Что такое воздушный мешок

Воздушный мешок: эволюция, у каких животных встречается, функции

Содержание:

Распределение этих мешочков в организме организмов относительно разнообразно. Они могут присутствовать в костях (скелетная пневматичность), таких как череп, позвонки, ребра, грудина и другие. Они также присутствуют в дыхательной системе многих животных.

Ученые считают, что образование воздушных мешков позволяет животным, которые их представляют, иметь или улучшать баланс, эффективно охлаждать свое тело и увеличивать газообмен.

Разнообразие организмов, которыми обладают эти мешочки, варьируется от птиц и млекопитающих до насекомых. Даже сегодня известно, что у динозавров были пневматические кости, то есть кости с воздушными мешочками.

Эволюция

Известно, что птицы произошли от мелких хищных динозавров. Эти динозавры жили в конце юрского периода или позже (примерно от 152 до 163 миллионов лет назад), согласно записям окаменелостей, обнаруженным в Китае и Южной Америке.

Однако считается, что предки всех нынешних птиц жили в конце мелового периода или позже (примерно от 72 до 100 миллионов лет назад). Этот предок выжил в последующие 65 миллионов лет, прошедшие после массового вымирания динозавров.

Исследователь Питер Уорд в 2006 году предположил, что первые воздушные мешочки у динозавров появились у организмов, которые жили в триасовый период (около 252 миллионов лет назад).

Эта структура имела эволюционный характер, что позволяло организмам, которые ею обладали, адаптироваться к низким уровням кислорода, существовавшим в тот период.

Эта характеристика в настоящее время сохраняется у потомков динозавров, птиц. Присутствие этих мешочков в других зоологических группах может быть связано с механизмом параллельной или парафилетической эволюции.

В людях

С другой стороны, у людей есть придаточные пазухи носа. Это система воздушных полостей, расположенных в голове; в лобной, решетчатой, клиновидной костях и в верхней челюсти.

Существует много споров по поводу эволюционных аспектов придаточных пазух носа у неандертальцев и современных людей. Точно неизвестно, каково происхождение и эволюционная функция.

Наличие воздушных мешков у гоминидов и других позвоночных также было спорным вопросом в эволюции. Эти мешочки появлялись и исчезали в разных группах, даже в не связанных родословных.

Высказывались различные гипотезы о наличии пневматизации или воздушных пространств в черепе позвоночных. Эти гипотезы включают: адаптацию к холоду, рассредоточение жевательной силы, осветление черепа и накопление веществ.

У каких животных встречаются воздушные мешочки?

Первыми известными организмами, у которых были воздушные мешочки, были динозавры. Они присутствовали в группе птрозавров (летающих динозавров) и заурисхий.

Последние были представлены птероподами (такими как тиранозавр Рекс) и зауроподов (например, с большой длинной шеей).

Из современных животных именно птицы имеют наибольшее количество воздушных мешков внутри тела. Они присутствуют у всех или у большинства видов птиц.

Эти структуры также встречаются у других позвоночных, таких как млекопитающие, как в костях, так и в части дыхательной системы.

Характеристики

О динозаврах

Были выдвинуты различные гипотезы о функциональности скелетных и нескелетных воздушных мешков у динозавров.

Наличие этих пространств может указывать на то, что у этих организмов это помогло им иметь высокую метаболическую активность, поскольку мешочки увеличивают дыхательную способность.

Некоторые авторы также предполагают, что воздушные мешки служили для улучшения баланса и уменьшения инерции вращения. Эта последняя гипотеза, однако, вызывает большие споры, поскольку не применима к таким группам, как зауроподы.

Тогда пакеты будут функционировать как средство отвода избыточного тепла. Наличие пневматических костей у динозавров позволило им иметь более легкие кости и облегчило эволюцию гигантских живых форм.

У птиц

У птиц воздушные мешочки, не являющиеся костями, можно рассматривать как маленькие камеры, которые набухают и сдуваются. Это вызывает поток газа в отдельную камеру, аналогичный тому, что происходит в легких.

У них также есть костные воздушные полости. Наличие этих пространств позволило птицам иметь более легкие кости. Это, в свою очередь, позволило большинству этих организмов летать.

Кроме того, это помогло им иметь высокоэффективные дыхательные системы, распределить скелетную массу и даже считается, что это позволяет некоторым птицам летать на большой высоте.

