ВОЗДУШНЫЙ МЕШОК: ЭВОЛЮЦИЯ, У КАКИХ ЖИВОТНЫХ ВСТРЕЧАЕТСЯ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В воздушных мешках полость , постоянный воздух внутри организмов. Наличие этих мешочков в костях называется пневматичностью, а процесс их образования в процессе развития костей - пневматизацией.

Распределение этих мешочков в организме организмов относительно разнообразно. Они могут присутствовать в костях (скелетная пневматичность), таких как череп, позвонки, ребра, грудина и другие. Они также присутствуют в дыхательной системе многих животных.

Череп тираннозавра рекса. У этих животных были массивные сросшиеся кости черепа, но при этом у них было множество небольших воздушных пространств, что делало их легче. Взято и отредактировано А. Э. Андерсоном через Wikimedia Commons.

Ученые считают, что образование воздушных мешочков позволяет животным, которые их представляют, иметь или улучшать баланс, эффективно охлаждать свое тело и увеличивать газообмен.

Разнообразие организмов, которыми обладают эти мешочки, варьируется от птиц и млекопитающих до насекомых. Даже сегодня известно, что у динозавров были пневматические кости, то есть кости с воздушными мешочками.

эволюция

Из современных животных у птиц наибольшее количество структур с воздушными мешками в теле. С эволюционной точки зрения птицы - нынешние потомки динозавров.

Известно, что птицы произошли от мелких хищных динозавров. Эти динозавры жили в конце юрского периода или позже (примерно от 152 до 163 миллионов лет назад), согласно записям окаменелостей, обнаруженным в Китае и Южной Америке.

Однако считается, что предки всех нынешних птиц жили в конце мелового периода или позже (от 72 до 100 миллионов лет назад). Этот предок выжил в последующие 65 миллионов лет, прошедшие после массового вымирания динозавров.

Исследователь Питер Уорд в 2006 году предположил, что первые воздушные мешочки у динозавров появились у организмов, которые жили в триасовый период (около 252 миллионов лет назад).

Эта структура имела эволюционный характер, что позволило организмам, которые ею обладали, адаптироваться к низким уровням кислорода, существовавшим в этот период.

Эта характеристика в настоящее время сохраняется у потомков динозавров, птиц. Присутствие этих мешочков в других зоологических группах может быть связано с механизмом параллельной или парафилетической эволюции.

В людях

С другой стороны, у людей есть придаточные пазухи носа. Это система воздушных полостей, расположенных в голове; в лобной, решетчатой, клиновидной костях и в верхней челюсти.

Существует много противоречий относительно эволюционных аспектов придаточных пазух носа у неандертальцев и современных людей. Точно неизвестно, каково происхождение и эволюционная функция.

Одна из выдвинутых гипотез о наличии этих воздушных мешков - адаптация к сильному холоду. Тема много обсуждалась и со многими недоброжелателями.

Наличие воздушных мешков у гоминидов и других позвоночных также было спорным вопросом в эволюции. Эти мешочки появлялись и исчезали в разных группах, даже в не связанных родословных.

Высказывались различные гипотезы о наличии пневматизации или воздушных пространств в черепе позвоночных. Эти гипотезы включают: адаптацию к холоду, рассредоточение жевательной силы, осветление черепа и накопление веществ.

У каких животных встречаются воздушные мешочки?

Первыми известными организмами, которые представили воздушные мешочки, были динозавры. Они присутствовали в группе птрозавров (летающих динозавров) и заурисхий.

Последние были представлены птероподами (такими как Tyrannosaurus rex) и зауроподами (такими как большие длинные шеи).

Из нынешних животных у птиц наибольшее количество воздушных мешков внутри тела. Они присутствуют у всех или у большинства видов птиц.

Эти структуры также встречаются у других позвоночных, таких как млекопитающие, как в костях, так и в части дыхательной системы.

Другие животные, у которых есть воздушные мешочки или структуры, названные так, - это насекомые. У этих членистоногих есть воздушные мешки как часть дыхательной системы. Они проявляются как расширение или расширение трахеи.

Характеристики

О динозаврах

Были выдвинуты различные гипотезы о функциональности скелетных и нескелетных воздушных мешков у динозавров.

Наличие этих пространств может указывать на то, что у этих организмов это помогло им иметь высокую метаболическую активность, поскольку мешочки увеличивают дыхательную способность.

Некоторые авторы также предполагают, что воздушные мешки служили для улучшения баланса и уменьшения инерции вращения. Эта последняя гипотеза, однако, вызывает большие споры, поскольку не применима к таким группам, как зауроподы.

Еще одна гипотетическая функция воздушных полостей - регулирование температуры тела. Присутствие перьев, покрывающих тело, или активность полета могли согреть тело.

Тогда пакеты будут функционировать как средство отвода избыточного тепла. Наличие пневматических костей у динозавров позволило им иметь более легкие кости и облегчило эволюцию гигантских живых форм.

У птиц

У птиц воздушные мешочки, не являющиеся костными, можно рассматривать как небольшие камеры, которые набухают и сдуваются. Это вызывает поток газа в отдельную камеру, аналогично тому, что происходит в легких.

У них также есть костные воздушные полости. Наличие этих пространств позволило птицам иметь более легкие кости. Это, в свою очередь, позволило большинству этих организмов летать.

Кроме того, это помогло им иметь высокоэффективную дыхательную систему, распределить скелетную массу и даже считается, что это позволяет некоторым птицам летать на большой высоте.

Нескелетные воздушные мешки у птиц и динозавров. Взято и отредактировано с CNX OpenStax через Wikimedia Commons.

У млекопитающих

У млекопитающих в так называемых околоносовых пазухах есть воздушные мешочки. Это дивертикулы, относящиеся к носовой полости. Они содержат воздух и являются частью костей черепа.

Существует несколько гипотез о функциях этих пневматических конструкций. Эти гипотезы включают осветление черепа, теплообмен и рассеивание, а также использование для выделения слизи.

Изучение этих функций проводилось на животных, таких как лошади, жвачные, плотоядные, мелкие домашние животные (собаки и кошки), даже на людях.

У насекомых

Воздушные мешочки насекомых представляют собой камеры с большой способностью к расширению. Они связаны с трахеями, и их функция заключается в хранении воздуха и облегчении полета.

Ссылки

1. Воздушный мешок. Анатомия. Получено с britannica.com.
2. Скелетная пневматичность. Восстановлено с en.wikipedia.org.
3. Происхождение птиц. Восстановлено с сайта evolution.berkeley.edu.
4. П. Уорд (2006). Из воздуха: динозавры, птицы и древняя атмосфера земли. Национальная академия прессы.
5. В. Дрессино и С.Г. Ламас (2014). Споры по поводу эволюционной роли пневматизации придаточных пазух носа у людей и неандертальцев как адаптации к экстремальным холоду. Ludus Vitalis.
6. Мэтт Ведель: Охота на надувного динозавра. Восстановлено с ucmp.berkeley.edu
7. Х. Брукс. (2018). Пневматические кости помогают ученым изучать эволюцию дыхания у птиц и динозавров. Восстановлено с upi.com.
8. Р. Сарате, М. Наваррете, А. Сато, Д. Диас, В. Уанка (2015). Анатомическое описание околоносовых пазух альпаки (Vicugna pacos). Журнал ветеринарных исследований Перу.