Czym są kości pneumatyczne?



The kości pneumatyczne są to te, które mają puste przestrzenie wypełnione powietrzem, co czyni je lżejszymi niż kości, które są całkowicie stałe. Słowo „pneumatyczny” odnosi się do powietrza zawartego pod ciśnieniem, wywodzi się z języka greckiego i jest związane z wiatrem i oddychaniem.

W biologii termin „opona” odnosi się do oddychania, więc te kości są również znane jako „kości, które oddychają” lub „puste kości”. U ptaków tego typu kości oferują ewolucyjną przewagę, która pozwoliła im latać dzięki swojej lekkości.

Ludzkie kości twarzy są pneumatyczne, znajdują się wokół wewnętrznej brwi, pod oczami, wokół nosa i dolnych policzków, są to tak zwane zatoki przynosowe.

Te wnęki pneumatycznych kości są zwykle tapicerowane we wnętrzu przez warstwę komórkową zwaną nabłonkiem i są pokryte błoną śluzową..

Poza tym, że czaszka jest lżejsza, przyczynia się również do rezonansu dźwięku i zasugerowano, że wraz z błoną śluzową służy do kondycjonowania wdychanego powietrza, zanim dotrze do płuc.

Proces pneumatyzacji kości opisano w czaszkach ssaków, ptaków i krokodyli, ale udokumentowano go także u wymarłych zwierząt, takich jak dinozaury i pterozaury.

Funkcje kości pneumatycznych

Nie zdefiniowano żadnej pojedynczej funkcji dla tych pustych kości w przyrodzie. Opisano jednak pewne hipotezy dotyczące roli tych kości w organizmach, które je posiadają:

Zmniejszenie masy ciała

W kościach pneumatycznych ubytki zostały zmodyfikowane tak, aby zawierały powietrze zamiast materiału rdzeniowego, w wyniku czego masa ciała została zmniejszona.

Ułatwiło to lot ptakom i pterozaurom, ponieważ masa jest mniejsza, ale tyle samo mięśni, które napędzają lot.

Zmiana gęstości kości

Pneumatyzacja kości umożliwia redystrybucję masy kostnej wewnątrz ciała. Na przykład ptak i ssak o podobnej wielkości mają w przybliżeniu taką samą masę kostną.

Jednak kości ptaków mogą być gęstsze, ponieważ masa kostna musi być rozmieszczona w mniejszej przestrzeni.

Sugeruje to, że pneumatyzacja kości ptaków nie wpływa na ogólną masę, ale sprzyja lepszemu rozkładowi wagi w ciele zwierzęcia, a co za tym idzie, większej równowadze, zwinności i łatwości lotu.

Równowaga

W teropodach (podgrupie dinozaurów) układ kostny czaszki i szyi był bardzo pneumatyczny, a przedramiona były małe. Te adaptacje pomogły zmniejszyć masę z dala od środka ciężkości.

To dostosowanie do środka masy pozwoliło tym zwierzętom zmniejszyć bezwładność obrotową, zwiększając w ten sposób ich zwinność i równowagę.

Dostosowanie do wysokości

Ptaki latające na dużych wysokościach mają anatomiczne adaptacje, które pozwoliły im skolonizować te siedliska. Jedną z tych adaptacji była właśnie ekstremalna pneumatyzacja jego szkieletu.

Referencje

  1. Dumont, E. R. (2010). Gęstość kości i lekkie szkielety ptaków. Materiały Royal Society B: Biological Sciences, 277(1691), 2193-2198.
  2. Farmer, C. G. (2006). O pochodzeniu ptasich pęcherzyków powietrza. Fizjologia układu oddechowego i neurobiologia, 154(1-2), 89-106.
  3. Márquez, S. (2008). Zatoki przynosowe: ostatnia granica biologii twarzoczaszki. Rekord anatomiczny, 291(11), 1350-1361.
  4. Picasso, M. B. J., Mosto, M. C., Tozzi, R., Degrange, F.J. i Barbeito, C.G. (2014). Szczególne skojarzenie: skóra i podskórne uchyłki południowego krzykacza (Chauna torquata, Anseriformes). Zoologia kręgowców, 64(2), 245-249.
  5. Qin, Q. (2013). Mechanika przebudowy kości komórkowej: sprzężone efekty cieplne, elektryczne i mechaniczne (Pierwsze wydanie). CRC Naciśnij.
  6. Roychoudhury, S. (2005). Pytania wielokrotnego wyboru w anatomii (3N wyd.). Elsevier India.
  7. Sereno, P.C., Martinez, R.N., Wilson, J.A., Varricchio, D.J., Alcober, O.A., i Larsson, H.C. E. (2008). Dowody na ptasie śródścienne pęcherzyki powietrza u nowego drapieżnego dinozaura z Argentyny. PLoS ONE, 3(9).
  8. Sirois, M. (2016). Podręcznik pomocy weterynaryjnej Elseviera (Drugie wydanie). Mosby.
  9. Stefoff, R. (2007). Klasa ptaków (Pierwsze wydanie). Marshall Cavendish.
  10. Wedel, M. J. (2003). Pneumatyka kręgowa, worki powietrzne i fizjologia dinozaurów zauropodów. Paleobiologia, 29(2), 243-255.