AIR SAC: EVOLUCE, VE KTERÝCH ZVÍŘATECH SE NACHÁZÍ, FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Tyto vzdušné vaky jsou dutiny trvalé vzduchu v organismech. Přítomnost těchto vaků v kostech se nazývá pneumatičnost a jejich proces formování během vývoje kosti se nazývá pneumatizace.

Distribuce těchto vaků v těle organismů je poměrně různorodá. Mohou být přítomny v kostech (kosterní pneumatičnost), jako je lebka, obratle, žebra, hrudní kost a další. Jsou také přítomny jako součást dýchacího systému mnoha zvířat.

Lebka Tyrannosaurus rex. Tato zvířata měla masivní, roztavené lebeční kosti, přesto měla četné malé vzdušné prostory, což je usnadnilo. Převzato a upraveno od AE Andersona prostřednictvím Wikimedia Commons.

Vědci se domnívají, že vývoj vzduchových vaků umožňuje zvířatům, která je představují, mít nebo zlepšit rovnováhu, účinně ochladit jejich těla a zvýšit výměnu plynu.

Rozmanitost organismů, které tyto vaky mají, sahá od ptáků a savců až po hmyz. Ještě dnes je známo, že dinosauři měli pneumatické kosti, tj. Kosti se vzduchovými vaky.

Vývoj

Ze současných zvířat mají ptáci největší počet struktur se vzduchovými vaky v těle. Z evolučního hlediska jsou ptáci současnými potomky dinosaurů.

Je známo, že se ptáci vyvíjejí z malých masožravých dinosaurů. Tito dinosauři žili na konci jury nebo později (asi před 152 až 163 miliony let), podle fosilních záznamů objevených v Číně a Jižní Americe.

Předek všech současných ptáků však věřil, že žili v pozdních křídlech nebo později (asi před 72 až 100 miliony let). Tento předek přežil v následujících 65 milionech let, které uplynuly po masovém vyhynutí dinosaurů.

Vědec Peter Ward v roce 2006 navrhl, aby se první vzduchové vaky v dinosaurech objevily v organismech, které žily v období triasu (asi před 252 miliony let).

Tato struktura byla evoluční charakter, který umožnil organismům, které ji vlastnily, přizpůsobit se nízkým hladinám kyslíku, které existovaly během tohoto období.

Tato vlastnost je v současné době zachována u potomků dinosaurů, ptáků. Přítomnost těchto vaků v jiných zoologických skupinách může být způsobena mechanismem paralelního nebo parafyletického vývoje.

U lidí

Na druhé straně máme my paranasální dutiny. Jedná se o systém vzduchových dutin umístěných v hlavě; v přední, ethmoidní, sfenoidální kosti a v horní čelisti.

O evolučních aspektech paranazálních dutin u neandrtálců a moderních lidí je mnoho kontroverzí. Není jisté, jaký je původ a vývojová funkce.

Jednou z hypotéz o přítomnosti těchto vzduchových vaků je přizpůsobení se extrémnímu chladu. Hodně diskutované téma as mnoha kritiky.

Přítomnost vzduchových vaků v hominidech a jiných obratlovcích byla také kontroverzní otázkou v evoluci. Tyto vaky se objevily a zmizely v různých skupinách, dokonce i v nesouvisejících liniích.

Byly navrženy různé hypotézy o přítomnosti pneumatizace nebo vzdušných prostorů v lebce obratlovců. Z těchto hypotéz vynikají následující: přizpůsobení chladu, rozptyl žvýkací síly, kraniální zesvětlení a skladování látek.

Ve kterých zvířatech se nacházejí vzduchové vaky?

Prvními známými organismy představujícími vzdušné vaky byli dinosauři. Byli přítomni ve skupině Ptrosaurs (Flying Dinosaurs) a Saurischians.

Tito byli reprezentováni Pteropods (jako Tyrannosaurus rex) a Sauropods (jako velké dlouhé krky).

Ze současných zvířat mají ptáci největší počet vaků uvnitř těla. Jsou přítomny u všech nebo většiny druhů ptáků.

