공기 주머니

Air sac
이 기사는 공룡과 새의 골격 체계에 관한 것이다.포유류의 폐 구조에 대해서는 공기 주머니(lung)를 참조하십시오.

공기 주머니는 공기가 지속적으로 존재하는 유기체의 공간이다.현생 동물들 중에서, 멸종한 공룡들의 친척들이 그들의 [1]뼈에서 기화(공기의 존재)가 크게 증가하면서, 새들은 가장 많은 공기 주머니를 가지고 있습니다.에어로스테온과 같은 수각류는 뼈에만 있는 것이 아니라 몸 안에 많은 공기 주머니를 가지고 있어 현대 조류 [2]기도의 보다 원시적인 형태라고 할 수 있다.용각류는 뼈에 있는 공기 주머니의 개수로 잘 알려져 있지만, 데이노케이러스라는 수각류는 [3]공기 주머니의 개수가 비슷합니다.

기능.

새들의 폐는 공기 주머니가 모든 "펌핑"을 하고 폐는 단순히 산소를 흡수하기 때문에 숨을 내쉬고 흡입하는 동안 신선한 공기를 얻는다.

약 1870년부터 과학자들은 많은 공룡들의 두개골 후 골격에 특히 척추뼈에 공기로 채워진 많은 공동이 포함되어 있다는 것에 일반적으로 동의했다.두개골(부비강 등)의 기화는 시냅스류와 대룡류 모두에서 볼 수 있지만, 두개골 기화는 조류, 비조류 사우리스류 공룡, 익룡류에서만 볼 수 있다.

오랫동안 이 충치들은 단순히 체중을 줄이는 장치로 여겨졌지만, 바커는 그것들이 새들의 호흡기를 가장 효율적으로 만드는 [4]것과 같은 공기 주머니와 연결되어 있다고 제안했다.

존 루벤 외 연구진(1997년, 1999년, 2003년, 2004년)은 이것을 반박하고 공룡이 악어 같은 간 피스톤 메커니즘에 의해 작동되는 "조류" 호흡 시스템을 가졌다고 주장했습니다 – 주로 치골에 붙어 있는 근육은 숨을 들이쉬기 위해 폐를 확장하게 만듭니다; 이러한 근육이 이완될 때, 폐는 이전으로 돌아갑니다.크기와 모양, 그리고 동물은 숨을 내쉰다.그들은 또한 새들이 [5][6][7][8][9]공룡으로부터 유래했다는 것을 의심하는 이유로 이것을 제시했다.

비평가들은 조류 기낭이 없다면, 현대 파충류의 순환과 호흡 시스템의 몇 가지 측면에서 약간의 개선이 파충류가 비슷한 [10]크기의 포유동물의 산소 흐름의 50-70%를 달성할 수 있을 것이고, 조류 기낭이 부족하다고 해서 내온성의 [11]발달을 막지 못할 것이라고 주장해왔다.공룡이 조류와 같은 공기 주머니를 가지고 있을 수 없다는 루벤 외 연구진의 주장의 과학 저널에는 공식적인 반박이 거의 발표되지 않았습니다; 하지만 어떤 이는 그들이 주장의 많은 부분을 근거로 한 시노사우롭테릭스 화석이 심각하게 평평해졌고 따라서 간이 살기에 적합한 모양인지 말하는 것이 불가능했다고 지적합니다.t는 [12]간 피스톤 메커니즘의 일부로 사용됩니다.최근의 몇몇 논문들은 루벤 등이 [13]공룡에 공기 주머니가 있는 것에 반대한다는 것을 더 이상 언급하지 않고 단순히 언급하고 있다.

증거

연구자들은 용각류, 프로사우루스류, 실루로사우루스류, 세라토사우루스류, 수각류인 에어로스테온과 실루피시스의 공기낭에 대한 증거와 주장을 제시했다.

발달한 용각류(신족류)의 경우 등 아래쪽과 엉덩이 부분의 척추뼈에 공기 주머니의 징후가 나타납니다.초기 용각류 동물에서는 경추(목)만이 이러한 특징을 보인다.만약 새 배아에서 발견되는 발달 순서가 지침이라면, 공기 주머니는 실제로 그들을 나중에 [14][15]수용하는 골격의 통로보다 먼저 진화했습니다.

마중가사우루스와 새의 공기 주머니 비교

공기 주머니의 증거 또한 수각동물에서 발견되었다.연구에 따르면 실루로사우루스,[16] 세라토사우루스,[13] 수각류인 실루피시스, 에어로스테온의 화석이 공기 주머니의 증거를 보인다.트라이아스기 후기의 강골돌기는 화석이 공기 주머니의 [15]통로를 보여주는 가장 초기의 공룡 중 하나이다.백악기 후기 알로사우루스인 아로스테온은 지금까지 [17]발견된 공기 주머니 중 가장 새처럼 생긴 공기 주머니를 가지고 있었다.

