Дихателната система на птиците е уникална. При птиците въздушните течения се движат само в една посока, което не е характерно за другите гръбначни животни. Как можете да вдишвате и издишвате през една трахея? Решението е невероятна комбинация от уникални анатомични характеристики и манипулиране на атмосферния поток. Характеристиките на дихателната система на птиците определят сложните механизми на въздушните торбички. Те не присъстват в бозайниците.
Птича дихателна система: диаграма
Процесът при крилати животни е малко по-различен от този при бозайниците. Освен бели дробове, те имат и въздушни торбички. В зависимост от вида, дихателната система на птиците може да включва седем или девет от тези дялове, които имат достъп до раменната и бедрената кост, прешлените и дори черепа. Поради липсата на диафрагма въздухът се придвижва чрез промяна на налягането във въздушните торбички с помощта на гръдните мускули. Това създава отрицателно налягане в лопатките, принуждавайки въздуха в дихателната система. Такива действия не са пасивни. Те изискват определени мускулни контракции, за да увеличат натиска върху въздушните торбички и да изтласкат въздуха.
Структурата на дихателната система на птиците включва повдигане на гръдната кост по време на процеса. Белите дробове с пера не се разширяват или свиват като органите на бозайници. При животните обменът на кислород и въглероден диоксид се извършва в микроскопични торбички, наречени алвеоли. При крилати роднини газообменът се извършва в стените на микроскопични тръбички, наречени въздушни капиляри. Дихателните органи на птиците работят по-ефективно от тези на бозайниците. Те са в състояние да пренасят повече кислород с всяко вдишване. В сравнение с животни с подобно тегло, дишането е по-бавно.
Как дишат птиците?
Птиците имат три различни комплекта дихателни органи. Това са предните въздушни торбички, белите дробове и задните въздушни торбички. При първото вдишване кислородът преминава през ноздрите на кръстовището между горната част на човката и главата. Тук се нагрява, навлажнява и филтрира. Месестата тъкан, която ги заобикаля, се нарича цере при някои видове. След това потокът се премества в носната кухина. Вдишаният въздух се движи по-надолу в трахеята или дихателната тръба, която се разделя на два бронха. След това те се разклоняват на много пътеки във всеки бял дроб.
По-голямата част от тъканта на този орган е около 1800 малки съседни третични бронхи. Те водят до малки въздушни капиляри, които се преплитат с кръвоносни съдове, където се извършва газообмен. Въздушният поток не отива директно в белите дробове. Вместо това следва в каудалните торбички. Малко количество преминава през опашните образувания през бронхите,които от своя страна са разделени на по-малки капиляри в диаметър. Когато птицата вдишва втори път, кислородът се придвижва в черепните въздушни торбички и обратно през фистулата в трахеята през ларинкса. И накрая през носната кухина и извън ноздрите.
Сложна система
Дихателната система на птиците се състои от сдвоени бели дробове. Те съдържат статични структури на повърхността за газообмен. Само въздушните торбички се разширяват и свиват, принуждавайки кислорода да се движи през неподвижните бели дробове. Вдишваният въздух остава в системата за два пълни цикъла, преди да бъде напълно изразходван. Коя част от дихателната система на птицата е отговорна за газообмена? Белите дробове играят тази важна роля. Изчерпаният там въздух започва да напуска тялото през трахеята. При първото вдишване отпадъчните газове преминават в предните въздушни торбички.
Те не могат веднага да напуснат тялото, тъй като при второто вдишване свежият въздух отново влиза както в задните торби, така и в белите дробове. След това, по време на второто издишване, първият поток изтича през трахеята и свеж кислород от задните торбички навлиза в органите за обмен на газ. Структурата на дихателната система на птиците има структура, която ви позволява да създадете еднопосочен (едностранен) приток на чист въздух над повърхността на протичащия газообмен в белите дробове. Освен това този поток преминава там както по време на вдишване, така и при издишване. В резултат на това обменът на кислород и въглероден диоксид се извършва непрекъснато.
