كيس الهواء: التطور ، ما هي الحيوانات الموجودة فيه ، الوظائف - مادة الاحياء - 2026

و الحويصلات الهوائية هي تجاويف الهواء دائم داخل الكائنات الحية. يسمى وجود هذه الحويصلات في العظام بالهواء المضغوط ، وتسمى عملية تكوينها أثناء نمو العظام بالتهواء.

يختلف توزيع هذه الأكياس في جسم الكائنات نسبيًا. يمكن أن تكون موجودة في العظام (الهوائية الهيكلية) مثل الجمجمة والفقرات والأضلاع والقص وغيرها. وهي موجودة أيضًا كجزء من الجهاز التنفسي للعديد من الحيوانات.

جمجمة الديناصور ريكس. كان لهذه الحيوانات عظام جمجمة ضخمة ومندمجة ، ومع ذلك كان لديها العديد من المساحات الهوائية الصغيرة ، مما يجعلها أخف وزنا. مأخوذة وتحرير من AE Anderson ، عبر ويكيميديا ​​كومنز.

يعتقد العلماء أن تطوير الأكياس الهوائية يسمح للحيوانات التي تقدم لهم بالحصول على التوازن أو تحسينه ، وتبريد أجسامهم بكفاءة ، وزيادة تبادل الغازات.

يتراوح تنوع الكائنات الحية التي تمتلكها هذه الأكياس من الطيور والثدييات إلى الحشرات. حتى اليوم ، من المعروف أن الديناصورات كانت بها عظام هوائية ، أي عظام بها أكياس هوائية.

تطور

من بين الحيوانات الحالية ، تمتلك الطيور أكبر عدد من الهياكل ذات الأكياس الهوائية في أجسامها. من وجهة نظر تطورية ، الطيور هي أحفاد الديناصورات الحالية.

من المعروف أن الطيور تتطور من الديناصورات الصغيرة آكلة اللحوم. عاشت هذه الديناصورات في أواخر العصر الجوراسي أو ما بعده (قبل حوالي 152 إلى 163 مليون سنة) ، وفقًا لسجلات الحفريات المكتشفة في الصين وأمريكا الجنوبية.

ومع ذلك ، يُعتقد أن أسلاف جميع الطيور الحالية قد عاش في أواخر العصر الطباشيري أو ما بعده (منذ حوالي 72 إلى 100 مليون سنة). نجا هذا السلف في الـ 65 مليون سنة اللاحقة التي انقضت بعد الانقراض الجماعي للديناصورات.

اقترح الباحث بيتر وارد ، في عام 2006 ، أن الحويصلات الهوائية الأولى في الديناصورات ظهرت في الكائنات الحية التي عاشت في العصر الترياسي (قبل حوالي 252 مليون سنة).

كانت هذه البنية سمة تطورية سمحت للكائنات الحية التي تمتلكها بالتكيف مع المستويات المنخفضة من الأكسجين التي كانت موجودة خلال هذه الفترة.

يتم الحفاظ على هذه الخاصية حاليًا في أحفاد الديناصورات والطيور. قد يكون وجود هذه الأكياس في مجموعات علم الحيوان الأخرى ناتجًا عن آلية للتطور المتوازي أو النمطي.

في البشر

من ناحية أخرى ، نحن البشر لدينا الجيوب الأنفية. هذه عبارة عن نظام من تجاويف الهواء الموجودة في الرأس ؛ في عظام الجبهة ، الغربالي ، الوتدي ، وفي الفك العلوي.

هناك الكثير من الجدل حول الجوانب التطورية للجيوب الأنفية في إنسان نياندرتال والإنسان الحديث. من غير المعروف على وجه اليقين ما هو الأصل والوظيفة التطورية.

إحدى الفرضيات المقترحة حول وجود هذه الأكياس الهوائية هي التكيف مع البرودة الشديدة. ناقش الموضوع مع العديد من المنتقدين.

كان وجود الأكياس الهوائية في البشر والفقاريات الأخرى أيضًا مسألة مثيرة للجدل في التطور. ظهرت هذه الأكياس واختفت في مجموعات مختلفة ، حتى في سلالات غير مرتبطة.

تم اقتراح فرضيات مختلفة حول وجود الهواء المضغوط أو الفراغات الهوائية في جمجمة الفقاريات. تشمل هذه الفرضيات: التكيف مع البرودة ، تشتت قوة المضغ ، تفتيح الجمجمة وتخزين المواد.

في أي الحيوانات توجد الأكياس الهوائية؟

كانت أول الكائنات الحية المعروفة التي قدمت الأكياس الهوائية هي الديناصورات. كانوا موجودين في مجموعة Ptrosaurs (Flying Dinosaurs) و Saurischians.

تم تمثيل الأخير بواسطة Pteropods (مثل Tyrannosaurus rex) و Sauropods (مثل الأعناق الطويلة الكبيرة).

