ПОВІТРЯНИЙ МІШОК: ЕВОЛЮЦІЯ, В ЯКИХ ТВАРИНАХ ВІН ЗНАХОДИТЬСЯ, ФУНКЦІОНУЄ - БІОЛОГІЯ - 2025

У повітряних мішках порожнину , постійний повітря всередині організмів. Наявність цих мішків у кістках називається пневматичністю, а процес їх утворення під час розвитку кісток називається пневматизацією.

Розподіл цих мішечків в організмі організмів порівняно різноманітний. Вони можуть бути присутніми в кістках (скелетна пневматичність), таких як череп, хребці, ребра, грудина та інші. Вони також присутні як частина дихальної системи багатьох тварин.

Череп тиранозавра рекс. Ці тварини мали масивні, зрощені черепні кістки, але вони мали численні невеликі повітряні простори, що робило їх легшими. Знято та відредаговано від AE Anderson, через Wikimedia Commons.

Вчені вважають, що розробка повітряних мішечків дозволяє тваринам, які їх представляють, мати або покращувати рівновагу, ефективно охолоджувати їх тіла та посилювати обмін газами.

Різноманітність організмів, якими володіють ці мішечки, коливається від птахів і ссавців, до комах. Вже сьогодні відомо, що у динозаврів були пневматичні кістки, тобто кістки з повітряними мішками.

Еволюція

Серед нинішніх тварин птахи мають найбільшу кількість споруд із повітряними мішками у своїх тілах. З еволюційної точки зору, птахи є нинішніми нащадками динозаврів.

Як відомо, птахи розвиваються з дрібних хижих динозаврів. Ці динозаври жили в пізньому юрі чи пізніше (приблизно від 152 до 163 мільйонів років тому), згідно з даними копалин, виявлених у Китаї та Південній Америці.

Однак, вважається, що пращур усіх нинішніх птахів жив у пізньому Крейді чи пізніше (близько 72 до 100 мільйонів років тому). Цей предок вижив у наступні 65 мільйонів років, що минули після масового вимирання динозаврів.

Дослідник Пітер Уорд у 2006 році припустив, що перші повітряні мішечки у динозаврів з'явилися в організмах, які жили в тріасовий період (близько 252 мільйонів років тому).

Ця структура мала еволюційний характер, що дозволило організмам, що володіли нею, адаптуватися до низького рівня кисню, що існував у цей період.

Ця характеристика в даний час зберігається у нащадків динозаврів, птахів. Наявність цих мішечків в інших зоологічних групах може бути зумовлено механізмом паралельної або парафілетичної еволюції.

У людей

З іншого боку, у нас, людей, є придаткові пазухи. Це система повітряних порожнин, розташованих у голові; у лобовій, етмоїдної, сфеноїдної кістках та у верхній щелепі.

Існує багато суперечок щодо еволюційних аспектів придаткових пазух у неандертальців та сучасної людини. Невідомо достеменно, в чому полягає походження та еволюційна функція.

Однією з запропонованих гіпотез щодо наявності цих повітряних мішків є адаптація до сильних холодів. Багато обговорювали тему і з багатьма зловмисниками.

Присутність повітряних мішечків у гомінідів та інших хребетних також стало суперечливою проблемою в еволюції. Ці мішечки з'являлися і зникали в різних групах, навіть у споріднених родах.

Про наявність пневматизації або повітряних просторів у черепі хребетних запропоновано різні гіпотези. Серед цих гіпотез виділяються такі: пристосування до холоду, дисперсія жувальної сили, краніальне освітлення та зберігання речовин.

У яких тварин зустрічаються повітряні мішечки?

Першими відомими організмами, які презентували повітряні мішечки, були динозаври. Вони були присутні у групі птрозаврів (літаючі динозаври) та саурішів.

Останні були представлені птероподами (на зразок Tyrannosaurus rex) та савроподами (як великі довгі шиї).

Серед нинішніх тварин птахами є ті, у яких всередині тіла найбільша кількість повітряних мішків. Вони присутні у всіх або більшості видів птахів.

Ці структури є також у інших хребетних тварин, наприклад у ссавців, як у кістках, так і в частині дихальної системи.

Інші тварини, які мають повітряні мішечки або споруди, названі такими, - це комахи. Ці членистоногі мають повітряні мішечки як частину дихальної системи. Вони присутні як розширення або розширення трахеї.

Особливості

Про динозаврів

Були висунуті різні гіпотези щодо функціональності скелетних та не скелетних мішків повітря у динозаврів.

Наявність цих просторів може свідчити про те, що в цих організмах це допомагало їм мати високу метаболічну активність, оскільки мішечки збільшували дихальну здатність.

Деякі автори також пропонують, щоб повітряні мішечки служили для поліпшення рівноваги та зменшення обертальної інерції. Однак ця остання гіпотеза є дуже суперечливою, оскільки вона не застосовується до таких груп, як Сауроподи.

Ще одна гіпотетична функція порожнин повітря - регулювання температури тіла. Наявність пір’я, що покриває тіло, або активність польоту, може зігріти тіло.

Потім мішки будуть функціонувати як засіб, що розсіює зайве тепло. Наявність пневматичних кісток у динозаврів дозволило їм мати більш легкі кістки та полегшило еволюцію гігантських живих форм.

У птахів

У птахів некісткі повітряні мішечки можна розглядати як невеликі камери, які набрякають і виснажуються. Це спричиняє надходження газу в окрему камеру, аналогічну тому, що відбувається в легенях.

Вони також представляють кісткові порожнини повітря. Наявність цих просторів дозволило птахам мати світліші кістки. Це, у свою чергу, дозволило більшості цих організмів літати.

Крім того, це допомагало їм мати високоефективні органи дихання, розподіляти скелетну масу, і навіть вважається, що це дозволяє деяким птахам літати на великій висоті.

Нескелетні повітряні мішечки у Птахів та Динозаврів. Знято та відредаговано з CNX OpenStax, через Wikimedia Commons.

У ссавців

У ссавців є повітряні мішечки в так званих придаткових пазухах. Це дивертикули, що належать до порожнини носа. Вони містять повітря і входять до складу кісток черепа.

Існує кілька гіпотез щодо функцій цих пневматизованих структур. Ці гіпотези включають освітлення черепа, теплообмін та розсіювання та використання для виділення слизу.

Дослідження цих функцій проводилося з використанням таких тварин, як коні, жуйні тварини, хижаки, дрібні домашні тварини (собаки та коти) навіть у людей.

У комах

Повітряні мішки комах - це камери з великою здатністю до розширення. Вони пов'язані з трахеями і їх функцією є зберігання повітря і полегшення польоту.

Список літератури

1. Повітряний мішок. Анатомія. Відновлено з britannica.com.
2. Скелетна пневматичність. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
3. Походження птахів. Відновлено з evolution.berkeley.edu.
4. П. Уорд (2006). З повітря: Динозаври, птахи та давня атмосфера Землі. Національна академія преси.
5. V. Dressino & SG Lamas (2014). Суперечки щодо еволюційної ролі пневматизації придаткових пазух у людини та неандертальців як пристосування до сильних холодів. Ludus Vitalis.
6. Метт Ведель: Полювання на надувного динозавра. Відновлено з ucmp.berkeley.edu
7. Х. Брукс. (2018). Пневматизовані кістки допомагають вченим вивчати еволюцію дихання у птахів та динозаврів. Відновлено з upi.com.
8. Р. Зарат, М. Наваррете, А. Сато, Д. Діаз, В. Хуанка (2015). Анатомічний опис параназальних синусів Альпаки (Vicugna pacos). Журнал ветеринарних досліджень Перу.