أكياس هوائية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث

الأكياس الهوائية هي مساحات داخل الكائن الحي حيث يوجد وجود مستمر للهواء. من بين الحيوانات الحديثة، تمتلك الطيور معظم الأكياس الهوائية (9-11)، مع أقارب الديناصورات المنقرضة التي تظهر زيادة كبيرة في الالتهاب الرئوي (وجود الهواء) في عظامها. على العديد من الأكياس الهوائية في الجسم التي ليست فقط في العظام،[1] ويمكن تحديدها على أنها الشكل الأكثر بدائية للممرات الهوائية الحديثة للطيور.[2]  تُعرف الصربوديات جيدًا بكمية جيوب الهواء في عظامها (خاصة الفقرة)، على الرغم من أن أحد ثيروبود، دينوكيروس، يظهر كمية منافسة من جيوب الهواء.[3]

الوظيفة[عدل]

تحصل رئتا الطيور على هواء نقي أثناء الزفير والاستنشاق ، لأن الأكياس الهوائية تقوم بكل "الضخ" وتمتص الرئتين الأكسجين ببساطة.

منذ حوالي عام 1870 فصاعدًا، اتفق العلماء عمومًا على أن الهياكل العظمية بعد الجمجمة في العديد من الديناصورات تحتوي على العديد من التجاويف المملوءة بالهواء (الهوائية الهوائية بعد الجمجمة)، خاصة في الفقرات الهوائية في الجمجمة (مثل الجيوب الأنفية) وجدت في كل من المشابك و الأركوصورات، ولكن وجدت الحجيرات الهوائية خلف القحف فقط في الطيور، والطيور غير سحليات الورك الديناصورات، و التيروصورات.

لفترة طويلة كانت تعتبر هذه التجاويف مجرد الأجهزة الموفرة الوزن، ولكن باكر[بحاجة لمصدر] المقترحة التي كانت متصلة إلى الحويصلات الهوائية مثل تلك التي تجعل الطيور ' الجهاز التنفسي الأكثر كفاءة من جميع الحيوانات.[4]

جون روبين وآخرون. (1997، 1999، 2003، 2004) اعترض على هذا واقترح أن الديناصورات لديها نظام تنفسي "مدّ" (داخل وخارج) مدعوم بآلية مكبس تشبه التمساح - العضلات المرتبطة بشكل رئيسي بالعانة تسحب الكبد للخلف ، مما يجعل تتوسع الرئتان لتستنشق. عندما تسترخي هذه العضلات، تعود الرئتان إلى حجمها وشكلها السابقين، والزفير الحيواني. قدموا هذا أيضًا كسبب للشك في أن الطيور تنحدر من الديناصورات.[5][6][7][8][9]

دعى النقاد أنه بدون الأكياس الهوائية للطيور، فإن التحسينات المتواضعة في بعض جوانب أنظمة الدورة الدموية والجهاز التنفسي للزواحف الحديثة ستمكن الزواحف من تحقيق 50 ٪ إلى 70 ٪ من تدفق الأكسجين من الثدييات

ذات الحجم المماثل،[10] و أن نقص الأكياس الهوائية للطيور لن يمنع تطور الأوعية الدموية.[11] تم نشر عدد قليل جدًا من حالات الرفض الرسمية في المجلات العلمية لروبين و آخرون. ادعاء أن الديناصورات لا يمكن أن يكون لديها أكياس هوائية على غرار الطيور ؛ ولكن يشير أحد إلى أن سيناصوروبرتكس الأحفورة التي استندوا إليها في الكثير من حججهم تم تسويتها بشدة، وبالتالي كان من المستحيل معرفة ما إذا كان الكبد هو الشكل الصحيح للعمل كجزء من آلية المكبس الكبدي.[12] بعض الصحف الحديثة ببساطة دون مزيد من التعليقات إلى أن روبن وآخرون. جادل ضد وجود الأكياس الهوائية في الديناصورات.[13]

الدليل[عدل]

مقارنة بين الأكياس الهوائية من الطيور و الديناصورات

وقد قدم باحثون الأدلة والحجج لالحويصلات الهوائية في الصربوديات، " في المتاخمسيراتوسوريا، سيلوروصوربات، والوحوش ذوات الأقدام ايروستون[بحاجة لمصدر] وكويلوفيسس. تظهر فقرات أسفل الظهر ومناطق الورك في أكياس الصربود المتقدمة ("نيسورباس") علامات الأكياس الهوائية. في أوائل الصربوديات فقط تظهر الفقرات العنقية (العنق) هذه الميزات. إذا كان التسلسل التنموي الموجود في أجنة الطيور دليلاً،[بحاجة لمصدر] فإن الأكياس الهوائية تطورت بالفعل قبل القنوات في الهيكل العظمي التي تستوعبها في أشكال لاحقة.[14][15]

