التهوية الهيكلية

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

تُعرف خاصية التهوية الهيكلية بوجود فراغات هوائية داخل العظام. وتنتج هذه الخاصية عادةً أثناء النمو عن طريق حفر العظام بواسطة جيوب هوائية (أكياس هوائية) من فراغ مملوء بالهواء، مثل الرئتين أو تجويف الأنف. وتختلف هذه الخاصية اختلافًا كبيرًا بين الأفراد، وقد تصبح العظام غير المُهواة طبيعيًا مُهواة في حالات النمو المرضي.

الجيوب الأنفية في الإنسان، مثال على التهوية الهيكلية

انتفاخ الجمجمة بالهواء

تحدث ظاهرة التهوئة في جماجم الثدييات والتماسيح والطيور من بين رباعيات الأطراف الحية . وقد وُثِّقت هذه الظاهرة في الأركوصورات المنقرضة، بما في ذلك الديناصورات والتيروصورات . وتشمل الفراغات الهوائية الجيوب الأنفية وبعض الخلايا الخشائية .

تهوية ما بعد الجمجمة

تُلاحظ التجاويف الهوائية في عظام ما بعد الجمجمة بشكل كبير في بعض مجموعات الأركوصورات ، وتحديدًا ديناصورات السوريسكيا ، [ 1 ] والتيروصورات ، والطيور . وتنتشر التجاويف الهوائية في الفقرات على نطاق واسع بين ديناصورات السوريسكيا ، كما أن بعض الثيروبودات لديها تجاويف هوائية واسعة النطاق، فعلى سبيل المثال، يمتلك إيروستيون ريوكولورادينسيس تجاويف هوائية في عظام الحرقفة والترقوة والبطن . [ 2 ] وتتميز العديد من الطيور الحديثة بتجاويف هوائية واسعة النطاق. وترتبط الجيوب الهوائية في العظام بالأكياس الهوائية الرئوية . [ 3 ]

أكياس هوائيةالجزء الهيكلي مُهوى بواسطة رتوجهم
الأكياس الهوائية العنقيةالفقرات العنقية والصدرية الأمامية
أكياس هوائية في البطنالفقرات الصدرية الخلفية، والعجز، والأطراف الخلفية
الكيس الهوائي بين الترقوةعظم القص ، والأضلاع القصية ، والناتئ الغرابي ، والترقوة ، ولوح الكتف ، والطرف الأمامي
الأكياس الهوائية الصدرية الأمامية والخلفية- (انعدام الرتوج)

إلا أن مدى وجود العظام الهوائية يختلف باختلاف الأنواع. فعلى سبيل المثال، يكون وجودها ضئيلاً لدى الطيور الغاطسة، بينما تفتقر طيور الغواص إلى العظام الهوائية تماماً. [ 3 ] [ 4 ]

يُعدّ التهوئة بعد الجمجمة أقل شيوعًا خارج مجموعة الأركوصورات. ومن الأمثلة على ذلك عظم اللامي في قرود العواء (Alouatta) ، والفقرات الظهرية في أسماك بانتودون (Pantodon) العظمية اللسانية . [ 5 ] كما تم توثيق تهوئة طفيفة في أجسام الفقرات ورؤوس الأضلاع بواسطة رتوج ظهرية في رئتي السلاحف البرية. [ 5 ] بالإضافة إلى ذلك، من المعروف حدوث تهوئة مرضية في الفقرة الأطلسية (الأطلس) لدى الإنسان . [ 6 ]

وظيفة التهوية الهيكلية

إن الوظيفة الدقيقة للتهوية الهيكلية غير معروفة بشكل قاطع، ولكن هناك العديد من الفرضيات العملية المتعلقة بدور التهوية الهيكلية في الكائن الحي.

تقليل كتلة الجسم

من خلال غزو العظام، تستبدل الجيوب الهوائية النخاع بالهواء، مما يقلل من كتلة الجسم الإجمالية. هذا التقليل من كتلة الجسم يُسهّل على التيروصورات والطيور الطيران، إذ تقل الكتلة اللازمة لحملها في الهواء مع بقاء نفس كمية العضلات التي تُحرّك حركات الطيران. [ 7 ] كما أن تهوية العمود الفقري لدى الصوروبودات تُقلل من وزن هذه الكائنات، وتُسهّل دعم وتحريك رقبتها الضخمة. [ 1 ]

تغيير توزيع كتلة الهيكل العظمي

تسمح خاصية التهوية في الهيكل العظمي للحيوانات بإعادة توزيع كتلة الهيكل العظمي داخل أجسامها. تتشابه كتلة الهيكل العظمي للطيور (المُهواة) مع كتلة الهيكل العظمي للثدييات (غير المُهواة) ذات الأحجام المتقاربة، ومع ذلك، وُجد أن عظام الطيور أكثر كثافة من عظام الثدييات. يشير هذا إلى أن تهوية عظام الطيور لا تؤثر على الكتلة الإجمالية، بل تُتيح توازنًا أفضل للوزن داخل الجسم، مما يُحسّن التوازن والرشاقة وسهولة الطيران. [ 8 ]

