは、これはどうやってもできないのではないかと思います。
恐竜といいますのはもともと低酸素環境に適応できる動物です。ですから、それが酸素濃度の上昇と共に巨大化をしたということは、それほどの高濃度ではなくとも、三畳紀の最低レベルを少しでも上回るならば、彼らはその分だけ活動を有利にすることができたのではないかと想像します。

参考URL:http://www.s-yamaga.jp/nanimono/chikyu/taikitokaiyonorekishi.htm

こんにちは。

>従って現在の大気中の酸素濃度より古生代の酸素濃度は高かったのではないか?と考えておりますが、調査結果などはあるのでしょうか?

恐竜時代といいますのは「古生代」ではなく、三畳紀、ジュラ紀、白亜紀を通した「中生代(2億5千万年~6千5百万年前)」の方ですよね。ちょっと面倒ですが、参考資料を一緒にご覧下さい(ページ中ほど、二番目のグラフです)。

http://www.s-yamaga.jp/nanimono/chikyu/taikitokaiyonorekishi.htm

グラフをご覧頂ければひと目で分かります通り、...続きを読む


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