У млекопитающих

У млекопитающих в так называемых придаточных пазухах носа есть воздушные мешочки. Это дивертикулы, относящиеся к носовой полости. Они содержат воздух и являются частью костей черепа.

Существует несколько гипотез о функциях этих пневматических конструкций. Эти гипотезы включают осветление черепа, теплообмен и рассеивание, а также использование для секреции слизи.

Изучение этих функций проводилось на таких животных, как лошади, жвачные, плотоядные, мелкие домашние животные (собаки и кошки), даже на людях.

У насекомых

Ссылки

8 распространенных привычек, убивающих нейроны

Джон Б. Уотсон: биография, теория, эксперименты, вклад

Источник

ВОЗДУ́ШНЫЕ МЕШКИ́

Том 5. Москва, 2006, стр. 571

Скопировать библиографическую ссылку:

ВОЗДУ́ШНЫЕ МЕШКИ́, на­пол­нен­ные воз­ду­хом сле­пые вы­пя­чи­ва­ния ды­ха­тель­ных пу­тей или пе­ред­них от­де­лов пи­ще­ва­ри­тель­но­го трак­та у мно­гих по­зво­ноч­ных жи­вот­ных. В га­зо­об­ме­не не уча­ст­ву­ют. У сам­цов ря­да ви­дов бес­хво­стых ам­фи­бий го­ло­со­вые В. м. – пар­ные или не­пар­ные вы­рос­ты зад­ней час­ти ро­тог­ло­точ­ной по­лос­ти, иг­ра­ют роль зву­ко­вых ре­зо­на­то­ров. В. м. у змей и не­ко­то­рых яще­риц об­ра­зо­ва­ны сле­пы­ми вы­рос­та­ми лёг­ких. Они спо­соб­ст­ву­ют уси­ле­нию вен­ти­ля­ции: бла­го­да­ря В. м. воз­дух про­го­ня­ет­ся че­рез лёг­кие по­пе­ре­мен­но и на вдо­хе, и на вы­до­хе. У кро­ко­ди­лов В. м. об­ра­зо­ва­ны вы­рос­та­ми но­со­вых хо­дов и ев­ста­хие­вых труб и на­хо­дят­ся внут­ри боль­шин­ст­ва че­реп­ных кос­тей (пнев­ма­ти­за­ция че­ре­па). Наи­бо­лее силь­но раз­ви­ты В. м. у птиц (5 пар): брюш­ные отхо­дят от глав­ных брон­хов и рас­по­ла­га­ют­ся ме­ж­ду ор­га­на­ми брюш­ной по­лос­ти; ос­таль­ные яв­ля­ют­ся вне­лё­гоч­ны­ми про­дол­же­ния­ми вто­рич­ных брон­хов (шей­ные, ко­то­рые ле­жат вдоль пи­ще­во­да, меж­клю­чич­ные, пе­ред­ние груд­ные рас­по­ло­же­ны на брюш­ной сто­ро­не груд­ной клет­ки, зад­ние груд­ные – на её спин­ной сто­ро­не). Глав­ная функ­ция В. м. у птиц – вен­ти­ля­ция лёг­ких, объ­ём ко­то­рых прак­ти­че­ски не из­ме­ня­ет­ся при ды­ха­тель­ных дви­же­ни­ях груд­ной клет­ки, и дей­ст­вие ды­ха­тель­но­го на­со­са пол­но­стью оп­ре­де­ля­ет­ся из­ме­не­ния­ми объ­ё­ма В. м. В по­лё­те ды­ха­тель­ные дви­же­ния син­хро­ни­зи­ру­ют­ся со взма­ха­ми крыль­ев (сжа­тие не­ко­то­рых В. м. про­ис­хо­дит при со­кра­ще­нии мышц, опус­каю­щих кры­лья). Кро­ме то­го, В. м. уча­ст­ву­ют в тер­мо­ре­гу­ля­ции, умень­ша­ют удель­ный вес те­ла птиц при пла­ва­нии и ны­ря­нии. У ря­да ви­дов име­ют­ся гло­точ­но-но­со­вые В. м., вы­рос­ты ко­то­рых про­ни­ка­ют в кос­ти че­ре­па, под ко­жу и час­тич­но в пе­ред­ние ко­неч­но­сти. У мле­ко­пи­таю­щих В. м. пред­став­ле­ны пар­ны­ми вы­рос­та­ми ев­ста­хие­вых труб, рас­по­ло­жен­ными на шее (не­пар­но­ко­пыт­ные, да­ма­ны), вы­пя­чи­ва­ния­ми гор­та­ни – го­ло­со­вы­ми меш­ка­ми, слу­жа­щи­ми зву­ко­вы­ми ре­зо­на­то­ра­ми, вы­пя­чи­ва­ния­ми тра­хеи (у сам­цов по­ло­са­то­го тю­ле­ня) и пи­ще­во­да (у сам­цов мор­жа); у ка­ша­ло­та В. м. (объ­ё­мом до 1 м 3 ) от­кры­ва­ет­ся в ды­ха­ло и слу­жит ре­зер­вуа­ром для вме­ще­ния до­пол­ни­тель­но­го за­па­са воз­ду­ха при ны­ря­нии.

