שק אוויר: אבולוציה, באילו בעלי חיים היא נמצאת, מתפקדת - ביולוגיה - 2025

נאדיות הן חללי אוויר קבע בתוך אורגניזמים. נוכחותם של שקיות אלו בעצמות נקראת פנאומטיות, ותהליך היווצרותם במהלך התפתחות העצם נקרא פנאומטיזציה.

התפלגות שקיות אלה בגוף האורגניזמים היא יחסית מגוונת. הם יכולים להימצא בעצמות (פנאומטיות שלד) כמו הגולגולת, חוליות, צלעות, עצם החזה ועוד. הם קיימים גם כחלק ממערכת הנשימה של בעלי חיים רבים.

גולגולת של רקס טירנוזאורוס. לבעלי החיים האלה היו עצמות גולגולתיות מאסיביות, התמזגו, ובכל זאת היו להם מספר חללי אוויר קטנים, שהפכו אותם לקלים יותר. צולם ונערך מ- AE אנדרסון, באמצעות Wikimedia Commons.

מדענים מאמינים כי התפתחות שקיות אוויר מאפשרות לבעלי חיים המציגים להם שיווי משקל או לשפר את האיזון, לקרר את גופם ביעילות ולהגביר את חילופי הגזים.

המגוון של האורגניזמים שיש לשקיות אלו נע בין ציפורים ויונקים וכלה בחרקים. גם כיום ידוע שלדינוזאורים היו עצמות פנאומטיות, כלומר עצמות עם שקיות אוויר.

אבולוציה

מבין החיות הנוכחיות, לציפורים המספר הגדול ביותר של מבנים עם שקיות אוויר בגופם. מנקודת מבט אבולוציונית, הציפורים הן צאצאיהן הנוכחיים של הדינוזאורים.

ידוע כי ציפורים מתפתחות מדינוזאורים קטנים טורפים. דינוזאורים אלה חיו באזור היורה המאוחר או מאוחר יותר (לפני כ-152 עד 163 מיליון שנה), על פי רישומי מאובנים שהתגלו בסין ובדרום אמריקה.

עם זאת, סבור שהאבות הקדומים של כל הציפורים הנוכחיות חיו בקרטיקון המאוחר או מאוחר יותר (לפני כ-72 עד 100 מיליון שנה). אב קדמון זה שרד ב -65 מיליון השנים שלאחר מכן שחלפו לאחר הכחדתם ההמונית של הדינוזאורים.

החוקר פיטר וורד, בשנת 2006, הציע כי שקיות האוויר הראשונות בדינוזאורים הופיעו באורגניזמים שחיו בתקופה הטריאסית (לפני כ- 252 מיליון שנה).

מבנה זה היה אופי אבולוציוני שאיפשר לאורגניזמים שהיו ברשותו להסתגל לרמות החמצן הנמוכות שהיו קיימות בתקופה זו.

מאפיין זה נשמר כיום בצאצאי הדינוזאורים, הציפורים. נוכחותם של שקיות אלה בקבוצות זואולוגיות אחרות עשויה לנבוע ממנגנון של התפתחות מקבילה או פרפילטית.

בבני אדם

מצד שני, אנו, בני האדם, יש סינוסים paranasal. אלה מערכת חללי אוויר הממוקמים בראש; בעצמות קדמיות, אתמואיד, ספנואיד ובלסת העליונה.

יש הרבה מחלוקת לגבי ההיבטים האבולוציוניים של הסינוסים הפרנזאאליים בניאנדרטלים ובני אדם מודרניים. לא ידוע בוודאות מה מקורן ותפקודו האבולוציוני.

אחת ההשערות המוצעות בנוגע לנוכחותם של שקיות אוויר אלה היא הסתגלות לקור עז. נושא שנדון רבות ועם הרבה גורמים.

נוכחותם של שקיות אוויר בהומינידים ובחוליות אחרות הייתה גם היא נושא שנוי במחלוקת באבולוציה. שקיות אלה הופיעו ונעלמו בקבוצות שונות, אפילו בשושלות שאינן קשורות.

הוצעו השערות שונות בנוגע לנוכחות פנאומטיזציה או חללי אוויר בגולגולת החוליות. בין ההשערות הללו בולטים הבאים: הסתגלות לקור, פיזור כוח הלעיסה, הברקת גולגולת ואחסון חומרים.

באילו חיות נמצאות שקיות אוויר?

האורגניזמים הידועים הראשונים שהציגו שקיות אוויר היו דינוזאורים. הם היו נוכחים בקבוצת הפטרוזאורים (דינוזאורים מעופפים) וסאורישים.

אלה האחרונים ייצגו על ידי הפטרופודים (כמו הטירנוזאורוס רקס) והסאורופודים (כמו הצווארים הארוכים הגדולים).

