ВЪЗДУШЕН САК: ЕВОЛЮЦИЯТА, В КАКВИ ЖИВОТНИ СЕ НАМИРА, ФУНКЦИОНИРА - БИОЛОГИЯ - 2025

В алвеолите въздух са кухини постоянен въздух в организми. Наличието на тези торбички в костите се нарича пневматичност, а процесът им на формиране по време на развитието на костите се нарича пневматизация.

Разпределението на тези торбички в организма на организмите е сравнително разнообразно. Те могат да присъстват в костите (скелетна пневматичност) като череп, прешлени, ребра, гръдната кост и други. Те също присъстват като част от дихателната система на много животни.

Череп на тиранозавър рекс. Тези животни са имали масивни, слети черепни кости, но въпреки това са имали множество малки въздушни пространства, което ги е направило по-леки. Взето и редактирано от AE Anderson, чрез Wikimedia Commons.

Учените смятат, че развитието на въздушни торбички позволява на животните, които ги представят, да имат или подобряват равновесието, да охлаждат ефективно телата си и да увеличават обмена на газ.

Разнообразието от организми, които притежават тези сакове варира от птици и бозайници, до насекоми. И до днес се знае, че динозаврите са имали пневматични кости, тоест кости с въздушни чували.

еволюция

От настоящите животни птиците имат най-голям брой структури с въздушни торбички в телата си. От еволюционна гледна точка птиците са настоящите потомци на динозаврите.

Известно е, че птиците се развиват от дребни месоядни динозаври. Тези динозаври са живели в късната юра или по-късно (преди около 152 до 163 милиона години), според данните от вкаменелости, открити в Китай и Южна Америка.

Счита се обаче, че прародителят на всички настоящи птици е живял в късния Креда или по-късно (преди около 72 до 100 милиона години). Този прародител оцелява през следващите 65 милиона години, изминали след масовото изчезване на динозаврите.

Изследователят Питър Уорд през 2006 г. предположи, че първите въздушни торбички при динозаврите се появяват в организми, живели в периода на триаса (преди около 252 милиона години).

Тази структура имаше еволюционен характер, което позволи на организмите, които я притежаваха, да се адаптират към ниските нива на кислород, които съществуваха през този период.

Тази характеристика се поддържа в момента при потомците на динозаврите, птиците. Наличието на тези торби в други зоологични групи може да се дължи на механизъм на паралелна или парафилетна еволюция.

При хората

От друга страна, ние, хората, имаме параназални синуси. Това са система от въздушни кухини, разположени в главата; в челната, етмоидната, сфеноидната кост и в горната челюст.

Има много спорове относно еволюционните аспекти на околоносните синуси при неандерталците и съвременните хора. Не е известно със сигурност какъв е произходът и еволюционната функция.

Една от предложените хипотези за наличието на тези въздушни торбички е приспособяването към силен студ. Много обсъждана тема и с много нарушители.

Наличието на въздушни торбички в хоминиди и други гръбначни животни също е спорен въпрос в еволюцията. Тези сакове се появяват и изчезват в различни групи, дори в несвързани родове.

Предложени са различни хипотези за наличието на пневматизация или въздушни пространства в черепа на гръбначните животни. Сред тези хипотези се открояват следните: адаптации към студ, дисперсия на силата на дъвчене, краниално изсветляване и съхранение на вещества.

В кои животни са намерени въздушни торбички?

Първите известни организми, които представят въздушни сакове, са били динозаврите. Те присъстваха в групата на птрозаврите (летящи динозаври) и савричани.

Последните бяха представени от птероподите (като Tyrannosaurus rex) и савроподите (като големите дълги шии).

От настоящите животни птиците са тези, които имат най-голям брой въздушни торбички вътре в тялото. Те присъстват при всички или повечето видове птици.

Тези структури се срещат и при други гръбначни животни, като бозайници, както в костите, така и в част от дихателната система.

Други животни, които имат въздушни торбички или структури, наречени като такива, са насекоми. Тези членестоноги имат въздушни чували като част от дихателната си система. Те присъстват като дилатации или разширения на трахеите.

Характеристика

На динозаврите

Бяха изложени различни хипотези за функционалността на скелетните и не скелетни въздушни сакове при динозаврите.

Наличието на тези пространства може да показва, че в тези организми това им е помогнало да имат висока метаболитна активност, тъй като торбичките увеличават дихателния капацитет.

Някои автори също така предлагат въздушните торбички да служат за подобряване на баланса и за намаляване на инерцията на въртене. Тази последна хипотеза обаче е силно оспорвана, тъй като не се прилага в групи като Савроподите.

Друга хипотетична функция на въздушните кухини е регулирането на телесната температура. Наличието на пера, покриващи тялото, или активността на полета, може да затопли тялото.

Тогава торбите ще функционират като средство за разсейване на излишната топлина. Наличието на пневматични кости в динозаврите им позволява да имат по-леки кости и улеснява еволюцията на гигантските живи форми.

При птиците

При птиците невръстените въздушни торбички могат да се разглеждат като малки камери, които набъбват и изпукват. Това причинява поток от газ в отделна камера, аналогичен на това, което се случва в белите дробове.

Те също представят костеливи въздушни кухини. Наличието на тези пространства позволило на птиците да имат по-леки кости. Това от своя страна позволи на повечето от тези организми да летят.

Освен това им помогнали да имат високоефективни дихателни системи, да разпределят скелетната маса и дори се смята, че позволява на някои птици да летят на голяма надморска височина.

Нескелетни въздушни сакове при птици и динозаври. Взето и редактирано от CNX OpenStax, през Wikimedia Commons.

При бозайници

При бозайниците има въздушни торбички в така наречените околоносни синуси. Това са дивертикули, принадлежащи към носната кухина. Те съдържат въздух и са част от костите на черепа.

Има няколко хипотези относно функциите на тези пневматизирани структури. Тези хипотези включват изсветляване на черепа, топлообмен и разсейване и използване за отделяне на слуз.

Изследването на тези функции е извършено с помощта на животни като коне, преживни животни, месоядни животни, малки домашни любимци (кучета и котки), дори и при хора.

При насекоми

Въздушните торби от насекоми са камери с голям капацитет за разширяване. Те са свързани с трахеите и тяхната функция е да съхраняват въздух и да улесняват полета.

Препратки

1. Въздушен сак. Анатомия. Възстановени от britannica.com.
2. Скелетна пневматичност. Възстановено от en.wikipedia.org.
3. Произходът на птиците. Възстановен от evolution.berkeley.edu.
4. П. Уорд (2006). Външен въздух: Динозаври, птици и земна древна атмосфера. Национални академии.
5. V. Dressino & SG Lamas (2014). Спорове относно еволюционната роля на параназалната синусова пневматизация при хора и неандерталци като адаптация към силен студ. Лудус Виталис.
6. Matt Wedel: Ловуване на надуваемия динозавър. Възстановено от ucmp.berkeley.edu
7. Х. Брукс. (2018). Пневматизираните кости помагат на учените да изучават еволюцията на дишането при птици и динсоаври. Възстановено от upi.com.
8. R. Zárate, M. Navarrete, A. Sato, D. Díaz, W. Huanca (2015). Анатомично описание на параназалните синуси на Алпака (Vicugna pacos). Списание за ветеринарни изследвания на Перу.