من بين الحيوانات الحالية ، الطيور هي التي تحتوي على أكبر عدد من الأكياس الهوائية داخل الجسم. توجد في جميع أنواع الطيور أو معظمها.

توجد هذه الهياكل أيضًا في الفقاريات الأخرى ، مثل الثدييات ، في كل من العظام وجزء من الجهاز التنفسي.

الحيوانات الأخرى التي لديها أكياس هوائية أو هياكل تسمى على هذا النحو هي الحشرات. هذه المفصليات لها أكياس هوائية كجزء من الجهاز التنفسي. هم موجودون كتوسعات أو توسعات في القصبة الهوائية.

المميزات

على الديناصورات

تم طرح فرضيات مختلفة حول وظائف الأكياس الهوائية الهيكلية وغير الهيكلية في الديناصورات.

يمكن أن يشير وجود هذه الفراغات إلى أنها ساعدتهم في الحصول على نشاط استقلابي مرتفع ، لأن الأكياس زادت من قدرة الجهاز التنفسي.

يقترح بعض المؤلفين أيضًا أن الأكياس الهوائية تعمل على تحسين التوازن وتقليل القصور الذاتي الدوراني. هذه الفرضية الأخيرة ، مع ذلك ، محل خلاف كبير ، لأنها لا تنطبق في مجموعات مثل Sauropods.

وظيفة افتراضية أخرى لتجويف الهواء هي تنظيم درجة حرارة الجسم. قد يؤدي وجود ريش يغطي الجسم أو نشاط الطيران إلى تدفئة الجسم.

ستعمل الأكياس بعد ذلك كوسيلة لتبديد الحرارة الزائدة. سمح وجود عظام هوائية في الديناصورات بامتلاك عظام أخف وسهل تطور أشكال حية عملاقة.

في الطيور

في الطيور ، يمكن رؤية الأكياس الهوائية غير العظمية على أنها حجرات صغيرة تنتفخ وتنكمش. يؤدي هذا إلى تدفق الغاز إلى حجرة منفصلة ، على غرار ما يحدث في الرئتين.

كما أنها تظهر تجاويف هوائية عظمية. سمح وجود هذه الفراغات للطيور بأن يكون لها عظام أخف. وهذا بدوره سمح لمعظم هذه الكائنات بالطيران.

بالإضافة إلى ذلك ، ساعدهم في الحصول على أجهزة تنفسية عالية الكفاءة ، لتوزيع كتلة الهيكل العظمي ، ويعتقد أنه يسمح لبعض الطيور بالطيران على ارتفاعات عالية.

أكياس الهواء غير الهيكلية في الطيور والديناصورات. مأخوذة وتحريرها من CNX OpenStax ، عبر ويكيميديا ​​كومنز.

في الثدييات

توجد في الثدييات أكياس هوائية في ما يسمى بالجيوب الأنفية. هذه رتج تنتمي إلى تجويف الأنف. تحتوي على الهواء وهي جزء من عظام الجمجمة.

هناك العديد من الفرضيات حول وظائف هذه الهياكل الهوائية. تشمل هذه الفرضيات تفتيح الجمجمة ، وتبادل الحرارة وتبديدها ، واستخدامها لإفراز المخاط.

وقد أجريت دراسة هذه الوظائف باستخدام حيوانات مثل الخيول والحيوانات المجترة والحيوانات آكلة اللحوم والحيوانات الأليفة الصغيرة (الكلاب والقطط) ، حتى في البشر.

في الحشرات

الأكياس الهوائية للحشرات عبارة عن غرف ذات قدرة كبيرة على التوسع. وهي مرتبطة بالقصبة الهوائية وتتمثل وظيفتها في تخزين الهواء وتسهيل الطيران.

المراجع

1. كيس الهواء. تشريح. تعافى من britannica.com.
2. الهوائية الهيكلية. تعافى من en.wikipedia.org.
3. أصل الطيور. تعافى من Evolution.berkeley.edu.
4. بي وارد (2006). من فراغ: الديناصورات والطيور والجو القديم للأرض. مطبعة الأكاديميات الوطنية.
5. دريسينو و إس جي لاماس (2014). الجدل حول الدور التطوري للالتهاب الرئوي للجيوب الأنفية في البشر والنياندرتال باعتباره تكيفًا مع البرودة الشديدة. لودوس فيتاليس.
6. مات ويديل: اصطاد الديناصور القابل للنفخ. تعافى من ucmp.berkeley.edu
7. بروكس. (2018). تساعد العظام التي تعمل بالهواء المضغوط العلماء على دراسة تطور التنفس في الطيور والديناصورات. تعافى من upi.com.
8. زارات ، إم نافاريتي ، أ.ساتو ، دياز ، دبليو هوانكا (2015). الوصف التشريحي للجيوب الأنفية للألبكة (Vicugna pacos). مجلة البحوث البيطرية في بيرو.