WOREK POWIETRZNY: EWOLUCJA, W JAKICH ZWIERZĘTACH SIĘ ZNAJDUJE, FUNKCJONUJE - BIOLOGIA - 2026

Te pęcherzyki powietrza są trwały wnęki powietrznej w organizmach. Obecność tych worków w kościach nazywana jest pneumatyzacją, a proces ich powstawania podczas rozwoju kości nazywany jest pneumatyzacją.

Rozmieszczenie tych woreczków w organizmie organizmów jest stosunkowo zróżnicowane. Mogą być obecne w kościach (pneumatyczność szkieletu), takich jak czaszka, kręgi, żebra, mostek i inne. Występują również jako część układu oddechowego wielu zwierząt.

Czaszka Tyrannosaurus rex. Zwierzęta te miały masywne, zrośnięte kości czaszki, ale miały liczne małe przestrzenie powietrzne, co czyniło je lżejszymi. Zrobione i zredagowane przez AE Anderson, za pośrednictwem Wikimedia Commons.

Naukowcy uważają, że rozwój worków powietrznych pozwala zwierzętom, które je prezentują, zachować lub poprawić równowagę, skutecznie schłodzić organizm i zwiększyć wymianę gazową.

Różnorodność organizmów, które posiadają te worki, obejmuje zarówno ptaki i ssaki, jak i owady. Do dziś wiadomo, że dinozaury miały kości pneumatyczne, czyli kości z woreczkami powietrznymi.

Ewolucja

Spośród obecnych zwierząt najwięcej struktur z poduszkami powietrznymi mają ptaki. Z ewolucyjnego punktu widzenia ptaki są obecnymi potomkami dinozaurów.

Wiadomo, że ptaki wyewoluowały z małych mięsożernych dinozaurów. Te dinozaury żyły w późnej jury lub później (około 152 do 163 milionów lat temu), według skamieniałości odkrytych w Chinach i Ameryce Południowej.

Uważa się jednak, że przodek wszystkich obecnych ptaków żył w późnej kredzie lub później (około 72 do 100 milionów lat temu). Ten przodek przetrwał 65 milionów lat, które upłynęły od masowego wyginięcia dinozaurów.

Badacz Peter Ward w 2006 roku zasugerował, że pierwsze worki powietrzne dinozaurów pojawiły się w organizmach żyjących w okresie triasu (około 252 miliony lat temu).

Struktura ta miała charakter ewolucyjny, co pozwoliło organizmom, które ją posiadały, przystosować się do niskich poziomów tlenu, które istniały w tym okresie.

Ta cecha jest obecnie utrzymywana u potomków dinozaurów, ptaków. Obecność tych worków w innych grupach zoologicznych może wynikać z mechanizmu ewolucji równoległej lub parafiletycznej.

W ludziach

Z drugiej strony, my, ludzie, mamy zatoki przynosowe. Są to układy wnęk powietrznych znajdujących się w głowie; w kości czołowej, sitowej, klinowej i górnej szczęce.

Istnieje wiele kontrowersji dotyczących ewolucyjnych aspektów zatok przynosowych u neandertalczyków i współczesnych ludzi. Nie wiadomo na pewno, jakie jest pochodzenie i funkcja ewolucyjna.

Jedną z zaproponowanych hipotez dotyczących obecności tych worków powietrznych jest przystosowanie się do ekstremalnego zimna. Dużo dyskutowany temat i wielu krytyków.

Obecność worków powietrznych u hominidów i innych kręgowców była również kontrowersyjnym problemem w ewolucji. Te worki pojawiały się i znikały w różnych grupach, nawet w niespokrewnionych liniach.

Zaproponowano różne hipotezy dotyczące obecności pneumatyzacji lub przestrzeni powietrznych w czaszce kręgowców. Wśród tych hipotez wyróżniają się: adaptacja do zimna, rozproszenie siły żucia, rozjaśnienie czaszki i magazynowanie substancji.

U jakich zwierząt znajdują się worki powietrzne?

Pierwszymi znanymi organizmami, które przedstawiły worki powietrzne, były dinozaury. Były obecne w grupie Ptrozaurów (Latających Dinozaurów) i Saurischians.

Te ostatnie były reprezentowane przez pteropody (jak Tyrannosaurus rex) i zauropody (jak wielkie długie szyje).

