Paukščių kvėpavimo sistema yra unikali. Paukščiams oro srovės eina tik viena kryptimi, o tai nebūdinga kitiems stuburiniams gyvūnams. Kaip galite įkvėpti ir iškvėpti per vieną trachėją? Sprendimas yra nuostabus unikalių anatominių savybių ir atmosferos srauto manipuliavimo derinys. Paukščių kvėpavimo sistemos ypatybės lemia sudėtingus oro maišelių mechanizmus. Jų nėra žinduoliuose.
Paukščių kvėpavimo sistema: diagrama
Sparnuotųjų gyvūnų procesas šiek tiek skiriasi nuo žinduolių. Be plaučių, jie taip pat turi oro maišelius. Priklausomai nuo rūšies, paukščių kvėpavimo sistemoje gali būti septynios ar devynios šių skilčių, kurios turi prieigą prie žastikaulio ir šlaunikaulio, slankstelių ir net kaukolės. Dėl diafragmos trūkumo oras judinamas keičiant slėgį oro maišeliuose krūtinės raumenų pagalba. Tai sukuria neigiamą slėgį mentėse, priversdamas orą patekti į kvėpavimo sistemą. Tokie veiksmai nėra pasyvūs. Jiems reikia tam tikrų raumenų susitraukimų, kad padidėtų slėgis oro maišeliuose ir išstumtų orą.
Paukščių kvėpavimo sistemos struktūra apima krūtinkaulio pakėlimą proceso metu. Plunksnų plaučiai nesiplečia ir nesusitraukia kaip žinduolių organai. Gyvūnams deguonies ir anglies dioksido mainai vyksta mikroskopiniuose maišeliuose, vadinamuose alveolėmis. Sparnuotiesiems giminaičiams dujų mainai vyksta mikroskopinių vamzdelių, vadinamų oro kapiliarais, sienelėse. Paukščių kvėpavimo organai dirba efektyviau nei žinduolių. Su kiekvienu įkvėpimu jie gali pernešti daugiau deguonies. Palyginti su panašaus svorio gyvūnais, kvėpavimo dažnis yra lėtesnis.
Kaip paukščiai kvėpuoja?
Paukščiai turi tris skirtingus kvėpavimo organų rinkinius. Tai priekiniai oro maišeliai, plaučiai ir užpakaliniai oro maišeliai. Pirmojo įkvėpimo metu deguonis praeina per šnerves, esančias snapo viršaus ir galvos sandūroje. Čia jis šildomas, drėkinamas ir filtruojamas. Mėsingas audinys, kuris juos supa, kai kuriose rūšyse vadinamas smegenimis. Tada srautas juda į nosies ertmę. Įkvepiamas oras toliau keliauja į trachėją arba trachėją, kuri dalijasi į du bronchus. Tada jie išsišakoja į daugybę takų kiekviename plautyje.
Didžiąją šio organo audinio dalį sudaro apie 1800 mažų gretimų tretinių bronchų. Jie veda į mažyčius oro kapiliarus, kurie susipina su kraujagyslėmis, kur vyksta dujų mainai. Oro srautas nepatenka tiesiai į plaučius. Vietoj to, jis patenka į uodegos maišelius. Nedidelis kiekis praeina per uodegos darinius per bronchus,kurie savo ruožtu yra padalinti į mažesnius skersmens kapiliarus. Kai paukštis įkvepia antrą kartą, deguonis patenka į kaukolės oro maišelius ir pro fistulę atgal į trachėją per gerklas. Ir galiausiai per nosies ertmę ir iš šnervių.
Sudėtinga sistema
Paukščių kvėpavimo sistemą sudaro suporuoti plaučiai. Jų paviršiuje yra statinių struktūrų, skirtų dujų mainams. Tik oro maišeliai plečiasi ir susitraukia, priversdami deguonį judėti nejudriais plaučiais. Įkvėptas oras lieka sistemoje du pilnus ciklus, kol jis visiškai išnaudojamas. Kuri paukščio kvėpavimo sistemos dalis atsakinga už dujų mainus? Šį svarbų vaidmenį atlieka plaučiai. Ten išnaudotas oras pradeda išeiti iš kūno per trachėją. Pirmo įkvėpimo metu išmetamosios dujos patenka į priekinius oro maišelius.
Jie negali iš karto išeiti iš kūno, nes antrojo įkvėpimo metu grynas oras vėl patenka ir į nugaros maišus, ir į plaučius. Tada, antrojo iškvėpimo metu, pirmasis srautas išteka pro trachėją, o šviežias deguonis iš užpakalinių maišelių patenka į organus dujų mainams. Paukščių kvėpavimo sistemos struktūra turi tokią struktūrą, kuri leidžia sukurti vienpusį (vienpusį) gryno oro antplūdį virš plaučiuose vykstančių dujų mainų paviršiaus. Be to, šis srautas ten praeina tiek įkvėpimo, tiek iškvėpimo metu. Dėl to deguonies ir anglies dioksido mainai vyksta nuolat.