Tyto struktury se vyskytují také v jiných obratlovcích, jako jsou savci, jak v kostech, tak v části dýchacího systému.

Další zvířata, která mají vzduchové vaky nebo struktury jako takové, jsou hmyz. Tyto členovce mají vzdušné vaky jako součást jejich dýchacího systému. Jsou přítomny jako dilatace nebo rozšíření trachey.

Funkce

Na dinosaurech

Byly předloženy různé hypotézy o funkčnosti kosterních a nekeletálních vzduchových vaků u dinosaurů.

Přítomnost těchto prostorů by mohla naznačovat, že v těchto organismech jim pomohla mít vysokou metabolickou aktivitu, protože vaky zvýšily dýchací kapacitu.

Někteří autoři také navrhují, aby vzduchové vaky sloužily ke zlepšení rovnováhy a ke snížení rotační setrvačnosti. Tato poslední hypotéza je však velmi sporná, protože se nevztahuje na skupiny, jako jsou Sauropodové.

Další hypotetickou funkcí vzduchových dutin je regulace tělesné teploty. Přítomnost peří zakrývajícího tělo nebo aktivita letu může tělo zahřát.

Sáčky by pak fungovaly jako prostředek k odvádění přebytečného tepla. Přítomnost pneumatických kostí v dinosaurech jim umožnila mít lehčí kosti a usnadnila vývoj obřích živých forem.

U ptáků

U ptáků mohou být vzduchové vaky jiné než kostnaté považovány za malé komory, které bobtnají a vyfukují. To způsobuje proudění plynu do oddělené komory, analogické tomu, co se děje v plicích.

Také představují kostnaté vzduchové dutiny. Přítomnost těchto prostorů umožňovala ptákům mít lehčí kosti. To zase umožnilo většině těchto organismů létat.

Kromě toho jim to pomohlo mít vysoce účinné dýchací systémy, distribuovat kosterní hmotu a dokonce se věří, že umožňuje některým ptákům létat ve vysokých nadmořských výškách.

Nekeletové vzduchové vaky u ptáků a dinosaurů. Převzato a upraveno z CNX OpenStax, přes Wikimedia Commons.

U savců

U savců jsou vzduchové vaky v tzv. Paranazálních dutinách. Jedná se o divertikulu patřící do nosní dutiny. Obsahují vzduch a jsou součástí kostí lebky.

O funkcích těchto pneumatizovaných struktur existuje několik hypotéz. Tyto hypotézy zahrnují zesvětlení lebky, výměnu tepla a rozptyl a použití pro sekreci hlenu.

Studie těchto funkcí byla prováděna na zvířatech, jako jsou koně, přežvýkavci, masožravci, malí domácí mazlíčci (psi a kočky), a to iu lidí.

U hmyzu

Vzdušné vaky hmyzu jsou komory s velkou kapacitou pro expanzi. Jsou spojeny s průdušnicemi a jejich funkcí je uchovávat vzduch a usnadňovat let.

Reference

1. Air sac. Anatomie. Obnoveno z britannica.com.
2. Kosterní pneumatičnost. Obnoveno z en.wikipedia.org.
3. Původ ptáků. Obnoveno z evolution.berkeley.edu.
4. P. Ward (2006). Ze vzduchu: Dinosauři, ptáci a starodávná atmosféra Země. Národní akademie Press.
5. V. Dressino & SG Lamas (2014). Spory o evoluční roli paranasálního sinusu Pneumatizace u lidí a neandrtálců jako adaptace na extrémní chlad. Ludus Vitalis.
6. Matt Wedel: Lov nafukovacího dinosaura. Obnoveno z ucmp.berkeley.edu
7. H. Brooks. (2018). Pneumatizované kosti pomáhají vědcům studovat vývoj dýchání u ptáků a dinosaurů. Obnoveno z upi.com.
8. R. Zárate, M. Navarrete, A. Sato, D. Díaz, W. Huanca (2015). Anatomický popis paranazálních sinusů alpaky (Vicugna pacos). Žurnál veterinárního výzkumu Peru.