Kantung udara: evolusi, di mana hewan ditemukan, berfungsi

kantung udara adalah rongga udara permanen dalam organisme. Kehadiran kantung-kantung ini di tulang disebut pneumatik, dan proses pembentukannya selama perkembangan tulang disebut pneumatisasi.

Distribusi kantung-kantung ini dalam tubuh organisme relatif bervariasi. Mereka dapat hadir di tulang (skeletal pneumaticity) seperti tengkorak, tulang belakang, tulang rusuk, tulang dada dan lain-lain. Mereka juga hadir sebagai bagian dari sistem pernapasan banyak hewan.

Tengkorak Tyrannosaurus rex. Hewan-hewan ini memiliki tulang tengkorak yang besar dan menyatu, namun mereka memiliki banyak ruang udara kecil, yang membuatnya lebih ringan. Diambil dan diedit dari AE Anderson [Domain publik], melalui Wikimedia Commons.

Para ilmuwan percaya bahwa perkembangan kantung udara memungkinkan hewan yang menghadirkannya memiliki atau meningkatkan keseimbangan, mendinginkan tubuh mereka secara efisien dan meningkatkan pertukaran gas.

Keanekaragaman organisme yang dimiliki kantung ini berkisar dari burung dan mamalia, hingga serangga. Bahkan hari ini diketahui bahwa dinosaurus memiliki tulang pneumatik, yaitu tulang dengan kantung udara.

Indeks artikel

Evolusi

Dari hewan saat ini, burung memiliki struktur paling banyak dengan kantung udara di tubuhnya. Dari sudut pandang evolusi, burung adalah keturunan dinosaurus saat ini.

Burung diketahui berevolusi dari dinosaurus karnivora kecil. Dinosaurus ini hidup pada akhir Jurassic atau lebih baru (sekitar 152 hingga 163 juta tahun yang lalu), menurut catatan fosil yang ditemukan di Cina dan Amerika Selatan.

Namun, nenek moyang semua burung saat ini diyakini telah hidup pada akhir Kapur atau lebih baru (sekitar 72 hingga 100 juta tahun yang lalu). Nenek moyang ini bertahan dalam 65 juta tahun berikutnya yang telah berlalu setelah kepunahan massal dinosaurus.

Peneliti Peter Ward, pada tahun 2006, menyarankan bahwa kantung udara pertama pada dinosaurus muncul pada organisme yang hidup pada periode Trias (sekitar 252 juta tahun yang lalu).

Struktur ini merupakan karakter evolusioner yang memungkinkan organisme yang memilikinya untuk beradaptasi dengan tingkat oksigen rendah yang ada selama periode tersebut.

Karakteristik ini saat ini dipertahankan pada keturunan dinosaurus, burung. Kehadiran kantung-kantung ini dalam kelompok zoologi lain mungkin disebabkan oleh mekanisme evolusi paralel atau parafiletik.

Pada manusia

Di sisi lain, manusia memiliki sinus paranasal. Ini adalah sistem rongga udara yang terletak di kepala; di tulang frontal, ethmoid, sphenoid, dan di rahang atas.

Ada banyak kontroversi tentang aspek evolusi sinus paranasal pada Neanderthal dan manusia cararn. Tidak diketahui secara pasti apa asal usul dan fungsi evolusinya.

Salah satu hipotesis yang diajukan tentang keberadaan kantung udara ini adalah adaptasi terhadap dingin yang ekstrem. Banyak dibahas topik dan dengan banyak pencela.

Kehadiran kantung udara pada hominid dan vertebrata lainnya juga menjadi isu kontroversial dalam evolusi. Kantung-kantung ini telah muncul dan menghilang dalam kelompok yang berbeda, bahkan dalam garis keturunan yang tidak berhubungan.

Berbagai hipotesis telah diajukan tentang adanya pneumatisasi atau ruang udara di tengkorak vertebrata. Di antara hipotesis ini menonjol: adaptasi terhadap dingin, dispersi kekuatan mengunyah, keringanan tengkorak dan penyimpanan zat.

Pada hewan apa kantung udara ditemukan?

Organisme pertama yang diketahui memiliki kantung udara adalah dinosaurus. Mereka hadir dalam kelompok Ptrosaurs (Dinosaurus Terbang) dan Saurischia.

Yang terakhir diwakili oleh Pteropoda (seperti Tyrannosaurus rex ) dan Sauropoda (seperti leher panjang yang besar).

Dari hewan saat ini, burung adalah yang memiliki jumlah kantung udara paling banyak di dalam tubuhnya. Mereka hadir di semua atau sebagian besar spesies burung.

