Dýchací systém vtákov je jedinečný.U vtákov prúdi vzduch iba jedným smerom, čo nie je typické pre iné stavovce. Ako sa môžete nadýchnuť a vydýchnuť jednou priedušnicou? Riešenie je úžasnou kombináciou unikátnych anatomických vlastností a manipulácie s prúdením atmosféry. Zvláštnosti dýchacieho systému vtákov určujú zložité mechanizmy vzduchových vakov. Nie sú prítomné u cicavcov.
Dýchací systém vtákov: schéma
Proces u okrídlených vtákov sa vykonáva niekoľkokrátinak ako u cicavcov. Okrem pľúc majú aj vzduchové vaky. V závislosti od druhu môže dýchací systém vtákov zahŕňať sedem alebo deväť týchto lalokov, ktoré zasahujú do ramennej kosti, stehennej kosti, stavcov a dokonca aj lebky. Vďaka absencii bránice sa vzduch pohybuje zmenou tlaku vo vzduchových vakoch pomocou prsných svalov. To vytvára podtlak v lopatkách a tlačí vzduch do dýchacieho systému. Takéto akcie nie sú pasívne. Vyžadujú určité svalové kontrakcie na zvýšenie tlaku na vzduchové vaky a vytlačenie vzduchu von.
Štruktúra dýchacieho systému vtákov zahŕňazdvíhanie hrudnej kosti počas procesu. Pľúca vtákov sa nerozširujú ani nezmršťujú ako orgány cicavcov. U zvierat dochádza k výmene kyslíka a oxidu uhličitého v mikroskopických vakoch nazývaných alveoly. U okrídlených príbuzných dochádza k výmene plynov v stenách mikroskopických trubíc nazývaných vzduchové kapiláry. Dýchacie orgány vtákov pracujú efektívnejšie ako u cicavcov. S každým nádychom sú schopné prenášať viac kyslíka. V porovnaní so zvieratami s podobnou hmotnosťou je dýchanie pomalšie.
Ako vtáky dýchajú?
Vtáky majú tri rôzne sady dýchacích orgánov.Sú to predné vzduchové vaky, pľúcne vaky a zadné vzduchové vaky. Počas prvého nádychu prechádza kyslík cez nosné dierky na spojnici medzi vrcholom zobáka a hlavou. Tu sa zahrieva, zvlhčuje a filtruje. Mäsité tkanivo, ktoré ich obklopuje, sa u niektorých druhov nazýva cere. Prúd sa potom presúva do nosnej dutiny. Vdychovaný vzduch ide ďalej do priedušnice alebo priedušnice, ktorá sa delí na dve priedušky. Potom sa rozvetvujú do mnohých dráh v každom pľúcach.
Väčšina tkaniva tohto orgánu je o1800 malých susedných terciárnych priedušiek. Vedú do drobných vzduchových kapilár, ktoré sa prepletajú s krvnými kapilárami, kde dochádza k výmene plynov. Prúd vzduchu nejde priamo do pľúc. Namiesto toho nasleduje kaudálne vaky. Malé množstvo prechádza cez chvostové formácie cez priedušky, ktoré sú zase rozdelené na menšie kapiláry. Keď sa vták nadýchne druhýkrát, kyslík sa presunie do lebečných vzduchových vakov a cez fistulu sa vráti von do priedušnice cez hrtan. A nakoniec cez nosnú dutinu a von z nosných dierok.
Zložitý systém
Dýchací systém vtákov pozostáva z párových pľúc.Obsahujú na povrchu statické štruktúry na výmenu plynov. Iba vzduchové vaky sa rozširujú a sťahujú, čo núti kyslík pohybovať sa nehybnými pľúcami. Vdýchnutý vzduch zostáva v systéme počas dvoch úplných cyklov, kým sa úplne spotrebuje. Ktorá časť dýchacieho systému vtáka je zodpovedná za výmenu plynov? Túto dôležitú úlohu zohrávajú pľúca. Vzduch tam strávený začína opúšťať telo cez priedušnicu. Pri prvom vdýchnutí prechádzajú odpadové plyny do predných vzduchových vakov.
Nemôžu okamžite opustiť telo, pretožePri druhom nádychu sa čerstvý vzduch opäť dostáva do oboch zadných vakov a do pľúc. Potom pri druhom výdychu prvý prúd vyteká cez priedušnicu a čerstvý kyslík zo zadných vakov vstupuje do orgánov na výmenu plynov. Štruktúra dýchacieho systému vtákov má štruktúru, ktorá umožňuje vytvorenie jednosmerného (jednosmerného) prílevu čerstvého vzduchu nad povrchom prebiehajúcej výmeny plynov v pľúcach. Okrem toho tam tento prúd prechádza pri nádychu aj výdychu. Výsledkom je nepretržitá výmena kyslíka a oxidu uhličitého.