Источник

Воздушный мешок

СОДЕРЖАНИЕ

Функция [ править ]

Критики утверждали, что без птичьих воздушных мешков скромные улучшения в некоторых аспектах системы кровообращения и дыхания современной рептилии позволили бы рептилии достичь от 50% до 70% потока кислорода млекопитающего аналогичного размера [10] и что отсутствие птичьих воздушных мешков не предотвратит развитие эндотермии. [11] В научных журналах Рубена и др. Опубликовано очень мало официальных опровержений . утверждение, что у динозавров не могло быть воздушных мешков птичьего типа; но один указывает на то, что Sinosauropteryxископаемое, на котором они основывали большую часть своих аргументов, было сильно уплощено, и поэтому было невозможно сказать, имеет ли печень правильную форму, чтобы действовать как часть печеночного поршневого механизма. [12] Некоторые недавние статьи просто отмечают без дальнейших комментариев, что Рубен и др. выступал против наличия воздушных мешков у динозавров. [13]

Доказательства [ править ]

До сих пор не было обнаружено никаких свидетельств наличия воздушных мешков у орнитисхийских динозавров. Но это не означает, что у орнитизхов не могло быть метаболизма, сравнимого с таковым у млекопитающих, поскольку у млекопитающих также нет воздушных мешков. [20]

Развитие [ править ]

Было предложено три объяснения развития воздушных мешков у динозавров: [17]

Расчеты объемов различных частей дыхательной системы зауроподов Apatosaurus подтверждают наличие у зауроподов птичьих воздушных мешков:

Дыхательные системы динозавров с воздушными мешками, напоминающими птичьи, могли поддерживать более высокий уровень активности, чем млекопитающие такого же размера и телосложения. Помимо обеспечения очень эффективного снабжения кислородом, быстрый воздушный поток был бы эффективным механизмом охлаждения, который необходим для животных, которые активны, но слишком велики, чтобы избавиться от всего избыточного тепла через кожу. [20]

Палеонтолог Питер Уорд утверждал, что эволюция системы воздушных мешков, которая впервые появилась у самых ранних динозавров, могла быть ответом на очень низкий (11%) уровень кислорода в атмосфере карнийского и норийского веков триасового периода. [22]

Источник

ВОЗДУШНЫЙ МЕШОК

Смотреть что такое «ВОЗДУШНЫЙ МЕШОК» в других словарях:

воздушный мешок — воздушный пузырь — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы воздушный пузырь EN airpocket … Справочник технического переводчика

МЕШОК ВОЗДУШНЫЙ — (saccus) приспособление для облегчения переноса пыльцы сосновых растений ветром. В образовании М. в. участвует наружный слой экзины сэкзина. Количество М. в. колеблется от 1 до 6, размещаются они по бокам тела или охватывают его со всех сторон.… … Геологическая энциклопедия

мешок — (напр. воздушный) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN pocket … Справочник технического переводчика

Воздушный пирог из яблок. — Тип блюда: Категория: Рецепт приготовления: В текущей категории (Абрикосы): | | | | | … Энциклопедия кулинарных рецептов

Воздушный пирог из свежей земляники (Малины). — Тип блюда: Категория: Время приготовления (минуты): 10 Рецепт приготовления: В текущей категории (Абрикосы): | | | | | | | | | | | … Энциклопедия кулинарных рецептов

Воздушный пирог с малиновым или абрикосовым вареньем. — Тип блюда: Категория: Время приготовления (минуты): 15 Рецепт приготовления: В текущей категории (Абрикосы): | | | | | | | | | | … Энциклопедия кулинарных рецептов

Воздушный пирог из черносливового (Крыжовникового) пюре. — Тип блюда: Категория: Рецепт приготовления: В текущей категории (Абрикосы): | | | | | | | | | | | | | | | | … Энциклопедия кулинарных рецептов