전통적으로 "프로사우로포드"라고 불리는 그룹을 포함한 초기 용각류 동물들도 공기 주머니를 가지고 있었을 수 있다.플라테오사우루스와 테코돈토사우루스에서 공기 중에 움푹 패인 자국이 발견되었지만, 그 자국은 매우 작다.2007년의 한 연구는 자매 분류군(수각류 및 용각류)의 증거에 근거하여 프로사우로파드가 복부와 경부 공기 주머니를 가지고 있을 가능성이 높다고 결론지었다.이 연구는 프로오롭동물이 새처럼 흐르는 폐를 가지고 있는지 확인하는 것은 불가능하지만 공기 주머니가 거의 확실히 [18]존재한다고 결론지었다.기낭의 존재와 폐환기에서의 사용을 나타내는 또 다른 지표는 Plateosaurus의 공기 교환량(입김마다 교환되는 공기량)을 재구성한 것으로, 29 ml/kg에서 체중당 공기량의 비율로 표현하면 거위 등의 값과 비슷하고 typi보다 훨씬 높다.포유류의 가치를 [19]평가합니다.

지금까지 조류 공룡에서 공기 주머니의 증거는 발견되지 않았다.그러나 포유동물에도 공기 주머니가 [20]없기 때문에 조류인류의 대사율이 포유류에 필적할 수 없었을 것이라는 의미는 아니다.

발전

공룡의 [17]공기 주머니 발달에 대한 세 가지 설명이 제시되었다.

  • 호흡 능력의 증가.이것은 아마도 가장 일반적인 가설일 것이고, 많은 공룡들이 상당히 높은 신진대사율을 가지고 있었다는 생각과 잘 맞아떨어진다.
  • 무게 중심을 낮추고 회전 관성을 줄임으로써 균형과 기동성을 향상시킵니다.그러나 이것은 네발 용각류 동물에서 공기 주머니의 확장을 설명하지는 않는다.
  • 냉각 기구로서.실루로사우르스는 공기 주머니와 깃털이 거의 동시에 진화한 것으로 보인다.깃털이 열을 유지한다면 깃털의 주인은 여분의 열을 방출하는 수단이 필요했을 것입니다.이 생각은 그럴듯하지만 추가적인 경험적 뒷받침이 필요하다.

용각류 Apatosaurus의 호흡 시스템의 다양한 부분의 부피 계산은 용각류 동물에게 새와 같은 공기 주머니가 있다는 증거를 뒷받침합니다.

  • 만약 아파토사우루스가 공룡의 가장 가까운 생존 친척인 악어와 새와 마찬가지로 횡격막을 가지고 있지 않다고 가정한다면, 30톤 표본의 죽은 공간의 부피는 약 184리터가 될 것이다.이것은 입과 기관 그리고 공기 튜브의 총 부피입니다.만약 동물이 이것보다 적게 숨을 내쉰다면, 퀴퀴한 공기는 배출되지 않고 다음 흡입 시 폐로 다시 빨려 들어간다.
  • 단숨에 폐로 들어가거나 나가는 공기의 양인 그것의 조수량은 조류일 경우 904리터, 포유동물일 경우 225리터, 파충류일 경우 19리터의 호흡기 유형에 따라 달라집니다.

이러한 근거로, 아파토사우루스는 파충류 호흡기를 가지고 있지 않았을 것이다. 왜냐하면 그것의 조수의 양이 죽은 공간보다 적기 때문에, 부패한 공기가 배출되지 않고 폐로 다시 빨려 들어갈 것이기 때문이다.마찬가지로, 포유류 시스템은 각 호흡에 약 225 - 184 = 41리터의 신선한 산소화된 공기를 폐에 공급합니다.따라서 아파토사우루스는 현대에 알려지지 않은 체계이거나 여러 개의 공기 주머니와 흐르는 폐를 가진 새와 같은 체계를 가지고 있었을 것이다.게다가, 조류 시스템은 약 600리터의 폐 부피만 필요로 하는 반면, 포유류는 약 2,950리터가 필요한데, 이것은 30톤의 아파토사우루스 [21]가슴에서 사용할 수 있는 약 1,700리터의 공간을 초과할 것이다.