מבין החיות הנוכחיות, הציפורים הן אלה שיש להן את המספר הגדול ביותר של שקיות אוויר בגוף. הם קיימים בכל מיני העופות או רובם.

מבנים אלה נמצאים גם בחוליות אחרות, כמו יונקים, הן בעצמות והן בחלק ממערכת הנשימה.

בעלי חיים אחרים שיש להם שקיות אוויר או מבנים הנקראים ככאלה הם חרקים. לפרוקי רגליים אלה יש שקיות אוויר כחלק ממערכת הנשימה שלהם. הם קיימים כהרחבות או הרחבות של קנה הנשימה.

מאפיינים

על דינוזאורים

השערות שונות הושמעו לגבי הפונקציונליות של שקיות אוויר שלד ושאינן שלד בדינוזאורים.

נוכחותם של חללים אלה יכולה להצביע על כך שבאורגניזמים אלה היא עזרה להם לפעילות מטבולית גבוהה, מכיוון שהשקיות הגדילו את יכולת הנשימה.

חלק מהכותבים מציעים גם כי שקיות האוויר שימשו לשיפור האיזון ולהפחתת האינרציה הסיבובית. עם זאת, השערה אחרונה זו שנויה במחלוקת רבה, מכיוון שהיא אינה חלה בקבוצות כמו הסאורופודים.

תפקיד היפותטי נוסף של חללי האוויר הוא ויסות טמפרטורת הגוף. נוכחות נוצות המכסות את הגוף, או פעילות טיסה, עלולה לחמם את הגוף.

לאחר מכן התיקים יתפקדו כאמצעי להפצת חום עודף. הימצאות עצמות פנאומטיות בדינוזאורים אפשרה להם עצמות קלות יותר והקלה על התפתחות צורות חיים ענקיות.

אצל ציפורים

אצל ציפורים ניתן לראות בשקי אוויר שאינם גרמיים תאים קטנים המתנפחים ומתפוגגים. זה גורם לזרימת גז לתא נפרד, המקביל למה שקורה בריאות.

הם גם מציגים חללי אוויר גרמיים. נוכחותם של חללים אלה אפשרה לציפורים להיות עצמות קלות יותר. זה, בתורו, אפשר לרוב האורגניזמים האלה לעוף.

בנוסף, זה עזר להם להיות בעלי מערכות נשימה יעילות ביותר, להפצת מסת השלד ואף מאמינים שהיא מאפשרת לכמה ציפורים לעוף בגובה רב.

שקיות אוויר לא-שלד אצל ציפורים ודינוזאורים. צולם ונערך מ- CNX OpenStax, באמצעות Wikimedia Commons.

אצל יונקים

אצל יונקים ישנם שקיות אוויר בסינוסים הפרנאסאליים. אלה הם diverticula השייכים לחלל האף. הם מכילים אוויר והם חלק מעצמות הגולגולת.

ישנן מספר השערות לגבי תפקודיהם של מבנים פנאומטיים אלה. השערות אלה כוללות הברקת הגולגולת, חילופי חום ופיזור, ושימוש להפרשת ריר.

המחקר של פונקציות אלה בוצע באמצעות בעלי חיים כמו סוסים, נמלים, טורפים, חיות מחמד קטנות (כלבים וחתולים), אפילו אצל בני אדם.

בחרקים

שקיות האוויר של חרקים הם תאים עם יכולת הרחבה רבה. הם קשורים לקנה הנשימה ותפקידם לאגור אוויר ולהקל על טיסה.

הפניות

1. שק אוויר. אֲנָטוֹמִיָה. התאושש מ- britannica.com.
2. פנאומטיות שלד. התאושש מ- en.wikipedia.org.
3. מקור הציפורים. התאושש מאבולוציה .berkeley.edu.
4. פ 'וורד (2006). יש מאוויר: דינוזאורים, ציפורים והאווירה העתיקה של כדור הארץ. הוצאת האקדמיות הלאומיות.
5. V. Dressino ו- SG Lamas (2014). מחלוקות ביחס לתפקיד האבולוצי של סינוס paranasal דלקת ריאות אצל בני אדם וניאנדרטלים כהסתגלות לקור עז. לודוס ויטאליס.
6. מאט וודל: לצוד את הדינוזאור המתנפח. התאושש מ- ucmp.berkeley.edu
7. ח. ברוקס. (2018). עצמות פנאומטיות מסייעות למדענים לחקור את התפתחות הנשימה אצל ציפורים ודינוזאורים. התאושש מ- upi.com.
8. R. Zárate, M. Navarrete, A. Sato, D. Díaz, W. Huanca (2015). תיאור אנטומי של הסינוסים הפרנסאליים של האלפקה (פקוקות Vicugna). כתב העת למחקר וטרינרי של פרו.