Будова дихальної системи птахів

Складна дихальна система птахів викликає захоплення та інтерес не тільки у фахівців. Втім, причини її формування в існуючому вигляді цілком очевидні, адже у пернатих енерго- і газообмін повинні проходити особливо інтенсивно. Тому їх організми функціонують так, щоб повною мірою задовольняти ці потреби, хоча принцип їхньої роботи далеко не завжди вдається зрозуміти з першого разу.

З чого складається система дихання

Дихальна система у пернатих включає 7 відділів, до яких відносять ротову та носову порожнини, потім верхню гортань (або фаринкс), трахею, нижню гортань (або сирінкс), а також бронхи, легкі та нарешті легеневі мішки.

Трахея представлена ​​в однині. Є відгалуження, яким у легені відводиться частина поглинається на вдиху повітря. Трахея використовується для виведення відпрацьованого повітря та для наповнення повітряних мішків. При співі чи імітації звуків виконує роль резонатора і збільшується обсягом. У невеликих птахів розмір трахеї настільки значний (щодо тіла), що вони резонують цілком.

Сиринкс також називається співочою гортанню, оскільки задіюється не під час дихання, а під час співу.

Бронхи є сильно розгалуженим органом, розташованим при вході в легені.

Будова легких та повітряних мішків

Легкі за формою подовжені, світло-червоного кольору, не еластичні та розташовуються невільно (їхня верхня поверхня, звернена до спини, втиснута між ребрами). Вони нагадують щільні губчасті тіла (така структура підвищує поверхню органу).Найдрібніші елементи є тонкі, замкнуті наглухо бронхіоли, кожна з яких обплутана капілярами. У цій частині дихальна система птахів здійснює газообмін.

Повітряні (легеневі) мішки являють собою великі, не розгалужені бронхи, що вийшли за межі легень і перетворилися на порожнини з тонкими стінками. Вони місткіші за головний орган.

Легеневі мішки розташовуються між внутрішніми органами, частина їх відгалужень знаходиться в кісткових порожнинах, серед м'язів та під шкірою.

Кількість повітряних мішків у пернатих не обмежена. Наприклад, є черепні порожнини, спинні, грудні тощо. Але число основних мішків зазвичай дорівнює 9 (4 пари та 1 непарний). Саме завдяки наявності тіло птиці виявляється досить легким для тривалих польотів.

Чому повітряні мішки роблять дихання унікальним

Процес виконання вдиху та видиху у птахів складніший, ніж у інших живих істот, і передбачає наскрізне проходження повітря через легені, всередині яких залишається лише 25% поглиненого газу. Решта надходить у повітряні порожнини. Кисень, що залишився невикористаним, поглинається легкими в момент видиху.

Така система називається подвійним диханням, і вона характерна лише птахів. Також вона пояснює основний парадокс, пов'язаний з малим розміром і поганою рухливістю легень у пернатих, яким потрібно дихати значно активніше, ніж ссавцям.

Основний резервуар із киснем у птахів – це повітряні мішки, наявність яких дозволяє задовольнятися легкими практично будь-якої величини та ступеня рухливості.

Особливості процесу дихання

Будова дихальної системи птахів така, що рух повітря в ній забезпечується не діафрагмою, а шляхом зміни тиску газу в мішках.Воно відбувається при розтягуванні та стисканні грудних м'язів.

Цікаво, що використане повітря виводиться з організму пернатих із затримкою. Після чергового видиху продукти газообміну прямують у повітряний мішок, розташований попереду, між легенями та трахеєю. Там він залишається доти, доки не почнеться наступний видих. Лише після цього непотрібний газ повністю виводиться назовні.

Дихання стає особливо інтенсивним при польоті. Нагнітання кисню в легеневі порожнини та виведення продуктів газообміну відбувається автоматично в момент помаху крил.

Тобто птахи, що активно махають крилами, дихають глибше, що перебувають у стані спокою.

Зв'язок з іншими системами та органами

Наявність повітряних мішків відбивається як на дихальної системі птахів. Серед іншого вони допомагають:

• робити тіло легше;
• задавати правильне становище тіла під час польоту;
• позбавлятися надлишків тепла;
• захищати від ушкоджень внутрішні органи, граючи роль амортизаторів;
• збільшувати плавучість (у водоплавних видів).

Крім того, за їх участю газообмін здійснюється більш ефективно, ніж у ссавців або рептилій з амфібіями. Це з тим, що надходження свіжого повітря не припиняється навіть під час видиху.

Сподіваємось, що вам було цікаво прочитати про те, як дихають птахи. Якщо це так, то поділіться посиланням на статтю з друзями, ставте лайки і обов'язково пишіть коментарі на тему.

Який тип дихання у птахів

Дихальна система птахів різко відрізняється від дихальних систем інших наземних хребетних рядом особливостей, що інтенсифікують дихання і тим самим забезпечують високий рівень споживання кисню.