비집합 과정은 갈비뼈의 중간쯤에 있는 작은 하얀 돌기이다.이 다이어그램의 나머지 부분은 새 호흡 시스템의 공기 주머니와 다른 부분을 보여줍니다: 1 경추 공기 주머니, 2 쇄골 공기 주머니, 3개 두개골 흉부 공기 주머니, 4개 꼬리 흉부 공기 주머니, 5개 복부 공기 주머니(골반 대들보 5' 게실), 6개 폐, 7개 기관

새와 같은 공기 주머니를 가진 공룡 호흡기는 비슷한 크기와 체격을 가진 포유동물보다 더 높은 활동 수준을 유지할 수 있었을지도 모른다.산소의 매우 효율적인 공급을 제공할 뿐만 아니라, 빠른 공기 흐름은 효과적인 냉각 메커니즘이 될 것입니다. 이것은 활동적이지만 그들의 [20]피부를 통해 모든 과도한 열을 제거하기에는 너무 큰 동물들에게 필수적입니다.

고생물학자 피터 워드는 초기 공룡에서 처음 나타난 공기 주머니 시스템의 진화는 트라이아스기 [22]카니아기와 노리아기의 매우 낮은 대기 산소(11%)에 반응했을 수도 있다고 주장했다.

레퍼런스

  1. ^ Romer, A.S.; Parsons, T.S. (1977). The Vertebrate Body. Holt-Saunders International. pp. 330–334. ISBN 978-0-03-910284-5.
  2. ^ Sereno, P.C.; Martinez, R.N.; Wilson, J.A.; Varricchio, D.J.; Alcober, O.A.; Larsson, H.C.E. (2008). Kemp, Tom (ed.). "Evidence for Avian Intrathoracic Air Sacs in a New Predatory Dinosaur from Argentina". PLOS ONE. 3 (9): e3303. Bibcode:2008PLoSO...3.3303S. doi:10.1371/journal.pone.0003303. PMC 2553519. PMID 18825273.
  3. ^ Lee, Y.N.; Barsbold, R.; Currie, P.J.; Kobayashi, Y.; Lee, H.J.; Godefroit, P.; Escuillié, F.O.; Chinzorig, T. (2014). "Resolving the long-standing enigmas of a giant ornithomimosaur Deinocheirus mirificus". Nature. 515 (7526): 257–260. Bibcode:2014Natur.515..257L. doi:10.1038/nature13874. PMID 25337880. S2CID 2986017.
  4. ^ Bakker, Robert T. (1972). "Anatomical and ecological evidence of endothermy in dinosaurs". Nature. 238 (5359): 81–85. Bibcode:1972Natur.238...81B. doi:10.1038/238081a0. S2CID 4176132.
  5. ^ Ruben, J.A.; Jones, T.D.; Geist, N.R. & Hillenius, W. J. (November 1997). "Lung structure and ventilation in theropod dinosaurs and early birds". Science. 278 (5341): 1267–1270. Bibcode:1997Sci...278.1267R. doi:10.1126/science.278.5341.1267.
  6. ^ Ruben, J.A.; Jones, T.D.; Geist, N.R.; Leitch, A. & Hillenius, W.J. (1997). "Lung ventilation and gas exchange in theropod dinosaurs". Science. 278 (5341): 1267–1270. Bibcode:1997Sci...278.1267R. doi:10.1126/science.278.5341.1267.
  7. ^ Ruben, J.A.; Dal Sasso, C.; Geist, N.R.; Hillenius, W. J.; Jones, T.D. & Signore, M. (January 1999). "Pulmonary function and metabolic physiology of theropod dinosaurs". Science. 283 (5401): 514–516. Bibcode:1999Sci...283..514R. doi:10.1126/science.283.5401.514. PMID 9915693.
  8. ^ Ruben, J. A.; Jones, T. D. & Geist, N. R. (2003). "Respiration and reproductive paleophysiology of dinosaurs and early birds". Physiol. Biochem. Zool. 76 (2): 141–164. doi:10.1086/375425. hdl:10211.1/1472. PMID 12794669. S2CID 222819.
  9. ^ Hillenius, W. J.; Ruben, J.A. (November–December 2004). "The Evolution of Endothermy in Terrestrial Vertebrates: Who? When? Why?". Physiological and Biochemical Zoology. 77 (6): 1019–1042. doi:10.1086/425185. PMID 15674773. S2CID 29300018.
  10. ^ Hicks, J.W.; Farmer, C.G. (November 1997). "Lung Ventilation and Gas Exchange in Theropod Dinosaurs". Science. 278 (5341): 1267–1270. Bibcode:1997Sci...278.1267R. doi:10.1126/science.278.5341.1267.
  11. ^ Hicks, J.W.; Farmer, C.G. (September 1999). "Gas exchange potential in reptilian lungs: implications for the dinosaur–avian connection". Respiration Physiology. 117 (2–3): 73–83. doi:10.1016/S0034-5687(99)00060-2. PMID 10563436.