تم العثور على دليل على الأكياس الهوائية في الثيروبود. وتشير الدراسات إلى أن الحفريات من سيراتوسوريا،[16] سيلوروصوريات،[16] والوحوش ذوات الأقدام كويلوفيسس و اريستون المعرض دليل على الحويصلات الهوائية. يعد تلاؤم تجلط الدم من أواخر العصر الترياسي أحد أقدم الديناصورات التي تظهر أحافيرها أدلة على قنوات الأكياس الهوائية.[15] ايرستون، وهو آلوسور أواخر العصر الطباشيري، أكثر الأكياس الهوائية التي تشبه الطيور تم العثور عليها حتى الآن.[17]

قد يكون لدى الصربوديات الشكلية المبكرة، بما في ذلك المجموعة التي تسمى تقليديا "بروسوروبودس"، أكياس هوائية. على الرغم من أن تم العثور على الفجوات الهوائية المحتملة في البيلوتوصور[بحاجة لمصدر] وثيكودونتوصور،[بحاجة لمصدر] والفجوات صغيرة جدا. خلصت إحدى الدراسات في عام 2007 إلى أن المتاخم من المحتمل أن يكون لها أكياس هوائية في البطن وعنق الرحم، استنادًا إلى الأدلة الخاصة بهم في الأصناف الشقيقة (ثيروبود و الصربوديات). وخلصت الدراسة إلى أنه كان من المستحيل تحديد ما إذا كانت بروسوروبودز تحتوي على رئة تشبه الطيور تتدفق عبر الطيور، ولكن الأكياس الهوائية موجودة بشكل شبه مؤكد.[18] مؤشر إضافي لوجود الأكياس الهوائية واستخدامها في تهوية الرئة يأتي من إعادة بناء حجم تبادل الهواء (حجم الهواء المتبادل مع كل نفس) من البيلتوصور، والذي يتم التعبير عنه كنسبة من حجم الهواء لكل وزن الجسم عند 29 مل / كغم يشبه قيم الأوز والطيور الأخرى، وأعلى بكثير من قيم الثدييات النموذجية.[19]

حتى الآن لم يتم العثور على أي دليل على الأكياس الهوائية في الديناصورات أورنيثيشيان.[بحاجة لمصدر] لكن هذا لا يعني أنه لا يمكن أن يكون لدى علماء الطيور معدلات أيضية مماثلة لتلك الخاصة بالثدييات، لأن الثدييات ليس لديها أيضًا أكياس هوائية.[20]

التنمية[عدل]

تم اقتراح ثلاثة تفسيرات لتطوير الأكياس الهوائية في الديناصورات:[17]

  • كآلية تبريد يبدو أن الأكياس الهوائية والريش تطورت في نفس الوقت تقريبًا في كوويلووصوريا[بحاجة لمصدر] إذا احتفظ الريش بالحرارة، لكان أصحابها بحاجة إلى وسيلة لتبديد الحرارة الزائدة. هذه الفكرة معقولة ولكنها تحتاج إلى مزيد من الدعم التجريبي.

إن حسابات أحجام أجزاء مختلفة من الجهاز التنفسي لساتورود أباتوصور تدعم أدلة الأكياس الهوائية الشبيهة بالطيور في الصربوديات:

العمليات غير المنسوجة هي نتوءات صغيرة بيضاء في منتصف الطريق على طول الأضلاع. يُظهر باقي هذا الرسم البياني الأكياس الهوائية وأجزاء أخرى من الجهاز التنفسي للطائر: 1 كيس الهواء العنقي، 2 كيس الهواء الترقوي، 3 كيس الهواء الصدري القحفي، 4 كيس الهواء الصدري، 5 كيس الهواء البطني (5 'تحويل الرئة إلى الحوض حزام)، 6 رئة، 7 القصبة الهوائية

على هذا الأساس، لا يمكن أن يكون لدى أباتصور نظام تنفسي زواحف ، لأن حجم المد والجزر كان سيكون أقل من حجم الفضاء الميت ، بحيث لم يتم طرد الهواء القديم ولكن تم امتصاصه مرة أخرى في الرئتين. وبالمثل ، فإن نظام الثدييات سيوفر فقط للرئتين حوالي 225 - 184 = 41 لترًا من الهواء النقي المؤكسج في كل نفس. يجب أن يكون لدى أباتوصور إما نظام غير معروف في العالم الحديث أو واحد مثل الطيور، مع العديد من الأكياس الهوائية ورئة تتدفق من خلال. علاوة على ذلك ، لن يحتاج نظام الطيور إلا إلى حجم رئوي يبلغ حوالي 600 لتر، في حين أن نظام الثدييات كان سيحتاج إلى حوالي 2950 لترًا، وهو ما سيتجاوز المساحة المقدرة بـ 1700 لتر المتاحة في صندوق أباتوصور 30 طن.[21]

