Sistemul respirator al păsărilor este unic. La păsări, curenții de aer merg într-o singură direcție, ceea ce nu este caracteristic altor vertebrate. Cum poți inspira și expira printr-o singură trahee? Soluția este o combinație uimitoare de caracteristici anatomice unice și manipulare a fluxului atmosferic. Caracteristicile sistemului respirator al păsărilor determină mecanismele complexe ale sacilor de aer. Nu sunt prezente la mamifere.
Sistemul respirator al păsărilor: diagrama
Procesul la animalele înaripate este oarecum diferit de cel al mamiferelor. Pe lângă plămâni, au și saci de aer. În funcție de specie, sistemul respirator al păsărilor poate include șapte sau nouă dintre acești lobi, care au acces la humerus și femur, la vertebre și chiar la craniu. Din cauza lipsei diafragmei, aerul este deplasat prin modificarea presiunii din sacii de aer cu ajutorul muschilor pectorali. Acest lucru creează presiune negativă în palete, forțând aerul să intre în sistemul respirator. Astfel de acțiuni nu sunt pasive. Acestea necesită anumite contracții musculare pentru a crește presiunea asupra sacilor de aer și pentru a împinge aerul afară.
Structura sistemului respirator al păsărilor presupune ridicarea sternului în timpul procesului. Plămânii cu pene nu se extind și nu se contractă ca organele mamiferelor. La animale, schimbul de oxigen și dioxid de carbon are loc în saci microscopici numiti alveole. La rudele înaripate, schimbul de gaze are loc în pereții tuburilor microscopice numite capilare de aer. Organele respiratorii ale păsărilor funcționează mai eficient decât cele ale mamiferelor. Ei sunt capabili să transporte mai mult oxigen cu fiecare respirație. În comparație cu animalele de greutate similară, există rate de respirație mai lente.
Cum respiră păsările?
Păsările au trei seturi diferite de organe respiratorii. Acestea sunt sacii de aer anteriori, plămânii și sacii de aer posterior. În timpul primei respirații, oxigenul trece prin nări la joncțiunea dintre vârful ciocului și cap. Aici este încălzit, umezit și filtrat. Țesutul cărnos care le înconjoară se numește cere la unele specii. Fluxul se deplasează apoi în cavitatea nazală. Aerul inhalat călătorește mai în jos în trahee, sau trahee, care se împarte în două bronhii. Apoi se ramifică în mai multe căi în fiecare plămân.
Majoritatea țesutului acestui organ este de aproximativ 1800 de bronhii terțiare adiacente mici. Acestea duc la mici capilare de aer care se împletesc cu vasele de sânge, unde are loc schimbul de gaze. Fluxul de aer nu ajunge direct la plămâni. În schimb, urmează în sacii caudali. O cantitate mică trece prin formațiunile cozii prin bronhii,care, la rândul lor, sunt împărțite în capilare mai mici în diametru. Când pasărea inhalează a doua oară, oxigenul se deplasează în sacii de aer cranieni și înapoi prin fistulă în trahee prin laringe. Și în final prin cavitatea nazală și în afara nărilor.
Sistem complex
Aparatul respirator al păsărilor este format din plămâni perechi. Acestea conțin structuri statice la suprafață pentru schimbul de gaze. Doar sacii de aer se extind și se contractă, forțând oxigenul să se miște prin plămânii imobili. Aerul inhalat rămâne în sistem timp de două cicluri complete înainte de a fi consumat complet. Care parte a sistemului respirator al păsării este responsabilă de schimbul de gaze? Plămânii joacă acest rol important. Aerul epuizat acolo începe să părăsească corpul prin trahee. În timpul primei respirații, gazele reziduale trec în sacii de aer anteriori.
Nu pot părăsi imediat corpul, deoarece în timpul celei de-a doua respirații, aerul proaspăt intră din nou atât în pungile din spate, cât și în plămâni. Apoi, în timpul celei de-a doua expirații, primul flux curge prin trahee, iar oxigenul proaspăt din sacii posteriori intră în organe pentru schimbul de gaze. Structura sistemului respirator al păsărilor are o structură care vă permite să creați un aflux unidirecțional (unilateral) de aer proaspăt deasupra suprafeței schimbului de gaze în curs în plămâni. În plus, acest flux trece acolo atât în timpul inhalării, cât și în timpul expirației. Ca urmare, schimbul de oxigen și dioxid de carbon se realizează continuu.
