LUFTSÄCK: EVOLUTION, VILKA DJUR DET FINNS I, FUNGERAR - BIOLOGI - 2025

De luftblåsor är håligheter permanent luft i organismer. Närvaron av dessa säckar i benen kallas pneumatiskhet, och deras bildningsprocess under benutvecklingen kallas pneumatisering.

Distributionen av dessa säckar i kroppen av organismer är relativt varierad. De kan förekomma i ben (skelettpneumatik) såsom skalle, ryggkotor, revben, bröstben och andra. De finns också som en del av andningsorganen för många djur.

Skalle av en Tyrannosaurus rex. Dessa djur hade massiva, smälta kranialben, men de hade många små luftutrymmen, vilket gjorde dem lättare. Hämtad och redigerad från AE Anderson via Wikimedia Commons.

Forskare tror att utvecklingen av luftsäckar tillåter djur som presenterar dem att ha eller förbättra balansen, effektivt kyla sina kroppar och öka gasutbytet.

Mångfalden av organismer som dessa sackar har varierar från fåglar och däggdjur till insekter. Till och med idag är det känt att dinosaurier hade pneumatiska ben, det vill säga ben med luftsäckar.

Evolution

Av de aktuella djuren har fåglar det största antalet strukturer med luftsäckar i kroppen. Från en evolutionär synvinkel är fåglar de nuvarande ättlingar till dinosaurier.

Det är känt att fåglar utvecklas från små köttätande dinosaurier. Dessa dinosaurier bodde i sent Jurassic eller senare (för cirka 152 till 163 miljoner år sedan), enligt fossila register som upptäcktes i Kina och Sydamerika.

Förfäderna till alla nuvarande fåglar tros emellertid ha levt i den sena kritan eller senare (för cirka 72 till 100 miljoner år sedan). Denna förfader överlevde under de efterföljande 65 miljoner åren som förflutit efter massdödningen av dinosaurierna.

Forskaren Peter Ward föreslog 2006 att de första luftsäckarna i dinosaurier dök upp i organismer som levde under triasperioden (för cirka 252 miljoner år sedan).

Denna struktur var en evolutionär karaktär som gjorde det möjligt för organismerna som hade den att anpassa sig till de låga syrehalterna som fanns under denna period.

Denna egenskap upprätthålls för närvarande i ättlingar till dinosaurier, fåglar. Närvaron av dessa säckar i andra zoologiska grupper kan bero på en mekanism för parallell eller paraphyletisk utveckling.

I människor

Å andra sidan har vi människor paranasala bihålor. Dessa är ett system med luftkaviteter placerade i huvudet; i främre, etmoid, sfhenoidben och i överkäken.

Det finns mycket kontroverser om de evolutionära aspekterna av paranasala bihålor i neandertalarna och moderna människor. Det är inte känt med säkerhet vad som är ursprung och evolutionär funktion.

En av de hypoteser som föreslås om förekomsten av dessa luftsäckar är anpassning till extrem kyla. Mycket diskuterat ämne och med många avskräckare.

Närvaron av luftsäckar i hominider och andra ryggradsdjur har också varit en kontroversiell fråga i evolutionen. Dessa säckar har dykt upp och försvunnit i olika grupper, även i icke-släktlinjer.

Olika hypoteser har föreslagits om förekomsten av pneumatisering eller luftutrymmen i ryggradsdjurens skalle. Dessa hypoteser inkluderar: anpassningar till förkylning, spridning av tuggningskraft, kraniell belysning och lagring av ämnen.

I vilka djur finns luftsäckar?

De första kända organismerna som presenterade luftsäckar var dinosaurier. De var närvarande i gruppen Ptrosaurier (flygande dinosaurier) och Saurischians.

De senare representerades av Pteropods (som Tyrannosaurus rex) och Sauropods (som de stora långa halsarna).

Av de aktuella djuren är fåglar de som har det största antalet luftsäckar i kroppen. De finns i alla eller de flesta fåglarter.