Spośród obecnych zwierząt najwięcej pęcherzyków powietrznych w organizmie mają ptaki. Występują u wszystkich lub większości gatunków ptaków.

Struktury te znajdują się również u innych kręgowców, takich jak ssaki, zarówno w kościach, jak iw części układu oddechowego.

Inne zwierzęta, które mają worki powietrzne lub struktury tak nazwane, to owady. Te stawonogi mają worki powietrzne jako część układu oddechowego. Występują jako poszerzenia lub rozszerzenia tchawic.

cechy

Na dinozaurach

Wysunięto różne hipotezy na temat funkcjonowania szkieletowych i nieszkieletowych worków powietrznych u dinozaurów.

Obecność tych przestrzeni może świadczyć o tym, że w tych organizmach pomaga im to w uzyskaniu wysokiej aktywności metabolicznej, ponieważ worki zwiększają wydolność oddechową.

Niektórzy autorzy sugerują również, że worki powietrzne służyły poprawie równowagi i zmniejszeniu bezwładności obrotowej. Ta ostatnia hipoteza jest jednak mocno kwestionowana, ponieważ nie ma zastosowania w grupach takich jak zauropody.

Inną hipotetyczną funkcją komór powietrznych jest regulacja temperatury ciała. Obecność piór pokrywających ciało lub lot może ogrzać ciało.

Worki funkcjonowałyby wówczas jako środek do odprowadzania nadmiaru ciepła. Obecność kości pneumatycznych u dinozaurów pozwoliła im mieć lżejsze kości i ułatwiła ewolucję olbrzymich żywych form.

U ptaków

U ptaków niekościste worki powietrzne można postrzegać jako małe komory, które pęcznieją i opróżniają się. Powoduje to przepływ gazu do oddzielnej komory, analogicznie do tego, co dzieje się w płucach.

Przedstawiają również kościste ubytki powietrza. Obecność tych przestrzeni umożliwiła ptakom uzyskanie jaśniejszych kości. To z kolei pozwoliło większości tych organizmów na latanie.

Ponadto pomogło im to mieć wysoce wydajne układy oddechowe, rozprowadzać masę szkieletową, a nawet uważa się, że pozwala niektórym ptakom latać na dużych wysokościach.

Nieszkieletowe worki powietrzne u ptaków i dinozaurów. Zrobione i zredagowane z CNX OpenStax, za pośrednictwem Wikimedia Commons.

U ssaków

U ssaków worki powietrzne występują w tzw. Zatokach przynosowych. Są to uchyłki należące do jamy nosowej. Zawierają powietrze i są częścią kości czaszki.

Istnieje kilka hipotez dotyczących funkcji tych pneumatyzowanych struktur. Hipotezy te obejmują rozjaśnienie czaszki, wymianę i rozpraszanie ciepła oraz wykorzystanie do wydzielania śluzu.

Badanie tych funkcji przeprowadzono na zwierzętach, takich jak konie, przeżuwacze, drapieżniki, małe zwierzęta domowe (psy i koty), nawet u ludzi.

W owadach

Woreczki powietrzne owadów to komory o dużej zdolności do ekspansji. Są one związane z tchawicą, a ich funkcją jest magazynowanie powietrza i ułatwianie lotu.

Bibliografia

1. Worek powietrzny. Anatomia. Odzyskany z britannica.com.
2. Pneumatyczność szkieletu. Odzyskany z en.wikipedia.org.
3. Pochodzenie ptaków. Odzyskany z evolution.berkeley.edu.
4. P. Ward (2006). Z powietrza: dinozaury, ptaki i starożytna atmosfera Ziemi. National Academies Press.
5. V. Dressino i SG Lamas (2014). Kontrowersje wokół ewolucyjnej roli pneumatyzacji zatok przynosowych u ludzi i neandertalczyków jako adaptacji do ekstremalnego zimna. Ludus Vitalis.
6. Matt Wedel: Polowanie na nadmuchiwanego dinozaura. Odzyskany z ucmp.berkeley.edu
7. H. Brooks. (2018). Kości pneumatyczne pomagają naukowcom badać ewolucję oddychania u ptaków i dinozaurów. Odzyskany z upi.com.
8. R. Zárate, M. Navarrete, A. Sato, D. Díaz, W. Huanca (2015). Opis anatomiczny zatok przynosowych alpaki (Vicugna pacos). Journal of Veterinary Research of Peru.