Eficiența sistemului
Caracteristicile sistemului respirator al păsărilor vă permit să obțineți cantitatea de oxigen necesară pentru celulele corpului. Marele avantaj este natura și structura unidirecțională a bronhiilor. Aici, capilarele de aer au o suprafață totală mai mare decât, de exemplu, la mamifere. Cu cât această cifră este mai mare, cu atât mai mult oxigen și dioxid de carbon pot circula în sânge și țesuturi, ceea ce asigură o respirație mai eficientă.
Structura și anatomia sacilor de aer
Pasarea are mai multe seturi de rezervoare de aer, inclusiv caudal ventral si caudal toracic. Compoziția craniului include sacii toracici cervicali, claviculari și cranieni. Contracția sau expansiunea lor are loc atunci când se schimbă partea corpului în care sunt plasate. Dimensiunea cavității este controlată de mișcarea mușchilor. Cel mai mare recipient pentru aer este situat în interiorul peretelui peritoneului și înconjoară organele situate în acesta. Într-o stare activă, de exemplu în timpul zborului, pasărea are nevoie de mai mult oxigen. Capacitatea de a contracta și extinde cavitățile corpului permite nu numai să conducă rapid mai mult aer prin plămâni, ci și să ușureze greutatea creaturii cu pene.
În timpul zborului, mișcarea rapidă a aripilor creează un flux atmosferic care umple sacii de aer. Mușchii abdominali sunt în mare măsură responsabili de proces în timpul repausului. Sistemul respirator al păsărilor diferă atât structural, cât și funcțional de cel al mamiferelor. Păsările au plămâni - structuri mici, compacte, spongioase, formate între coaste de fiecare parte a coloanei vertebrale în cavitatea toracică. Țesuturile dense ale acestor organe înaripate cântăresc la fel de mult ca cele ale mamiferelor cu greutate corporală egală, dar ocupă doar jumătate din volum. Persoanele sănătoase tind să aibă plămâni roz deschis.
Singing
Funcțiile sistemului respirator al păsărilor nu se limitează la respirația și oxigenarea celulelor corpului. Aceasta include și cântarea, prin care are loc comunicarea între indivizi. Suieratul este sunetul produs de organul vocal situat la baza in altimii traheei. Ca și în cazul laringelui mamiferelor, acesta este produs de vibrația aerului care curge prin organ. Această proprietate particulară permite unor specii de păsări să producă vocalizări extrem de complexe, până la imitarea vorbirii umane. Unele specii de cântece pot produce multe sunete diferite.
Etape ale ciclurilor respiratorii
Aerul inhalat trece prin două cicluri respiratorii. În totalitatea lor, ele constau din patru etape. O serie de mai mulți pași interrelaționați maximizează contactul aerului proaspăt cu suprafața respiratorie a plămânilor. Procesul este următorul:
- Majoritatea aerului inhalat în timpul primului pas trece prin bronhiile primare în lobii posteriori de aer.
- Oxigenul inhalat se deplasează din sacii din spate către plămâni. Aici are loc schimbul de gaze.
- Data viitoare când pasărea inhalează, săturatăfluxul de oxigen se deplasează de la plămâni la rezervoarele din față.
- A doua expirație împinge aerul îmbogățit cu dioxid de carbon din sacii anteriori prin bronhii și trahee înapoi în atmosferă.
Cerere mare de oxigen
Datorită ratei metabolice ridicate necesare pentru zbor, există întotdeauna o cerere mare de oxigen. Având în vedere în detaliu ce fel de sistem respirator au păsările, putem concluziona: caracteristicile dispozitivului său ajută destul de mult la satisfacerea acestei nevoi. Deși păsările au plămâni, se bazează în mare parte pe sacii de aer pentru ventilație, care reprezintă 15% din volumul total al corpului. În același timp, pereții lor nu au o alimentare bună cu sânge, prin urmare nu joacă un rol direct în schimbul de gaze. Acţionează ca intermediari pentru a deplasa aerul prin sistemul respirator.
Cei înaripați nu au diafragmă. Prin urmare, în locul expansiunii și contracției regulate a organelor respiratorii, așa cum se observă la mamifere, faza activă la păsări este expirația, care necesită contracția musculară. Există diverse teorii despre cum respiră păsările. Mulți oameni de știință încă studiază procesul. Caracteristicile structurale ale sistemului respirator al păsărilor și mamiferelor nu coincid întotdeauna. Aceste diferențe le permit fraților noștri înaripați să aibă adaptările necesare pentru zbor și cânt. Este, de asemenea, o adaptare necesară pentru a menține o rată metabolică ridicată pentru toate creaturile zburătoare.