Dessa strukturer finns också i andra ryggradsdjur, såsom däggdjur, både i benen och i en del av andningsorganen.

Andra djur som har luftsäckar eller strukturer benämnda som sådana är insekter. Dessa leddjur har luftsäckar som en del av deras andningsorgan. De är närvarande som utvidgningar eller utvidgningar av luftstrupen.

Funktioner

På dinosaurier

Olika hypoteser har framförts om funktionaliteten hos skelett- och icke-skelettluftsäckar i dinosaurier.

Närvaron av dessa utrymmen kan indikera att det i dessa organismer hjälpte dem att ha en hög metabolisk aktivitet, eftersom säckarna ökade andningsförmågan.

Vissa författare föreslår också att luftsäckarna tjänade till att förbättra balansen och minska roterande tröghet. Denna sista hypotes är emellertid mycket omtvistad, eftersom den inte gäller i grupper som Sauropods.

En annan hypotetisk funktion av lufthålrum är att reglera kroppstemperaturen. Närvaron av fjädrar som täcker kroppen eller flyktaktiviteten kan värma kroppen.

Påsarna skulle då fungera som ett medel för att sprida överskottsvärme. Närvaron av pneumatiska ben i dinosaurier tillät dem att ha lättare ben och underlättade utvecklingen av gigantiska levande former.

I fåglar

I fåglar kan icke-beniga luftsäckar ses som små kammare som sväller och tömmer ut. Detta orsakar ett gasflöde in i en separat kammare, analogt med vad som händer i lungorna.

De presenterar också beniga lufthålrum. Närvaron av dessa utrymmen tillät fåglarna att ha lättare ben. Detta i sin tur tillät de flesta av dessa organismer att flyga.

Dessutom hjälpte det dem att ha mycket effektiva andningssystem, att fördela skelettmassan och det tros till och med att det gör att vissa fåglar kan flyga i hög höjd.

Luftsäckar utan skelett i fåglar och dinosaurier. Hämtad och redigerad från CNX OpenStax via Wikimedia Commons.

Hos däggdjur

Hos däggdjur finns luftsäckar i de så kallade paranasala bihålorna. Dessa är divertikula som tillhör näshålan. De innehåller luft och är en del av skallens ben.

Det finns flera hypoteser om funktionerna hos dessa pneumatiserade strukturer. Dessa hypoteser inkluderar lättnad av skallen, värmeväxling och spridning och användning för slemutsöndring.

Studien av dessa funktioner har utförts med hjälp av djur som hästar, idisslare, köttätare, små husdjur (hundar och katter), även hos människor.

Hos insekter

Luftsäckarna hos insekter är kammare med stor kapacitet för expansion. De är förknippade med luftrören och deras funktion är att lagra luft och underlätta flygning.

referenser

1. Luftsäck. Anatomi. Återställs från britannica.com.
2. Skelettpneumatik. Återställs från en.wikipedia.org.
3. Fåglarnas ursprung. Återställdes från evolution.berkeley.edu.
4. P. Ward (2006). Ut ur luften: dinosaurier, fåglar och jordens forntida atmosfär. National Academies Press.
5. V. Dressino & SG Lamas (2014). Kontroverser om paranasal sinus evolutionära roll Pneumatisering hos människor och neandertalar som anpassning till extrem förkylning. Ludus Vitalis.
6. Matt Wedel: Jagar den uppblåsbara dinosaurien. Återställdes från ucmp.berkeley.edu
7. H. Brooks. (2018). Pneumatiserade ben hjälper forskare att studera utvecklingen av andning hos fåglar och dinsoaurier. Återställs från upi.com.
8. R. Zárate, M. Navarrete, A. Sato, D. Díaz, W. Huanca (2015). Anatomisk beskrivning av paranasala bihålor i alpakka (Vicugna pacos). Journal of Veterinary Research of Peru.