  12. ^ Currie, P.J.; Chen, P-j. (December 2001). "Anatomy of Sinosauropteryx prima from Liaoning, northeastern China". Canadian Journal of Earth Sciences. 38 (12): 1705–1727. Bibcode:2001CaJES..38.1705C. doi:10.1139/cjes-38-12-1705.
  13. ^ a b O'Connor, P.; Claessens, L. (July 2005). "Basic avian pulmonary design and flow-through ventilation in non-avian theropod dinosaurs". Nature. 436 (7048): 253–256. Bibcode:2005Natur.436..253O. doi:10.1038/nature03716. PMID 16015329. S2CID 4390587.
  14. ^ Wedel, MJ 와서(2003년)."Vertebral 공기가 듬, 공기 주머니, 용각류 공룡의 생리학".Paleobiology.29(2):243–255. doi:10.1666(2003년)029<, 0243:VPASAT>, 2.0.CO;2."Findarticles.com:.에서 전체 텍스트 현재 온라인Vertebral 공기가 듬, 공기 주머니, 용각류 동물 dinosaurs"의 생리학.Paleobiology.2003년과"Vertebral 공기가 듬, 공기 주머니, 용각류 공룡의 생리학"(PDF).2015-02-15에 있는 원본(PDF)에서 Archived.자세한 해부학적 분석 Wedel, MJ 와서(2003년)에서 만날 수 있습니다."Vertebral Pneumaticity의 Sauropod 공룡의 진화는".필기장 척추 동물 고생물학. 23(2):344–357. doi:10.1671[0344:TEOVPI]2.0.CO;2.
  15. ^ a b Wedel, M.J. (June 2006). "Origin of postcranial skeletal pneumaticity in dinosaurs". Integrative Zoology. 1 (2): 80–85. doi:10.1111/j.1749-4877.2006.00019.x. PMID 21395998.
  16. ^ Naish박사가, D;Martill, D.M.&프레이, E.(2004년 6월)."생태학, 계통 분류학과biogeographical 관계의 공룡을 포함한 새로운 theropod의 산타나 형성(?Albian, 초기 백악기)Brazil".역사 생물학. 16(2–4):57–70.CiteSeerX 10.1.1.394.9219. doi:10.1080/08912960410001674200.S2CID 18592288.Naish박사가 밀접하게 두 다리로 보행과 어떤 관련이 있다고 믿고 있는 Mirischia는 실러러 소르, 이 영화도 몇몇 화제 Naish박사가의 블로그는,"기본적인 폭군 공룡과 나의 애완 동물 Mirischia"을 게시에서 눈길을 끌었습니다.-노트.
  17. ^ a b Sereno PC, Martinez RN, Wilson JA, Varricchio DJ, Alcober OA, et al. (September 2008). Kemp T (ed.). "Evidence for Avian Intrathoracic Air Sacs in a New Predatory Dinosaur from Argentina". PLOS ONE. 3 (9): e3303doi=10.1371/journal.pone.0003303. Bibcode:2008PLoSO...3.3303S. doi:10.1371/journal.pone.0003303. PMC 2553519. PMID 18825273.
  18. ^ Wedel, Mathew (2007). "What pneumaticity tells us about 'prosauropods', and vice versa" (PDF). Special Papers in Palaeontology. 77: 207–222. Archived from the original (PDF) on 2008-07-05. Retrieved 2007-10-31.
  19. ^ Mallison, H. (2010). "The digital Plateosaurus II: an assessment of the range of motion of the limbs and vertebral column and of previous reconstructions using a digital skeletal mount". Acta Palaeontologica Polonica. 55 (3): 433–458. doi:10.4202/app.2009.0075.
  20. ^ a b Reid, R.E.H. (1997). "Dinosaurian Physiology: the Case for "Intermediate" Dinosaurs". In Farlow, J.O.; Brett-Surman, M.K. (eds.). The Complete Dinosaur. Bloomington: Indiana University Press. pp. 449–473. ISBN 978-0-253-33349-0. Retrieved 2008-09-12.
  21. ^ Paladino, F.V.; Spotila, J.R. & Dodson, P. (1997). "A Blueprint for Giants: Modeling the Physiology of Large Dinosaurs". In Farlow, J.O. & Brett-Surman, M.K. (eds.). The Complete Dinosaur. Bloomington, Ind.: Indiana University Press. pp. 491–504. ISBN 978-0-253-21313-6.
  22. ^ Ward, Peter(2006) 갑자기: 공룡, 새, 그리고 지구의 고대 대기 페이지 159-198, 국립 아카데미 출판부.ISBN 9780309141239.