Як дихають плазуни: особливості дихання

Плазуни, на відміну від земноводних, мають більш досконалий механізм дихання, що дозволяє їм вести активний спосіб життя на суші.

Особливості дихальної системи

У плазунів вперше з'являються міжреберні м'язи, прикріплені до ребер і що у процесі дихання. Завдяки їх скороченню обсяг грудної клітки збільшується, створюючи розрідження в легенях, внаслідок чого відбувається вдих. При розслабленні м'язів об'єм грудної клітки зменшується, тиск підвищується, повітря виштовхується з легенів - відбувається видих.

Такий реберний спосіб дихання набагато ефективніший за ротоглоткове дихання земноводних. Кров плазунів отримує набагато більше кисню, що дозволяє їм вести активний спосіб життя.

Влаштування дихальної системи

Дихальна система плазунів включає такі елементи:

Повітря надходить через носоглотку в горло, далі проходить трахеєю, яка поділяється на бронхи, що ведуть у легені. На відміну від земноводних, у плазунів трахея та бронхи добре розвинені та захищають легені від висушення.

Поверхня легень збільшена завдяки наявності безлічі легеневих бульбашок та капілярів. Це дозволяє збільшити площу дихальної поверхні у кілька разів порівняно із земноводними.

Адаптації до наземного способу життя

Реберний спосіб дихання, розвинена система дихальних шляхів і збільшена поверхня легень - всі ці риси є адаптаціями плазунів до життя на суші. Вони дозволяють рептиліям дихати повітрям безпосередньо, без необхідності регулярно повертатися у воду для зволоження шкіри, як це роблять земноводні.

Завдяки цьому плазуни змогли освоїти найпосушливіші місця проживання - пустелі, савани, степи.

Таким чином, саме більш досконалий механізм дихання дозволив плазунам стати першими повноцінними наземними хребетними.

Цікаві факти

• Найбільшою легеневою порожниною серед наземних хребетних володіють крокодили.
• Морські черепи мають унікальну особливість - вони можуть видихати через задній прохід. Це допомагає їм пірнати на велику глибину, не витрачаючи кисень з легень.

Незважаючи на хорошу пристосованість до життя на суші, плазунам, як і раніше, потрібно підтримувати вологість дихальних шляхів і регулярно зволожувати шкіру язиком.

Як видно, система дихання плазунів значно досконаліша, ніж у земноводних.

Особливості дихання у різних груп

Незважаючи на загальні риси дихальної системи, у різних груп плазунів є свої особливості.

У змій дуже рухливі ребра та розвинена міжреберна мускулатура. Завдяки цьому вони можуть дихати під час руху і навіть при здавлюванні тіла.

Морські черепахи та крокодили можуть затримувати дихання на тривалий час, що важливо при пірнанні. А ось у наземних видів, таких як ящірки, тривалість затримки дихання невелика.

Чи дихають плазуни під час сплячки?

Більшість плазунів у холодну пору року впадають у сплячку. Їхній обмін речовин при цьому сповільнюється в кілька разів. Однак дихають плазуни і в стані сплячки, хоча роблять це дуже рідко.

Вчені виявили, що під час зимової сплячки частота дихання у гадюки звичайної знижується до 2 вдихів на хвилину. Для порівняння: в активному стані цей показник становить 15-20 разів на хвилину.

Пристосування до життя в різних середовищах

У плазунів, що мешкають у воді, теж є особливості дихальної системи. Наприклад, у морських черепах носові ходи забезпечені клапанами, що не пропускають воду в легені при пірнанні та плаванні під водою.

А от у таких прісноводних рептилій, як тритони та крокодили, подібних пристроїв немає. Вони змушені дихати з відкритою пащею, піднімаючи над водою кінчик морди.

Як дихають плазуни: порівняння з птахами та ссавцями

Незважаючи на великий прогрес у порівнянні з земноводними, дихальна система плазунів поступається такою у птахів та ссавців.

По-перше, птахи та звірі дихають тільки носом, тоді як більшість рептилій – і носом, і ротом. По-друге, механізм вдиху та видиху у них активний, за участю діафрагми, а не пасивний за рахунок зміни об'єму грудної клітки.

Тому птиці та ссавці можуть інтенсивніше дихати при бігу та польоті. А ось для більшості плазунів такі швидкості недоступні через обмеження дихальної системи.