Účinnosť systému
Charakteristiky dýchacieho systému vtákov umožňujúprijímať množstvo kyslíka potrebné pre bunky tela. Veľkou výhodou je jednosmernosť a štruktúra priedušiek. Tu majú vzduchové kapiláry väčší celkový povrch ako napríklad u cicavcov. Čím je toto číslo vyššie, tým viac kyslíka a oxidu uhličitého môže cirkulovať v krvi a tkanivách, čo umožňuje efektívnejšie dýchanie.
Štruktúra a anatómia vzduchových vakov
Vták má niekoľko sád vzduchunádoby vrátane kaudálnej brušnej a kaudálnej pektorálnej. Medzi lebečné vaky patria krčné, klavikulárne a kraniálne hrudné vaky. K ich stiahnutiu alebo expanzii dochádza pri zmene časti tela, v ktorej sa nachádzajú. Veľkosť dutiny je riadená pohybom svalov. Najväčší zásobník vzduchu sa nachádza vo vnútri steny pobrušnice a obklopuje orgány v nej umiestnené. V aktívnom stave, napríklad počas letu, potrebuje vták viac kyslíka. Schopnosť stláčať a rozširovať telesné dutiny umožňuje nielen rýchlejšie premiestniť viac vzduchu pľúcami, ale aj odľahčiť váhu opereného tvora.
Počas letu rýchly pohyb krídelvytvára atmosférické prúdenie, ktoré napĺňa vzduchové vaky. Brušné svaly sú vo veľkej miere zodpovedné za proces v pokoji. Dýchací systém vtákov sa štrukturálne aj funkčne líši od systému cicavcov. Vtáky majú pľúca - malé, kompaktné, hubovité štruktúry vytvorené medzi rebrami na oboch stranách chrbtice v hrudnej dutine. Husté tkanivá týchto okrídlených orgánov vážia rovnako ako u cicavcov rovnakej telesnej hmotnosti, ale zaberajú len polovicu objemu. Zdraví jedinci majú zvyčajne svetloružové pľúca.
Spievanie
Funkcie dýchacieho systému vtákov nie súobmedzené len na dýchanie a okysličovanie buniek tela. Patrí sem aj spev, pomocou ktorého dochádza ku komunikácii medzi jednotlivcami. Píšťalka je zvuk produkovaný hlasovým orgánom umiestneným v spodnej časti priedušnice. Rovnako ako v hrtane cicavcov je produkovaný vibráciou vzduchu prúdiaceho cez orgán. Táto zvláštna vlastnosť umožňuje niektorým druhom vtákov vytvárať mimoriadne zložité vokalizácie, dokonca napodobňujúce ľudskú reč. Niektoré druhy piesní môžu produkovať mnoho rôznych zvukov.
Etapy dýchacích cyklov
Vdychovaný vzduch prechádza dvoma dýchacími cestamicyklu. Dohromady pozostávajú zo štyroch etáp. Séria niekoľkých vzájomne súvisiacich krokov maximalizuje kontakt čerstvého vzduchu s dýchacím povrchom pľúc. Proces prebieha takto:
- Väčšina vzduchu vdychovaného počas prvého kroku prechádza cez primárne priedušky do zadných vzduchových lalokov.
- Vdychovaný kyslík sa presúva zo zadných vakov do pľúc. Tu dochádza k výmene plynu.
- Keď sa vták nabudúce nadýchne, okysličený prúd sa presunie z pľúc do predných komôr.
- Druhý výdych tlačí vzduch bohatý na oxid uhličitý z predných vakov cez priedušky a priedušnicu späť do atmosféry.
Vysoká spotreba kyslíka
Vzhľadom na vysokú rýchlosť metabolizmu,nevyhnutné pre let, je vždy vysoký dopyt po kyslíku. Ak podrobne zvážime, aký druh dýchacieho systému majú vtáky, môžeme dospieť k záveru: vlastnosti jeho štruktúry celkom pomáhajú uspokojiť túto potrebu. Hoci vtáky majú pľúca, pri ventilácii sa spoliehajú predovšetkým na vzduchové vaky, ktoré tvoria 15 % ich celkového objemu tela. Ich steny zároveň nemajú dobré prekrvenie, a preto nehrajú priamu úlohu pri výmene plynov. Pôsobia ako poslovia na pohyb vzduchu cez dýchací systém.
Okrídleným vtákom chýba bránica.Preto namiesto pravidelnej expanzie a kontrakcie dýchacích orgánov, ako sa pozoruje u cicavcov, je aktívnou fázou u vtákov výdych, ktorý si vyžaduje svalovú kontrakciu. Existujú rôzne teórie o tom, ako vtáky dýchajú. Mnoho vedcov tento proces stále študuje. Štrukturálne vlastnosti dýchacieho systému vtákov a cicavcov sa nie vždy zhodujú. Tieto rozdiely umožňujú našim okrídleným bratrancom mať potrebné úpravy na let a spev. Je to tiež nevyhnutná adaptácia na udržanie vysokej rýchlosti metabolizmu pre všetky lietajúce tvory.