Воздушный пирог из 40 свежих слив. Сделать сливовое пюре с — Тип блюда: Категория: Время приготовления (минуты): 5 Рецепт приготовления: В текущей категории (Абрикосы): | | … Энциклопедия кулинарных рецептов

1. Насухо. Уложить как можно плотнее в мешок, мелкие фрукты — Тип блюда: Категория: Рецепт приготовления: В текущей категории (Абрикосы): | | | | | | | | | | | | | | | … Энциклопедия кулинарных рецептов

Анатомия птиц — Внешняя анатомия обычной птицы: 1 клюв; 2 голова; 3 радужная оболочка; 4 зрачок; 5 спина; 6 малые кроющие крыла; 7 плечо; 8 кроющие второстепенных маховых; 9 кроющие первостепенных маховых; 10 надхвостье; 11 первостепенные маховые; … Википедия

Источник

Дыхательная система строения и элементов птиц

дыхательная система птиц Он отвечает за насыщение кислородом тканей и органов и за удаление углекислого газа из организма. Воздушные мешки, расположенные вокруг легких, обеспечивают однонаправленный поток воздуха через легкие, обеспечивая больше кислорода для тела птиц..

Однонаправленный поток воздуха, который поступает в легкие птиц, имеет высокое содержание кислорода, выше, чем в легких любого млекопитающего, включая человека. Однонаправленный поток мешает птицам дышать «старым воздухом», то есть воздухом, который недавно был в их легких (Brown, Brain, & Wang, 1997).

Способность хранить больше кислорода в легких позволяет птицам лучше насыщать кислородом свое тело, таким образом поддерживая температуру тела, регулируемую во время полета. В легких птиц кислород распределяется из воздушных капилляров в кровь, а углекислый газ попадает из крови в те же капилляры. В этом смысле газообразный обмен очень эффективен.

Дыхательная система птиц эффективна благодаря использованию тонкой поверхности, через которую проходят газы и кровоток, что позволяет лучше контролировать температуру тела. Распространение воздуха для эндотермических целей более эффективно, если поверхность, через которую проходит кровь и газы, тоньше (Майна, 2002).

У птиц относительно небольшие легкие и максимум девять воздушных мешков, которые помогают им в процессе газообмена. Это позволяет вашей дыхательной системе быть уникальной среди позвоночных животных.

Вас также может заинтересовать выделительная система птиц.

Дыхательный процесс птиц

Процесс дыхания у птиц требует двух циклов (вдох, выдох, вдох, выдох) для перемещения воздуха через всю дыхательную систему. Млекопитающим, например, нужен только цикл дыхания. (Foster & Smith, 2017).

Птицы могут дышать через рот или ноздри. Воздух, который поступает через эти отверстия во время процесса вдыхания, проходит через глотку, а затем через трахею или дыхательную трубку..

Трахея обычно имеет одинаковую длину шейки птицы, однако, некоторые птицы, такие как журавли, имеют исключительно длинную шею и ее трахею, которая скручивается в пределах расширения грудины, известного как киль. Это условие дает птицам возможность производить звуки с высоким резонансом.

ингаляция

Во время первого вдоха воздух проходит через ноздри или ноздри, расположенные на стыке между вершиной пика и головкой. Мясистая ткань, окружающая ноздри, у некоторых птиц называется воском.

Воздух у птиц, как у млекопитающих, движется через ноздри, в носовую полость, а затем в гортань и трахею..

Попав в трахею, воздух проходит через шприц (орган, ответственный за производство звуков у птиц), и его течение разделяется на два, так как трахея у птиц имеет два канала.

Воздух в процессе дыхания птиц не попадает прямо в легкие, сначала он попадает в воздушные мешки, откуда он попадает в легкие, а во время второго вдоха он попадает в черепные мешочки. Во время этого процесса все воздушные мешки расширяются до такой степени, что воздух попадает в тело птицы.

выдыхание

Во время первого выдоха воздух перемещается из задних воздушных мешков в бронхи (вентробронхи и дорсобронхи), а затем в легкие. Бронхи делятся на маленькие капиллярные ветви, по которым течет кровь, именно в этих воздушных капиллярах происходит обмен кислорода углекислым газом..

На втором выдохе воздух выходит из воздушных мешков через шприц, а затем в трахею, гортань и, наконец, в полость носа и из ноздрей. Во время этого процесса объем мешков уменьшается до такой степени, что воздух покидает тело птицы.