Sistemos efektyvumas
Paukščių kvėpavimo sistemos ypatybės leidžia gauti organizmo ląstelėms reikalingą deguonies kiekį. Didelis privalumas yra vienakryptis bronchų pobūdis ir struktūra. Čia oro kapiliarai turi didesnį bendrą paviršiaus plotą nei, pavyzdžiui, žinduolių. Kuo šis skaičius didesnis, tuo daugiau deguonies ir anglies dioksido gali cirkuliuoti kraujyje ir audiniuose, o tai užtikrina efektyvesnį kvėpavimą.
Oro maišelių struktūra ir anatomija
Paukštis turi keletą oro rezervuarų rinkinių, įskaitant uodeginį ventralinį ir uodeginį krūtinės ląstą. Kaukolės sudėtis apima kaklo, raktikaulio ir kaukolės krūtinės ląstos maišelius. Jų susitraukimas arba išsiplėtimas įvyksta, kai pasikeičia kūno dalis, kurioje jie yra. Ertmės dydis reguliuojamas raumenų judėjimu. Didžiausia talpykla orui yra pilvaplėvės sienelės viduje ir supa joje esančius organus. Aktyvioje būsenoje, pavyzdžiui, skrydžio metu, paukščiui reikia daugiau deguonies. Galimybė susitraukti ir išplėsti kūno ertmes leidžia ne tik greitai nukreipti daugiau oro per plaučius, bet ir palengvinti plunksnuotos būtybės svorį.
Skrydžio metu greitas sparnų judėjimas sukuria atmosferos srautą, kuris užpildo oro maišelius. Pilvo raumenys daugiausia atsakingi už procesą ramybės metu. Paukščių kvėpavimo sistema struktūriškai ir funkciškai skiriasi nuo žinduolių kvėpavimo sistemos. Paukščiai turi plaučius – mažus kompaktiškus kempinėlius, susidariusius tarp šonkaulių abiejose stuburo pusėse krūtinės ertmėje. Šių sparnuotų organų tankūs audiniai sveria tiek pat, kiek ir vienodo kūno svorio žinduolių, bet užima tik pusę tūrio. Sveikų žmonių plaučiai paprastai būna šviesiai rausvi.
Dainavimas
Paukščių kvėpavimo sistemos funkcijos neapsiriboja kvėpavimu ir kūno ląstelių aprūpinimu deguonimi. Tai taip pat apima dainavimą, per kurį vyksta bendravimas tarp asmenų. Švilpimas yra garsas, skleidžiamas balso organo, esančio trachėjos aukščio apačioje. Kaip ir žinduolių gerklų atveju, ji susidaro dėl oro, tekančio per organą, vibracijos. Ši ypatinga savybė leidžia kai kurioms paukščių rūšims išgirsti itin sudėtingus balsus iki žmogaus kalbos imitacijos. Kai kurios dainų rūšys gali skleisti daug skirtingų garsų.
Kvėpavimo ciklų etapai
Įkvepiamas oras praeina per du kvėpavimo ciklus. Iš viso jie susideda iš keturių etapų. Kelių tarpusavyje susijusių žingsnių serija maksimaliai padidina gryno oro sąlytį su plaučių kvėpavimo paviršiumi. Procesas yra toks:
- Didžioji dalis oro, įkvėpto per pirmąjį žingsnį, per pirminius bronchus patenka į užpakalines oro skiltis.
- Įkvėptas deguonis iš užpakalinių maišelių juda į plaučius. Čia vyksta dujų mainai.
- Kitą kartą paukštis įkvėps, sotusdeguonies srautas juda iš plaučių į priekinius rezervuarus.
- Antras iškvėpimas išstumia anglies dioksidu prisodrintą orą iš priekinių maišelių per bronchus ir trachėją atgal į atmosferą.
Didelis deguonies poreikis
Dėl didelio medžiagų apykaitos greičio, reikalingo skrydžiui, visada yra didelis deguonies poreikis. Išsamiai įvertinę, kokią kvėpavimo sistemą turi paukščiai, galime daryti išvadą: jo prietaiso savybės labai padeda patenkinti šį poreikį. Nors paukščiai turi plaučius, jie dažniausiai ventiliuojasi oro maišeliais, kurie sudaro 15% viso jų kūno tūrio. Tuo pačiu metu jų sienelės neturi gero aprūpinimo krauju, todėl jos neatlieka tiesioginio vaidmens dujų mainuose. Jie veikia kaip tarpininkai, pernešantys orą per kvėpavimo sistemą.
Sparnuotieji neturi diafragmos. Todėl vietoj reguliaraus kvėpavimo organų išsiplėtimo ir susitraukimo, kaip pastebima žinduoliams, aktyvioji fazė paukščiams yra iškvėpimas, kuriam reikia raumenų susitraukimo. Yra įvairių teorijų apie paukščių kvėpavimą. Daugelis mokslininkų vis dar tiria šį procesą. Paukščių ir žinduolių kvėpavimo sistemos struktūriniai ypatumai ne visada sutampa. Šie skirtumai leidžia mūsų sparnuotiems broliams turėti reikiamų pritaikymų skraidyti ir dainuoti. Tai taip pat būtina adaptacija, norint išlaikyti aukštą visų skraidančių būtybių medžiagų apykaitą.