Через парні ніздрі повітря засмоктується в носову порожнину і через хоани перетворюється на ротову порожнину. Сюди вузькою щілиною відкривається горло, що підтримується трьома гортанними хрящами. На відміну від ссавців верхня гортань птахів немає голосових складок і служить джерелом звуків. За горла йде трахея - гнучка трубка, просвіт якої підтримують розташовані в її стінках хрящові трахейні кільця. У порожнині тіла трахея розпадається на два бронхи, кожен з яких входить у відповідну легеню і там розгалужується. Нижня частина трахеї та початкові ділянки бронхів формують характерну лише для птахів нижню гортань – голосовий апарат, деталі будови якого сильно варіюють. Джерелом звуків служать перетинки, що вібрують при проходженні повітря, розташовані між останніми кільцями трахеї і півкільцями бронхів. Спеціальна мускулатура змінює натяг голосових перетинок, змінюючи характер звуків, що видаються. Нерідко нижні кільця трахеї розростаються, утворюючи тонкостінний кістковий барабан, що підсилює звуки і змінює їх модуляцію. В інших видів резонатором може бути подовжена трахея, що утворює петлі, що лежать під шкірою в області зоба або навіть груди, що вдаються в кіль (журавлі та ін).

Парні легені відносно невеликі за розмірами, досить щільні і розтяжні; вони приростають до ребрів з боків хребетного стовпа. Увійшовши у легеню, бронх розпадається на 15-20 вторинних бронхів, більшість яких закінчується сліпо, а частина повідомляється з повітряними мішками. Вторинні бронхи повідомляються один з одним численними дрібнішими парабронхами, від яких відходить безліч бронхіолей - радіально розташованих комірчастих виростів, густо обплетених легеневими кровоносними капілярами.Саме тут йде насичення крові киснем. Загальна дихальна поверхня легких птахів значно перевищує дихальну поверхню легенів плазунів і цілком порівнянна з дихальною поверхнею легень ссавців. З легкими птахами пов'язані повітряні мішки – прозорі еластичні тонкостінні вирости слизової оболонки вторинних бронхів. Об'єм повітряних мішків приблизно в 10 разів перевищує обсяг легень.

Повітряні мішки птиці

Один з повітряних мішків - міжключичний - непарний, чотири парні - шийні, переднє та заднегрудні, черевні. Повітряні мішки розташовані між внутрішніми органами, які відростки проникають під шкіру й у порожнини великих кісток (плечо, стегно та інших.). Акт дихання здійснюється завдяки розширенню та звуженню грудної клітки. При вдиху, коли грудина відсувається від хребетного стовпа, збільшується об'єм порожнини тіла та еластичні повітряні мішки розширюються, засмоктуючи повітря. При цьому повітря з легенів насмоктується в передні повітряні мішки, а повітря із зовнішнього середовища по трахеї, бронхах та їх розгалуженням йде в легені та в задні повітряні мішки задньогрудні та черевні.

При видиху грудина зміщується до хребетного стовпа, об'єм порожнини тіла зменшується і; під тиском внутрішніх органів повітря вичавлюється з повітряних мішків. Повітря із задніх повітряних мішків, що містить багато кисню, нагнітається в легені, а повітря з передніх мішків - міжключичного, шийних і передньогрудних, що містить вже мало кисню, але багато вуглекислого газу, проштовхується в трахеї і виводиться назовні. Таким чином, насичене киснем повітря практично безперервно, і при вдиху і при видиху проходить через легені, збагачуючи кров киснем (так зване подвійне дихання).Більше повному; насичення крові киснем сприяє і рух крові в легенях назустріч струму повітря (принцип протитечії). При інтенсивному русі, особливо у польоті, частота дихальних рухів зростає. Так, у качки крякви у спокої відбувається 10-16 подихів за 1 хв, а при зльоті 90-120. У дрібних птахів дихання прискорене - до 60-100 дихань за 1 хв у спокої.

Крім інтенсифікації дихання повітряні мішки запобігають перегріву організму при інтенсивному русі, так як надлишок тепла видаляється повітрям, що постійно змінюється. Підвищення внутрішньочеревного тиску при видиху сприяє дефекації. Птахи, що пірнають, збільшуючи тиск у повітряних мішках, можуть зменшувати об'єм і тим самим збільшувати щільність, що полегшує занурення у воду.

Література: Зоологія хребетних. ч. 2. Плазуни, птахи, ссавці. Наумов Н. П., Карташев Н. Н., Москва, 1979

ОСОБЛИВОСТІ СИСТЕМИ ДИХАННЯ У ПТАХІВ

Система дихання птахів має структурні та функціональні особливості. Дихання птахів пов'язане з діяльністю великих повітроносних мішків, які поєднані з легкими та пневматичними кістками (рис. 25.2). У птахів дев'ять основних повітроносних мішків: чотири парні, розташовані симетрично по обидва боки, і один непарний (два шийні, два передньогрудні, два заднегрудні, два черевні і один ключичний). Повітряні мішки - це тонкостінні утворення, заповнені повітрям. Їх слизова оболонка має миготливий епітелій. Деякі з повітроносних мішків дають відростки до кісток, що мають повітроносні порожнини. У стіні повітроносних мішків є мережа капілярів. Повітряні мішки виконують ряд ролей:

• 1) беруть участь у газообміні;
• 2) полегшують вагу тіла;
• 3) забезпечують нормальне становище тіла під час польоту;

Мал. 25.2. Органи дихання та повітроносні мішки у птахів

• 4) забезпечують охолодження тіла під час польоту;
• 5) служать резервуаром повітря;
• 6) служать амортизатором внутрішніх органів.