структура

У птиц есть гортань, однако, в отличие от млекопитающих, они не используют ее для создания звуков. Существует орган под названием шприц, который отвечает за создание «голосового ящика» и позволяет птицам издавать очень резонансные звуки..

С другой стороны, у птиц есть легкие, но у них также есть воздушные мешки. В зависимости от вида, у птицы будет семь или девять воздушных мешков.

У птиц нет диафрагмы, поэтому воздух перемещается внутри и снаружи дыхательной системы за счет изменения давления воздушных мешочков. Мышцы грудной клетки заставляют грудину выдавливаться наружу, создавая отрицательное давление в мешочках, которое позволяет воздуху проникать в дыхательную систему (Maina J. N., 2005).

Процесс выдоха не пассивен, но требует сокращения определенных мышц, чтобы увеличить давление в воздушных мешочках и продвинуть воздух наружу. Поскольку грудная клетка должна двигаться во время процесса дыхания, рекомендуется, чтобы при ловле птицы не было никаких внешних сил, которые могли бы блокировать ее движение, поскольку птица может быть задушена.

Подушки безопасности

Птицы имеют много «пустого пространства» внутри, что позволяет им летать. Это пустое пространство занято воздушными мешками, которые надуваются и сдуваются во время процесса дыхания птицы.

Воздушные мешки позволяют однонаправленный поток воздуха через легкие. Это означает, что воздух, который попадает в легкие, это в основном «свежий воздух» с более высоким содержанием кислорода.

Эта система противоположна млекопитающим, чей воздушный поток является двунаправленным и входит в легкие и покидает их в течение короткого периода времени, что означает, что воздух никогда не бывает свежим и всегда смешивается с тем, который уже был вдыхаем (Уилсон 2010).

У птиц есть по крайней мере девять воздушных мешков, которые позволяют им доставлять кислород к тканям организма и удалять оставшийся углекислый газ. Они также выполняют роль регулирования температуры тела во время фазы полета..

Девять воздушных мешков птиц можно описать следующим образом:

Функцию этих девяти мешочков можно разделить на передние мешки (межключичные, шейные и передние грудные) и задние мешочки (задние грудные и брюшные).

Все мешки имеют очень тонкие стенки с некоторыми капиллярными сосудами, поэтому они не играют важной роли в процессе газообмена. Однако его обязанность состоит в том, чтобы поддерживать легкие вентилируемые там, где происходит газообмен.

трахея

Трахея птиц в 2,7 раза длиннее и в 1,29 раза шире, чем у млекопитающих аналогичного размера. Работа трахеи у птиц такая же, как и у млекопитающих, она состоит в сопротивлении потоку воздуха. Однако у птиц объем воздуха, которому должна противостоять трахея, в 4,5 раза превышает объем воздуха, присутствующего в трахее млекопитающих..

Птицы компенсируют широкое пустое пространство трахеи с помощью относительно большего дыхательного объема и более низкой частоты дыхания, примерно одной трети дыхательных путей млекопитающих. Эти два фактора способствуют снижению влияния объема воздуха на трахею (Jacob, 2015).

Главный вход в легкие проходит через бронхи и известен как мезобронхиум. Мезобронхиум делится на более мелкие трубки, называемые дорсобронхиальными, которые, в свою очередь, приводят к меньшим парабронхи.

Парабронхи содержат сотни мелких ветвей и воздушных капилляров, окруженных обильной сетью кровеносных капилляров. Газообразный обмен между легкими и кровью происходит в этих воздушных капиллярах..

легкие

Структура легких птиц может незначительно отличаться в зависимости от разветвления парабронхов. У большинства птиц есть пара парабронхи, состоящая из «старого» легкого (палеопульмонического) и «нового» легкого (новообразования).

Тем не менее, у некоторых птиц отсутствует неопульмональный парабронхиум, как в случае с пингвинами и некоторыми породами уток.

Поющие птицы, такие как канарейки и галлиновые птицы, имеют развитый неопульмонический парабронхий, где происходит 15 или 20% газообразного обмена. С другой стороны, поток воздуха в этом парабронхии является двунаправленным, в то время как в палеопульмональном парабронхии он однонаправленный (Team, 2016).

У птиц легкие не расширяются и не сжимаются, как у млекопитающих, потому что газообмен происходит не в альвеолах, а в воздушных капиллярах и являются воздушными мешками, ответственными за вентиляцию легких..

Источник