LUFTSACK: EVOLUTION, IN WELCHEN TIEREN SIE SICH BEFINDET, FUNKTIONIERT - BIOLOGIE - 2025

Die Luftsäcke sind Hohlräume permanenter Luft innerhalb von Organismen. Das Vorhandensein dieser Säcke in den Knochen wird als Pneumatik bezeichnet, und ihr Bildungsprozess während der Knochenentwicklung wird als Pneumatisierung bezeichnet.

Die Verteilung dieser Säcke im Körper von Organismen ist relativ unterschiedlich. Sie können in Knochen (Skelettpneumatik) wie Schädel, Wirbel, Rippen, Brustbein und anderen vorhanden sein. Sie sind auch als Teil der Atemwege vieler Tiere vorhanden.

Schädel eines Tyrannosaurus Rex. Diese Tiere hatten massive, verschmolzene Schädelknochen, aber sie hatten zahlreiche kleine Lufträume, die sie leichter machten. Entnommen und bearbeitet von AE Anderson über Wikimedia Commons.

Wissenschaftler glauben, dass die Entwicklung von Luftsäcken es den Tieren, die sie präsentieren, ermöglicht, das Gleichgewicht zu haben oder zu verbessern, ihren Körper effizient zu kühlen und den Gasaustausch zu erhöhen.

Die Vielfalt der Organismen, die diese Säcke besitzen, reicht von Vögeln und Säugetieren bis zu Insekten. Noch heute ist bekannt, dass Dinosaurier pneumatische Knochen hatten, dh Knochen mit Luftsäcken.

Evolution

Von den gegenwärtigen Tieren haben Vögel die größte Anzahl von Strukturen mit Luftsäcken in ihrem Körper. Aus evolutionärer Sicht sind Vögel die gegenwärtigen Nachkommen von Dinosauriern.

Es ist bekannt, dass sich Vögel aus kleinen fleischfressenden Dinosauriern entwickeln. Diese Dinosaurier lebten im späten Jura oder später (vor etwa 152 bis 163 Millionen Jahren), wie aus Fossilien in China und Südamerika hervorgeht.

Es wird jedoch angenommen, dass der Vorfahr aller gegenwärtigen Vögel in der späten Kreidezeit oder später (vor etwa 72 bis 100 Millionen Jahren) gelebt hat. Dieser Vorfahr überlebte in den folgenden 65 Millionen Jahren, die nach dem Massensterben der Dinosaurier verstrichen waren.

Der Forscher Peter Ward schlug 2006 vor, dass die ersten Luftsäcke bei Dinosauriern in Organismen auftraten, die in der Trias-Zeit (vor etwa 252 Millionen Jahren) lebten.

Diese Struktur war ein evolutionärer Charakter, der es den Organismen, die sie besaßen, ermöglichte, sich an die niedrigen Sauerstoffwerte anzupassen, die während dieser Zeit existierten.

Diese Eigenschaft wird derzeit bei den Nachkommen von Dinosauriern, Vögeln beibehalten. Das Vorhandensein dieser Säcke in anderen zoologischen Gruppen kann auf einen Mechanismus der parallelen oder paraphyletischen Evolution zurückzuführen sein.

In Menschen

Andererseits haben wir Menschen Nasennebenhöhlen. Dies ist ein System von Lufthohlräumen im Kopf; im Frontal-, Siebbein-, Keilbein- und im Oberkiefer.

Es gibt viele Kontroversen über die evolutionären Aspekte der Nasennebenhöhlen bei Neandertalern und modernen Menschen. Es ist nicht sicher bekannt, was der Ursprung und die evolutionäre Funktion ist.

Eine der vorgeschlagenen Hypothesen zum Vorhandensein dieser Luftsäcke ist die Anpassung an extreme Kälte. Viel diskutiertes Thema und mit vielen Kritikern.

Das Vorhandensein von Luftsäcken bei Hominiden und anderen Wirbeltieren war ebenfalls ein kontroverses Thema in der Evolution. Diese Säcke sind in verschiedenen Gruppen aufgetreten und verschwunden, selbst in nicht verwandten Linien.

