AIR SAC: EVOLUȚIE, ÎN CE ANIMALE SE GĂSEȘTE, FUNCȚIONEAZĂ - BIOLOGIE - 2025

Cele sacilor de aer sunt cavitati de aer permanente în interiorul organismelor. Prezența acestor saci în oase se numește pneumaticitate, iar procesul de formare a acestora în timpul dezvoltării osoase se numește pneumatizare.

Distribuția acestor saci în corpul organismelor este relativ variată. Ele pot fi prezente în oase (pneumaticitate scheletică) precum craniul, vertebrele, coastele, sternul și altele. De asemenea, sunt prezente ca parte a sistemului respirator al multor animale.

Craniul unui Tyrannosaurus rex. Aceste animale aveau oase craniene masive, fuzionate, totuși aveau numeroase spații de aer mici, ceea ce le făcea mai ușoare. Preluat și editat de la AE Anderson, prin Wikimedia Commons.

Oamenii de știință cred că dezvoltarea sacilor de aer permite animalelor care le prezintă să aibă sau să îmbunătățească echilibrul, să-și răcorească eficient corpul și să crească schimbul de gaze.

Diversitatea organismelor pe care le posedă aceste sacuri variază de la păsări și mamifere, la insecte. Chiar și astăzi se știe că dinozaurii aveau oase pneumatice, adică oase cu saci de aer.

Evoluţie

Dintre animalele actuale, păsările au cel mai mare număr de structuri cu sacuri de aer în corpul lor. Din punct de vedere evolutiv, păsările sunt descendenții actuali ai dinozaurilor.

Se știe că păsările evoluează din dinozaurii mici carnivori. Acești dinozauri au trăit în Jurasicul târziu sau mai târziu (cu aproximativ 152 până la 163 de milioane de ani în urmă), conform înregistrărilor fosile descoperite în China și America de Sud.

Cu toate acestea, se crede că strămoșul tuturor păsărilor actuale a trăit în cretacicul târziu sau mai târziu (cu aproximativ 72 până la 100 de milioane de ani în urmă). Acest strămoș a supraviețuit în 65 de milioane de ani care au trecut după extincția în masă a dinozaurilor.

Cercetătorul Peter Ward, în 2006, a sugerat că primele saci cu aer din dinozauri au apărut în organismele care au trăit în perioada Trișic (acum aproximativ 252 de milioane de ani).

Această structură a fost un caracter evolutiv care a permis organismelor care o posedau să se adapteze nivelurilor scăzute de oxigen care au existat în această perioadă.

Această caracteristică este menținută în prezent la descendenții dinozaurilor, păsările. Prezența acestor saci în alte grupuri zoologice se poate datora unui mecanism de evoluție paralelă sau parafiletică.

În oameni

Pe de altă parte, noi, oamenii, avem sinusuri paranazale. Acestea sunt un sistem de cavități de aer localizate în cap; în oasele frontale, etmoide, sfenoide și în maxilarul superior.

Există multe controverse cu privire la aspectele evolutive ale sinusurilor paranazale la neanderthalieni și la oamenii moderni. Nu se știe cu siguranță care este originea și funcția evolutivă.

Una dintre ipotezele propuse despre prezența acestor saci de aer este adaptarea la frigul extrem. Mult discutat subiect și cu mulți detractori.

Prezența sacilor de aer în hominide și alte vertebre a fost, de asemenea, o problemă controversată în evoluție. Aceste saci au apărut și au dispărut în diferite grupuri, chiar și în linii fără legătură.

Au fost propuse diverse ipoteze cu privire la prezența pneumatizării sau a spațiilor de aer în craniul vertebratelor. Printre aceste ipoteze, se evidențiază următoarele: adaptări la frig, dispersia forței de mestecat, iluminarea craniană și depozitarea substanțelor.

În ce animale se găsesc saci de aer?

Primele organisme cunoscute care au prezentat sacii de aer au fost dinozaurii. Ei au fost prezenți în grupul Ptrosaurs (Dinozaurii Flying) și Saurischians.

Acestea din urmă erau reprezentate de Pteropoduri (ca Tyrannosaurus rex) și Sauropod (precum marile gâturi lungi).