Патології органів дихання

У плазунів у неволі іноді зустрічаються захворювання органів дихання. Наприклад, у черепах у період линяння може відшаровуватися старий роговий покрив трахеї разом з епітелієм. Це заважає нормально дихати і може призвести до загибелі тварини.

Пневмонія - також досить поширене захворювання серед плазунів у неволі. При цьому в легенях розмножуються бактерії, що ускладнює процес дихання. Лікування пневмонії у рептилій можливе за допомогою антибіотиків.

Вплив температури на дихання

Інтенсивність дихання плазунів багато в чому залежить від температури навколишнього середовища. У разі підвищення температури збільшується і частота дихальних рухів.

Це з тим, що з підтримки постійної температури тіла плазуном потрібно більше енергії. А для її вироблення необхідне посилення обмінних процесів у клітинах, зокрема активніше споживання кисню з повітря.

Роль дихання у терморегуляції

Дихання відіграє важливу роль у терморегуляції плазунів. Багато видів використовують частоту та глибину дихання для регулювання температури тіла.

Наприклад, при перегріві ящірки починають інтенсивно дихати відкритим ротом. За рахунок випаровування вологи з поверхні дихальних шляхів відбувається охолодження крові, що тече через легеневі капіляри.

Вентиляція нір та притулків

Деякі плазуни використовують дихання для вентиляції своїх нір та укриттів. Наприклад, нори лучних собачок мають численні ходи та камери, з'єднані з поверхнею.

Періодично собачки висовують морду назовні і роблять кілька глибоких вдихів та видихів. За рахунок цього відбувається оновлення повітря в норах, що важливо для нормального газообміну та запобігання накопиченню вуглекислого газу.

Дихання та запахи

Багато плазунів, особливо ящірки, активно використовують хімічні сигнали для комунікації та мічення території. Ці леткі речовини виділяються через шкіру або при диханні.

Деякі гекони виділяють м'язоподібні речовини саме при диханні.Вважається, що такі "ароматні" видихи відіграють важливу роль у залученні самок та маркування індивідуальних ділянок проживання.

Роль дихання у вокалізації

У наземних плазунів дихання тісно пов'язане з звуками, що видаються. Наприклад, шипіння у гадюк відбувається за рахунок видиху через спеціальну щілину в небі. Інтенсивність та тривалість шипіння залежить від сили видиху.

У деяких геконів та ігуан є голосовий апарат, що складається з гортані та резонуючої порожнини. Звуки утворюються при проходженні повітря через горло при вдиху та видиху. Таким чином регулюється їх гучність та частота.

Розвиток легень в онтогенезі

У зародків плазунів легені закладаються дуже рано, на початкових етапах розвитку. Спочатку формуються зачатки легень у вигляді виростів стравоходу.

У міру зростання зародка ці вирости розгалужуються, диференціюючись у бронхи та бронхіоли. Одночасно формується капілярна мережа, що обплітає стінки легеневих бульбашок.

До моменту вилуплення дитинчати з яйця його легені вже повністю сформовані і готові до виконання дихальної функції відразу після появи світ.

Вікові зміни дихальної системи

У молодих особин легенева тканина має велику еластичність і краще постачається кров'ю. З віком кількість функціонуючих альвеол знижується, капіляри облітеруються.

Крім того, хрящові півкільця трахеї та бронхів втрачають еластичність, стаючи жорсткішими. Все це призводить до поступового зниження ефективності дихальної системи у старіючих рептилій.

Аномалії у розвитку легень

Іноді у дитинчат плазунів спостерігаються дефекти у розвитку легень. Наприклад, можливе неповне розгалуження бронхів або порушення кровопостачання.

Такі аномалії, як правило, несумісні із життям.Дитинчата з серйозними вадами легень гинуть невдовзі після вилуплення з яєць.

Регенерація легеневої тканини

У деяких плазунів відзначена здатність до часткової регенерації легень. Наприклад, при пошкодженні легені у ящірок може запускатися процес загоєння з утворенням сполучної тканини.

Однак повне відновлення структури легень, включаючи легеневі бульбашки та капіляри, у дорослих особин не відбувається. Ця здатність є лише на ранніх стадіях ембріонального розвитку.

Патології легень

Крім вроджених аномалій, у плазунів зустрічаються і набуті захворювання легень. Найбільш поширені пневмонія, спричинена бактеріями чи грибами.

Також у літніх рептилій іноді діагностують емфізему легень – стан, пов'язаний із втратою еластичності та розтягуванням легеневої тканини. При цьому порушується газообмін та надходження кисню до тканин.