Es wurden verschiedene Hypothesen über das Vorhandensein von Pneumatisierung oder Lufträumen im Schädel von Wirbeltieren vorgeschlagen. Unter diesen Hypothesen fallen folgende auf: Anpassungen an Kälte, Verteilung der Kaukraft, Aufhellung des Schädels und Lagerung von Substanzen.

In welchen Tieren befinden sich Luftsäcke?

Die ersten bekannten Organismen, die Luftsäcke präsentierten, waren Dinosaurier. Sie waren in der Gruppe der Ptrosaurier (Fliegende Dinosaurier) und Saurier anwesend.

Letztere wurden von den Pteropoden (wie der Tyrannosaurus Rex) und den Sauropoden (wie die großen langen Hälse) vertreten.

Von den gegenwärtigen Tieren haben Vögel die meisten Luftsäcke im Körper. Sie kommen in allen oder den meisten Vogelarten vor.

Diese Strukturen finden sich auch bei anderen Wirbeltieren wie Säugetieren sowohl in den Knochen als auch in Teilen des Atmungssystems.

Andere Tiere mit Luftsäcken oder als solche bezeichneten Strukturen sind Insekten. Diese Arthropoden haben Luftsäcke als Teil ihres Atmungssystems. Sie liegen als Erweiterung oder Erweiterung der Luftröhre vor.

Eigenschaften

Auf Dinosauriern

Es wurden verschiedene Hypothesen zur Funktionalität von Luftsäcken mit und ohne Skelett bei Dinosauriern aufgestellt.

Das Vorhandensein dieser Räume könnte darauf hinweisen, dass es ihnen bei diesen Organismen zu einer hohen Stoffwechselaktivität verhalf, da die Säcke die Atmungskapazität erhöhten.

Einige Autoren schlagen auch vor, dass die Luftsäcke dazu dienten, das Gleichgewicht zu verbessern und die Rotationsträgheit zu verringern. Diese letzte Hypothese ist jedoch höchst umstritten, da sie in Gruppen wie den Sauropoden nicht gilt.

Eine weitere hypothetische Funktion von Lufthohlräumen ist die Regulierung der Körpertemperatur. Das Vorhandensein von Federn, die den Körper bedecken, oder die Aktivität des Fliegens können den Körper erwärmen.

Die Beutel würden dann als Mittel zum Abführen überschüssiger Wärme dienen. Das Vorhandensein pneumatischer Knochen in Dinosauriern ermöglichte ihnen leichtere Knochen und erleichterte die Entwicklung riesiger lebender Formen.

Bei Vögeln

Bei Vögeln können nicht knöcherne Luftsäcke als kleine Kammern angesehen werden, die anschwellen und sich entleeren. Dies bewirkt einen Gasstrom in eine separate Kammer, analog zu dem, was in der Lunge geschieht.

Sie präsentieren auch knöcherne Lufthohlräume. Das Vorhandensein dieser Räume ermöglichte es den Vögeln, leichtere Knochen zu haben. Dies wiederum ermöglichte es den meisten dieser Organismen zu fliegen.

Darüber hinaus hat es ihnen geholfen, hocheffiziente Atmungssysteme zu haben, die Skelettmasse zu verteilen, und es wird sogar angenommen, dass es einigen Vögeln ermöglicht, in großer Höhe zu fliegen.

Luftsäcke ohne Skelett bei Vögeln und Dinosauriern. Entnommen und bearbeitet von CNX OpenStax über Wikimedia Commons.

Bei Säugetieren

Bei Säugetieren gibt es Luftsäcke in den sogenannten Nasennebenhöhlen. Dies sind Divertikel, die zur Nasenhöhle gehören. Sie enthalten Luft und sind Teil der Schädelknochen.

Es gibt verschiedene Hypothesen über die Funktionen dieser pneumatisierten Strukturen. Diese Hypothesen umfassen die Aufhellung des Schädels, den Wärmeaustausch und die Ableitung sowie die Verwendung zur Schleimsekretion.

Die Untersuchung dieser Funktionen wurde an Tieren wie Pferden, Wiederkäuern, Fleischfressern, kleinen Haustieren (Hunden und Katzen) auch bei Menschen durchgeführt.

Bei Insekten

Die Luftsäcke von Insekten sind Kammern mit großer Expansionskapazität. Sie sind mit den Luftröhren verbunden und haben die Aufgabe, Luft zu speichern und den Flug zu erleichtern.

Verweise

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