قد تكون الأجهزة التنفسية لديناصورات ذات الأكياس الهوائية الشبيهة بالطيور قادرة على الحفاظ على مستويات نشاط أعلى من الثدييات من نفس الحجم والبناء يمكن أن تستمر. بالإضافة إلى توفير إمدادات فعالة للغاية من الأكسجين، كان دفق الهواء السريع آلية تبريد فعالة، وهو أمر ضروري للحيوانات النشطة ولكنها كبيرة جدًا للتخلص من جميع الحرارة الزائدة من خلال جلودها.[20]

بالايونتولوجيست بيتر وارد وقد جادل بأن تطور نظام كيس الهواء، والتي تظهر أولا في أقرب جدا الديناصورات، قد يكون ردا على منخفضة جدا (11%) الأكسجين في الغلاف الجوي لل الكارني و نوريان[بحاجة لمصدر] أعمارهم بين فترة العصر الترياسي.[22]

المراجع[عدل]

  1. ^ Romer, A.S.; Parsons, T.S. (1977). The Vertebrate Body. Holt-Saunders International. صفحات 330–334. ISBN 978-0-03-910284-5. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  2. ^ Sereno, P.C.; Martinez, R.N.; Wilson, J.A.; Varricchio, D.J.; Alcober, O.A.; Larsson, H.C.E. (2008). Kemp, Tom (المحرر). "Evidence for Avian Intrathoracic Air Sacs in a New Predatory Dinosaur from Argentina". PLOS ONE. 3 (9): e3303. Bibcode:2008PLoSO...3.3303S. doi:10.1371/journal.pone.0003303. PMC 2553519. PMID 18825273. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  3. ^ Lee, Y.N.; Barsbold, R.; Currie, P.J.; Kobayashi, Y.; Lee, H.J.; Godefroit, P.; Escuillié, F.O.; Chinzorig, T. (2014). "Resolving the long-standing enigmas of a giant ornithomimosaur Deinocheirus mirificus". Nature. 515 (7526): 257–260. Bibcode:2014Natur.515..257L. doi:10.1038/nature13874. PMID 25337880. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  4. ^ Bakker, Robert T. (1972). "Anatomical and ecological evidence of endothermy in dinosaurs". Nature. 238 (5359): 81–85. Bibcode:1972Natur.238...81B. doi:10.1038/238081a0. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  5. ^ Ruben, J.A.; Jones, T.D.; Geist, N.R. & Hillenius, W. J. (November 1997). "Lung structure and ventilation in theropod dinosaurs and early birds". Science. 278 (5341): 1267–1270. Bibcode:1997Sci...278.1267R. doi:10.1126/science.278.5341.1267. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  6. ^ Ruben, J.A.; Jones, T.D.; Geist, N.R.; Leitch, A. & Hillenius, W.J. (1997). "Lung ventilation and gas exchange in theropod dinosaurs". Science. 278 (5341): 1267–1270. Bibcode:1997Sci...278.1267R. doi:10.1126/science.278.5341.1267. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  7. ^ Ruben, J.A.; Dal Sasso, C.; Geist, N.R.; Hillenius, W. J.; Jones, T.D. & Signore, M. (January 1999). "Pulmonary function and metabolic physiology of theropod dinosaurs". Science. 283 (5401): 514–516. Bibcode:1999Sci...283..514R. doi:10.1126/science.283.5401.514. PMID 9915693. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  8. ^ Ruben, J. A.; Jones, T. D. & Geist, N. R. (2003). "Respiration and reproductive paleophysiology of dinosaurs and early birds". Physiol. Biochem. Zool. 76 (2): 141–164. doi:10.1086/375425. hdl:10211.1/1472. PMID 12794669. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  9. ^ Hillenius, W. J.; Ruben, J.A. (November–December 2004). "The Evolution of Endothermy in Terrestrial Vertebrates: Who? When? Why?". Physiological and Biochemical Zoology. 77 (6): 1019–1042. doi:10.1086/425185. PMID 15674773. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  10. ^ Hicks, J.W.; Farmer, C.G. (November 1997). "Lung Ventilation and Gas Exchange in Theropod Dinosaurs". Science. 278 (5341): 1267–1270. Bibcode:1997Sci...278.1267R. doi:10.1126/science.278.5341.1267. مؤرشف من الأصل في 13 نوفمبر 2005. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  11. ^ Hicks, J.W.; Farmer, C.G. (September 1999). "Gas exchange potential in reptilian lungs: implications for the dinosaur–avian connection". Respiration Physiology. 117 (2–3): 73–83. doi:10.1016/S0034-5687(99)00060-2. PMID 10563436. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  12. ^ Currie, P.J.; Chen, P-j. (December 2001). "Anatomy of Sinosauropteryx prima from Liaoning, northeastern China". Canadian Journal of Earth Sciences. 38 (12): 1705–1727. Bibcode:2001CaJES..38.1705C. doi:10.1139/cjes-38-12-1705. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  13. ^ O'Connor, P.; Claessens, L. (July 2005). "Basic avian pulmonary design and flow-through ventilation in non-avian theropod dinosaurs". Nature. 436 (7048): 253–256. Bibcode:2005Natur.436..253O. doi:10.1038/nature03716. PMID 16015329. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  14. ^ Wedel, M.J. (2003). "Vertebral pneumaticity, air sacs, and the physiology of sauropod dinosaurs". Paleobiology. 29 (2): 243–255. doi:10.1666/0094-8373(2003)029<0243:VPASAT>2.0.CO;2. مؤرشف من الأصل في 26 يوليو 2011. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة) Full text currently online at "Findarticles.com: Vertebral pneumaticity, air sacs, and the physiology of sauropod dinosaurs". Paleobiology. 2003. مؤرشف من الأصل في 11 أبريل 2011. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة) and "Vertebral pneumaticity, air sacs, and the physiology of sauropod dinosaurs" (PDF). مؤرشف من الأصل (PDF) في 15 فبراير 2015. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة) Detailed anatomical analyses can be found at Wedel, M.J. (2003). "The Evolution of Vertebral Pneumaticity in Sauropod Dinosaurs". Journal of Vertebrate Paleontology. 23 (2): 344–357. doi:10.1671/0272-4634(2003)023[0344:TEOVPI]2.0.CO;2. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  15. أ ب Wedel, M.J. (June 2006). "Origin of postcranial skeletal pneumaticity in dinosaurs". Integrative Zoology. 1 (2): 80–85. doi:10.1111/j.1749-4877.2006.00019.x. PMID 21395998. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  16. أ ب Naish, D.; Martill, D. M. & Frey, E. (June 2004). "Ecology, systematics and biogeographical relationships of dinosaurs, including a new theropod, from the Santana Formation (?Albian, Early Cretaceous) of Brazil". Historical Biology. 16 (2–4): 57–70. CiteSeerX = 10.1.1.394.9219 10.1.1.394.9219. doi:10.1080/08912960410001674200. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة) This is also one of several topics featured in a post on Naish's blog, "Basal tyrant dinosaurs and my pet Mirischia". مؤرشف من الأصل في 18 يونيو 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة) - note Mirischia was a سيلوروصوريات, which Naish believes was closely related to أنيق الفك.
  17. أ ب Sereno PC, Martinez RN, Wilson JA, Varricchio DJ, Alcober OA, et al. (September 2008). Kemp T (المحرر). "Evidence for Avian Intrathoracic Air Sacs in a New Predatory Dinosaur from Argentina". PLOS ONE. 3 (9): e3303doi=10.1371/journal.pone.0003303. Bibcode:2008PLoSO...3.3303S. doi:10.1371/journal.pone.0003303. PMC 2553519. PMID 18825273. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  18. ^ Wedel, Mathew (2007). "What pneumaticity tells us about 'prosauropods', and vice versa" (PDF). Special Papers in Palaeontology. 77: 207–222. مؤرشف من الأصل (PDF) في 05 يوليو 2008. اطلع عليه بتاريخ 31 أكتوبر 2007. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  19. ^ Mallison, H. (2010). "The digital Plateosaurus II: an assessment of the range of motion of the limbs and vertebral column and of previous reconstructions using a digital skeletal mount". Acta Palaeontologica Polonica. 55 (3): 433–458. doi:10.4202/app.2009.0075. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  20. أ ب Reid, R.E.H. (1997). "Dinosaurian Physiology: the Case for "Intermediate" Dinosaurs". In Farlow, J.O.; Brett-Surman, M.K. (المحررون). The Complete Dinosaur. Bloomington: Indiana University Press. صفحات 449–473. ISBN 978-0-253-33349-0. مؤرشف من الأصل في 6 يوليو 2020. اطلع عليه بتاريخ 12 سبتمبر 2008. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  21. ^ Paladino, F.V.; Spotila, J.R. & Dodson, P. (1997). "A Blueprint for Giants: Modeling the Physiology of Large Dinosaurs". In Farlow, J.O. & Brett-Surman, M.K. (المحررون). The Complete Dinosaur. Bloomington, Ind.: Indiana University Press. صفحات 491–504. ISBN 978-0-253-21313-6. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  22. ^ بيتر وارد (2006) Out of thin air: Dinosaurs, birds, and earth's ancient atmosphere Pages 159–198, National Academies Press. (ردمك 9780309141239). نسخة محفوظة 2020-07-05 على موقع واي باك مشين.