توازن

في الديناصورات اللاحمة، يكون الرأس والرقبة متضخمين بشكل كبير، بينما تكون الساعدان صغيرتين. يساعد هذا على تقليل الكتلة بعيدًا عن مركز التوازن. يسمح هذا التعديل في مركز الكتلة للحيوان بتقليل قصوره الذاتي الدوراني، مما يزيد من رشاقته. كما أن التضخم في منطقة العجز يخفض مركز الكتلة إلى وضع أكثر بطنية، مما يمنحه مزيدًا من الثبات. [ 5 ]

التكيف مع الارتفاعات العالية

طيور الصراخ هي طيور ذات تجاويف هوائية كثيفة تمتد عبر العظام وصولاً إلى الجلد. ونظرًا لقدرة هذه الطيور على الطيران على ارتفاعات شاهقة، يُفترض أن هذه التجاويف الهوائية الشديدة في أجسامها تُشير إلى تكيفها مع الطيران على هذه الارتفاعات. [ 9 ]

مراجع

  1. 1 2 ويدل، ماثيو ج. (2005). "التهوية الهيكلية بعد الجمجمة في الصوروبودات وآثارها على تقديرات الكتلة" (ملف PDF) . في: كاري روجرز، كريستينا أ.؛ ويلسون، جيفري أ. (محرران). الصوروبودات: التطور وعلم الأحياء القديمة . بيركلي: مطبعة جامعة كاليفورنيا. ص 201-228 . ISBN  978-0-520-24623-2.
  2. ↑ سيرينو، بي سي؛ مارتينيز، آر إن؛ ويلسون، جيه إيه؛ فاريكيو، دي جيه؛ ألكوبر، أو إيه؛ لارسون، إتش سي (30 سبتمبر 2008). "دليل على وجود أكياس هوائية داخل الصدر لدى ديناصور مفترس جديد من الأرجنتين" . PLOS One . 3 (9) e3303. Bibcode : 2008PLoSO...3.3303S . doi : 10.1371/journal.pone.0003303 . PMC 2553519. PMID 18825273 .  
  3. 1 2 ويدل، ماثيو ج. (2003). "التهوية الفقرية، والأكياس الهوائية، وفسيولوجيات ديناصورات الصوروبود" (ملف PDF) . علم الأحياء القديمة . 29 (2). الجمعية الأحفورية : 243-255 . doi : 10.1666/0094-8373(2003)029 < 0243:vpasat > 2.0.co ; 2. تاريخ الاسترجاع: 21 يناير 2014 .
  4. ↑ شورغر، أ. و. (سبتمبر 1947). "الغوص العميق للغواص والطائر العجوز وآليته" (ملف PDF) . نشرة ويلسون . 59 (3). جمعية ويلسون لعلم الطيور: 151-159 . تاريخ الاسترجاع : 21 يناير 2014 .
  5. 1 2 3 فارمر، سي جي (نوفمبر 2006). " حول أصل الأكياس الهوائية في الطيور". علم وظائف الجهاز التنفسي وعلم الأعصاب . 154 ( 1-2 ): 89-106 . doi : 10.1016/j.resp.2006.04.014 . PMID 16787763. S2CID 45680102 .  
  6. ↑ موريرا، برونو؛ سوم، بيتر م. (يوليو 2010). "تضخم غير مبرر واسع النطاق لقاعدة الجمجمة والفقرة الأطلسية: نتائج التصوير المقطعي المحوسب". مجلة الجمعية الطبية الأمريكية لأمراض الأذن والأنف والحنجرة - جراحة الرأس والرقبة . 136 (7): 731-733 . doi : 10.1001/archoto.2010.108 . PMID 20644073 . 
  7. ↑ بينيت، كريستوفر (2001). "علم العظام والتشكل الوظيفي للتيروصور بتيرانودون من العصر الطباشيري المتأخر". Palaeontographica Abteilung A : 1–153 . doi : 10.1127/pala/260/2001/1 . S2CID 90380603 . 
  8. ↑ دومونت، إليزابيث ر. (22 يوليو/تموز 2010). "كثافة العظام والهياكل العظمية خفيفة الوزن للطيور" . وقائع الجمعية الملكية في لندن، السلسلة ب: العلوم البيولوجية . 277 ( 1691): 2193-2198 . doi : 10.1098/rspb.2010.0117 . ISSN 0962-8452 . PMC 2880151. PMID 20236981 .   
  9. ↑ بيكاسو، ماريانا بي جيه؛ موستو، ماريا كليليا؛ توزي، رومينا؛ ديجرانج، فيديريكو جيه؛ باربيتو، كلاوديو جي (2014). "ارتباط غريب: الجلد والجيوب تحت الجلدية لسمكة الصراخ الجنوبية (Chauna torquata، من رتبة الإوزيات)". علم الحيوان الفقاري . 64 (2): 245-249 .