Dintre animalele actuale, păsările sunt cele care au cel mai mare număr de saci cu aer în interiorul corpului. Sunt prezente în toate sau în majoritatea speciilor de păsări.

Aceste structuri se găsesc și în alte vertebrate, cum ar fi mamiferele, atât în ​​oase, cât și în unele părți ale sistemului respirator.

Alte animale care au saci de aer sau structuri numite ca atare sunt insecte. Aceste artropode au sacuri de aer ca parte a sistemului respirator. Sunt prezente ca dilatații sau expansiuni ale traheelor.

Caracteristici

Pe dinozauri

Diferite ipoteze au fost prezentate funcționalitatea sacilor de aer scheletici și non-scheletici din dinozauri.

Prezența acestor spații ar putea indica faptul că în aceste organisme le-a ajutat să aibă o activitate metabolică ridicată, deoarece sacii au crescut capacitatea respiratorie.

Unii autori propun, de asemenea, ca sacii de aer să servească pentru a îmbunătăți echilibrul și pentru a reduce inerția rotativă. Totuși, această ultimă ipoteză este foarte contestată, deoarece nu se aplică în grupuri precum Sauropodii.

O altă funcție ipotetică a cavităților de aer este de a regla temperatura corpului. Prezența penelor care acoperă corpul, sau activitatea de zbor, ar putea încălzi corpul.

Pungile ar funcționa apoi ca un mijloc de disipare a excesului de căldură. Prezența oaselor pneumatice în dinozauri le-a permis să aibă oase mai ușoare și a facilitat evoluția formelor vii gigantice.

La păsări

La păsări, sacii cu aer neosos pot fi văzuți ca camere mici care se umflă și se dezumflă. Aceasta provoacă un flux de gaz într-o cameră separată, analog cu ceea ce se întâmplă în plămâni.

De asemenea, prezintă cavități de aer osos. Prezența acestor spații a permis păsărilor să aibă oase mai ușoare. La rândul său, acest lucru a permis majoritatea acestor organisme să zboare.

În plus, i-a ajutat să aibă sisteme respiratorii extrem de eficiente, să distribuie masa scheletică și chiar se crede că permite unor păsări să zboare la o altitudine mare.

Saci cu aer neschimbat la păsări și dinozauri. Preluat și editat din CNX OpenStax, prin Wikimedia Commons.

La mamifere

La mamifere există saci de aer în așa-numitele sinusuri paranazale. Acestea sunt diverticule aparținând cavității nazale. Conțin aer și fac parte din oasele craniului.

Există mai multe ipoteze despre funcțiile acestor structuri pneumatizate. Aceste ipoteze includ iluminarea craniului, schimbul de căldură și disiparea și utilizarea secreției de mucus.

Studiul acestor funcții a fost realizat folosind animale precum cai, rumegători, carnivore, animale de companie mici (câini și pisici), chiar și la ființe umane.

La insecte

Sacurile aeriene ale insectelor sunt camere cu capacitate mare de expansiune. Acestea sunt asociate traheelor ​​și funcția lor este de a stoca aerul și de a facilita zborul.

Referințe

1. Sac de aer. Anatomie. Recuperat de pe britannica.com.
2. Pneumaticitate scheletică. Recuperat de pe en.wikipedia.org.
3. Originea păsărilor. Recuperat din evoluție.berkeley.edu.
4. P. Ward (2006). În afara aerului subțire: dinozaurii, păsările și atmosfera străveche a pământului. Presa Academiilor Naționale.
5. V. Dressino & SG Lamas (2014). Controverse asupra rolului evolutiv al sinusului paranasal Pneumatizarea la om și neanderthali ca adaptare la frigul extrem. Ludus Vitalis.
6. Matt Wedel: Vânătoarea dinozaurului gonflabil. Recuperat din ucmp.berkeley.edu
7. H. Brooks. (2018). Oasele pneumatizate îi ajută pe oamenii de știință să studieze evoluția respirației la păsări și dinozauri. Recuperat de pe upi.com.
8. R. Zárate, M. Navarrete, A. Sato, D. Díaz, W. Huanca (2015). Descrierea anatomică a sinusurilor paranasale din Alpaca (Vicugna pacos). Journal of Veterinary Research of Peru.