Struktur ini juga ditemukan pada vertebrata lain, seperti mamalia, baik di tulang maupun di bagian sistem pernapasan.

Hewan lain yang memiliki kantung udara atau biasa disebut struktur adalah serangga. Arthropoda ini memiliki kantung udara sebagai bagian dari sistem pernapasan mereka. Mereka hadir sebagai pelebaran atau perluasan trakea.

Fitur

Tentang dinosaurus

Hipotesis yang berbeda telah diajukan pada fungsi kantung udara kerangka dan non-rangka pada dinosaurus.

Kehadiran ruang-ruang ini dapat menunjukkan bahwa pada organisme ini membantu mereka untuk memiliki aktivitas metabolisme yang tinggi, karena kantung meningkatkan kapasitas pernapasan.

Beberapa penulis juga mengusulkan bahwa kantung udara berfungsi untuk meningkatkan keseimbangan dan mengurangi inersia rotasi. Hipotesis terakhir ini, bagaimanapun, sangat diperdebatkan, karena tidak berlaku dalam kelompok seperti Sauropoda.

Fungsi hipotetis lain dari rongga udara adalah untuk mengatur suhu tubuh. Kehadiran bulu-bulu yang menutupi tubuh, atau aktivitas terbang, bisa menghangatkan tubuh.

Kantong kemudian akan berfungsi sebagai alat untuk membuang panas berlebih. Kehadiran tulang pneumatik pada dinosaurus memungkinkan mereka memiliki tulang yang lebih ringan dan memfasilitasi evolusi bentuk hidup raksasa.

Pada burung

Pada burung, kantung udara tidak bertulang dapat dilihat sebagai ruang kecil yang membengkak dan mengempis. Hal ini menyebabkan aliran gas ke ruang terpisah, analog dengan apa yang terjadi di paru-paru.

Mereka juga menunjukkan rongga udara bertulang. Kehadiran ruang-ruang ini memungkinkan burung memiliki tulang yang lebih ringan. Ini, pada gilirannya, memungkinkan sebagian besar organisme ini terbang.

Selain itu, ini membantu mereka untuk memiliki sistem pernapasan yang sangat efisien, untuk mendistribusikan massa kerangka dan bahkan diyakini memungkinkan beberapa burung terbang di ketinggian.

Kantung udara non-rangka pada Burung dan Dinosaurus. Diambil dan diedit dari CNX OpenStax [CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)], melalui Wikimedia Commons.

Pada mamalia

Pada mamalia terdapat kantung udara yang disebut sinus paranasal. Ini adalah divertikula milik rongga hidung. Mereka mengandung udara dan merupakan bagian dari tulang tengkorak.

Ada beberapa hipotesis tentang fungsi struktur pneumatisasi ini. Hipotesis ini termasuk keringanan tengkorak, pertukaran panas dan disipasi, dan digunakan untuk sekresi lendir.

Kajian fungsi-fungsi tersebut telah dilakukan dengan menggunakan hewan seperti kuda, ruminansia, karnivora, hewan peliharaan kecil (anjing dan kucing), bahkan pada manusia.

Pada serangga

Kantung udara serangga adalah ruang dengan kapasitas besar untuk ekspansi. Mereka berhubungan dengan trakea dan fungsinya adalah untuk menyimpan udara dan memfasilitasi penerbangan.

Referensi

  1. kantung udara. Ilmu urai. Dipulihkan dari britannica.com.
  2. Pneumatisitas rangka. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
  3. Asal usul burung. Dipulihkan dari evolution.berkeley.edu.
  4. P. Bangsal (2006). Keluar dari udara tipis: Dinosaurus, burung, dan atmosfer purba bumi. Pers Akademi Nasional.
  5. V. Dressino & SG Lamas (2014). Kontroversi tentang peran evolusioner sinus paranasal Pneumatisasi pada manusia dan Neanderthal sebagai Adaptasi terhadap dingin yang ekstrem. Ludus Vitalis.
  6. Matt Wedel: Berburu dinosaurus tiup. Dipulihkan dari ucmp.berkeley.edu
  7. H. Brooks. (2018). Tulang pneumatized membantu para ilmuwan mempelajari evolusi pernapasan pada burung dan dinosaurus. Dipulihkan dari upi.com.
  8. R. Zárate, M. Navarrete, A. Sato, D. Díaz, W. Huanca (2015). Deskripsi Anatomi Sinus Paranasal Alpaca (Vicugna pacos). Jurnal Penelitian Kedokteran Hewan Peru.