Ефективност на системата
Характеристиките на дихателната система на птиците ви позволяват да получите необходимото количество кислород за клетките на тялото. Голямото предимство е еднопосочният характер и структура на бронхите. Тук въздушните капиляри имат по-голяма обща повърхност, отколкото, например, при бозайниците. Колкото по-висока е тази цифра, толкова повече кислород и въглероден диоксид могат да циркулират в кръвта и тъканите, което гарантира по-ефективно дишане.
Структура и анатомия на въздушните торбички
Птицата има няколко комплекта въздушни резервоари, включително каудален вентрален и опашен торакален. В състава на черепа влизат цервикалните, ключичните и краниалните гръдни торбички. Тяхното свиване или разширяване настъпва при промяна на частта от тялото, в която са поставени. Размерът на кухината се контролира от движението на мускулите. Най-големият контейнер за въздух се намира вътре в стената на перитонеума и заобикаля органите, разположени в него. В активно състояние, например по време на полет, птицата се нуждае от повече кислород. Способността за свиване и разширяване на телесните кухини позволява не само бързо прокарване на повече въздух през белите дробове, но и облекчаване на теглото на пернато същество.
По време на полет, бързото движение на крилата създава атмосферен поток, който изпълва въздушните торбички. Коремните мускули са до голяма степен отговорни за процеса в покой. Дихателната система на птиците се различава както структурно, така и функционално от тази на бозайниците. Птиците имат бели дробове - малки, компактни гъбести структури, образувани между ребрата от двете страни на гръбначния стълб в гръдната кухина. Плътните тъкани на тези крилати органи тежат колкото тези на бозайници с еднакво телесно тегло, но заемат само половината от обема. Здравите хора са склонни да имат светлорозови бели дробове.
Пеене
Функциите на дихателната система на птиците не се ограничават до дишане и оксигенация на телесните клетки. Това включва и пеенето, чрез което се осъществява комуникация между индивидите. Свиренето е звукът, произведен от гласовия орган, разположен в основата на височината на трахеята. Както при ларинкса на бозайници, той се произвежда от вибрацията на въздуха, преминаващ през органа. Това особено свойство позволява на някои видове птици да произвеждат изключително сложни вокализации, до имитация на човешка реч. Някои видове песни могат да произвеждат много различни звуци.
Етапи на дихателните цикли
Вдишаният въздух преминава през два дихателни цикъла. Като цяло те се състоят от четири етапа. Поредица от няколко взаимосвързани стъпки максимизира контакта на свеж въздух с дихателната повърхност на белите дробове. Процесът е както следва:
- По-голямата част от въздуха, вдишван по време на първата стъпка, преминава през първичните бронхи в задните въздушни лобове.
- Вдишаният кислород се движи от задните торбички към белите дробове. Тук се извършва обмен на газ.
- Следващият път, когато птицата вдишва, наситенакислородният поток се движи от белите дробове към предните резервоари.
- Второто издишване изтласква обогатен с въглероден диоксид въздух от предните торбички през бронхите и трахеята обратно в атмосферата.
Висока нужда от кислород
Поради високата метаболитна скорост, необходима за полет, винаги има голямо търсене на кислород. Разглеждайки подробно какъв вид дихателна система имат птиците, можем да заключим: характеристиките на устройството му доста помагат да се задоволи тази нужда. Въпреки че птиците имат бели дробове, те разчитат предимно на въздушни торбички за вентилация, които съставляват 15% от общия им обем на тялото. В същото време стените им нямат добро кръвоснабдяване, поради което не играят пряка роля в газообмена. Те действат като посредници за придвижване на въздуха през дихателната система.
Крилатите нямат диафрагма. Следователно, вместо редовното разширяване и свиване на дихателните органи, както се наблюдава при бозайниците, активната фаза при птиците е издишването, което изисква мускулна контракция. Има различни теории за това как птиците дишат. Много учени все още изучават процеса. Структурните особености на дихателната система на птиците и бозайниците не винаги съвпадат. Тези различия позволяват на нашите крилати братя да имат необходимите приспособления за летене и пеене. Освен това е необходима адаптация за поддържане на висока скорост на метаболизма за всички летящи същества.
