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管(くだ)とは、中空の細長い構造である。チューブとも言う。自然界では生物に様々なものが見られ、人工物では金属やプラスチックなどによって作られ、利用される。

◆ 概要

管(かん・くだ tube)は、細長い形で、外側がある程度固い素材で作られており、内部に空洞があり、それが少なくとも一方で外に口を開いているものを指す。短くて固いものは筒、細長くて柔らかいものはホース、長くて固いものはパイプということもある。

中が空洞であるから軽く、しかも丈夫なのでその形態を維持する仕組みとしても機能するが、その空洞にものを詰め、あるいは流体を流すのに使われる事も多い。生物にはこの構造を持ったものが多数あり、その多くは微小で見分けにくいが、目立つものは古くから道具として利用された。例えば竹筒やワラなどがこれに当たる。人工的にこのような構造を作るのは簡単ではないが、加工技術の発達により、現在では様々なものが作られている。

◆ 性質

管という構造は、以下のような特徴を持っている。

・軽い。中空であるために中実の構造より軽くなっている。

・一続きの空洞を持つ。細長い容器として使えるほか、これを通して流体を漏らさずに運ぶことができる。特に液体に対してはサイフォンの原理が使えるのが利点である。さらに、液体を管に詰めると、一端から加えられた圧力を他の端へと伝えることが出来る。その際に管を曲げれば任意の方向へ伝えられる利点がある(油圧など)。

・多数を並べた場合、中に空気の層を持つことになるので断熱の効果もある。

・構造的に丈夫である。特に曲げに対しては、同じ材質の中実の構造よりも強い。また固体の層が薄くなれば曲げやすくなるから、曲がるが折れない、柔軟な構造体ができる。

:例えば一枚の紙であっても、これを巻いて筒とすれば真っすぐ立つし、容易には折れ曲がらない。段ボールは紙にこの要素を与えたものである。

:管の断面は円形であるか、それに近い。円形は断面積当たりの周が最も小さいから、同一量の素材であれば、より広く長い管が作れる。また、強度的にも優れている。細長い物を立てる場合、重い物を上に乗せる場合には中実であるほうがよいが、そうでないなら折れにくくて軽いことは非常に有利である。竹の茎、ネギの葉などはこの例である。

:多数の管が束になった構造も上記のような特徴を持っている。なお、多数の同一径の管が平行に配置して、それらが互いに押し付けられた場合、個々の管は互いに密着して往々にして六角形になる。これはいわゆるハニカム構造である。

・管はその太さが変わらないように作ると、その内部を伝わる波はその内側に閉じこめられ、広がってゆけない。その結果、波は拡散せず、弱まらずに遠くに伝わる。伝声管は音波を管に閉じこめることで遠くに伝えるものである。

◆ 生物における例

・流体輸送のための管

  ・動物

    ・循環系:血管・リンパ管・水管

    ・消化系:消化管・胆管

    ・呼吸器系:気管

    ・排出系:輸尿管・細尿管・尿管・マルピーギ管・腎管・原腎管

    ・生殖系:輸卵管・輸精管・産卵管

    ・他:吸血性昆虫の口器・毒針

  ・植物:道管・師管

  ・圧力伝達のための管:水管系(棘皮動物)

・その他の管:菌糸や糸状藻類の細胞壁・花粉管・鳥類や哺乳類の骨(一部)・竹やヨシなどの茎・ネギなどの単面葉・ゴカイなどの棲管・蜂の巣・微小管・毛

・複合的な構造の例

樹木の木部を構成するのは道管と繊維細胞で、いずれも個々には厚いセルロースの細胞壁からなる管状の構造である。材木の性質である軽くて丈夫なこと、断熱性などはこのような管の集積物であることによる部分が大きい。さらに竹などでは、材の形そのものが管になっている。また、イワヅタ目の緑藻などでは、藻体が管状の多核体となっており、太いパイプの中が筒抜けとなっている。このため、強度を補うように管の内部を横断するように管状の細胞壁が張られている。

◆ 管の作り方

管を作るには、様々な方法がある。はじめから管の形を作るのもあるが、何かを変形することもある。

・平面の左右を折り曲げ、その両端を接着させる。

:脊椎動物の神経管は原腸胚期の胚の背面外胚葉がくぼみ、溝となった後、その上側の左右が融合して管となる。カヤツリグサ科などに見られる円筒形になった葉鞘も、本来は平面であるものが巻いて、その両端が癒合したものと見られる。カの口吻の吸血に用いられる管は、上唇が円筒状に巻いて形成されており、その外側に大顎と小顎、下咽頭が添えられる。

・複数の板を張り合わせる。

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