Пневматичними кістками у птахів є шийні та спинні.

кістки, хвостові хребці, плечова, грудна та крижова кістки та хребетні кінці ребер.

Місткість легень у курей — 0,013 л, качок — 0,020 л, загальна ємність легень та повітроносних мішків відповідно — 0,16—0,17 і 0,315 л, причому 12—15% цього обсягу становить дихальний об'єм повітря.

Птахи подібно до комах роблять видих, коли дихальні м'язи скорочуються; у ссавців все навпаки — при скороченні м'язів вдихачів вони роблять вдих (повітря надходить у легені).

У птахів відносно часте дихання: кури дихають 18-25, качки - 20-40, гуси -20-40, індички - 15-20 разів на 1 хв. Система дихання у птахів має великі функціональні можливості - при навантаженнях кількість дихальних рухів може збільшуватися, причому у сільськогосподарських птахів - до 200 разів на 1 хв.

Повітря, що надходить в організм протягом вдиху, входить і заповнює легкі та повітроносні мішки. Повітряні простори - власне контейнери для запасного постачання порцій свіжого повітря. Так як в повітроносних мішках є невелика кількість кровоносних судин, поглинання кисню тут відбувається в малих кількостях, загалом повітря в мішках залишається багатим киснем. У легеневій тканині відбувається так званий подвійний газообмін, який здійснюється при вдиху та видиху. Завдяки цьому вдих і видих супроводжуються вилученням кисню з повітря та виділенням вуглекислого газу.

У цілому нині дихання у птахів відбувається в такий спосіб.

• 1. М'язи грудної стінки скорочуються так, щоб грудина була піднята.Це означає, що порожнина грудної клітки стає меншою і легені стискаються так, що збагачене вуглекислим газом повітря витісняється з дихальних ємностей.
• 2. Оскільки повітря під час видиху виходить із легенів, нове (свіже) повітря із повітряних просторів (мішків, порожнин) проходить вперед через легені. При видиху повітря проходить здебільшого через вентральні бронхи.
• 3. Після того як м'язи грудної клітки скоротилися, відбувся видих і видалено все використане повітря, м'язи розслабляються, грудина зміщується вниз, грудна порожнина розширюється, стає великою, створюється різниця тисків повітря між зовнішнім середовищем і в легенях, здійснюється вдих. Він супроводжується рухом повітря переважно через дорсальні бронхи.

Повітряні мішки подібно до легких пружні, тому, коли грудна порожнина розширюється, вони також розширюються. Еластичність повітряних мішків і легень дозволяє повітря надходити в систему органів дихання.

Так як розслаблення м'язів викликає надходження повітря в легені із зовнішнього середовища, легені мертвого птаха, дихальні м'язи якого зазвичай розслабляються, будуть роздуті, або заповнені повітрям. У мертвих ссавців вони спали.

Деякі птахи, що пірнають, можуть залишатися під водою значний час, протягом цього часу повітря циркулює між легкими і повітроносними мішками, велика частина кисню переходить у кров, підтримуючи його оптимальну концентрацію.

Птахи інакше реагують на підвищення вмісту діоксиду вуглецю в повітрі, дуже чутливі до підвищення вмісту в повітрі. Максимально допустиме підвищення вмісту діоксиду вуглецю в повітрі не більше 0,2%.Підвищення концентрації діоксиду вуглецю у повітрі понад 0,2% викликає гальмування дихання, що супроводжується гіпоксією — зниженням вмісту кисню у крові, у своїй знижуються продуктивність і природна резистентність птахів. У польоті дихання у птахів уріжається за рахунок покращення вентиляції легень. Навіть на висоті 3000-4000 м в умовах зниженого вмісту кисню птахи забезпечують себе киснем при рідкому диханні. На землі птахи в цих умовах гинуть.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА ДО РОЗДІЛУ 25 «СИСТЕМА ДИХАННЯ»

Контрольні питання та завдання

• 1. Опишіть дихання та його значення для організму.
• 2. З діяльністю яких органів пов'язані дихання? Вкажіть фізіологічну роль кожного з цих органів.
• 3. Що розуміють під вдихом та видихом? Назвіть механізми та фізіологічна роль вдиху та видиху.
• 4. Якими методами досліджують дихання у тварини?
• 5. Опишіть типи дихання тварин.
• 6. Що таке хвилинний об'єм дихання? Від чого залежить?
• 7. Який газовий склад альвеолярного повітря, венозної та артеріальної крові?
• 8. Як здійснюється обмін газами між альвеолярним повітрям та венозною кров'ю?
• 9. Як відбувається перенесення кисню та діоксиду вуглецю кров'ю?

• 10. Як здійснюється рефлекторне регулювання дихання?
• 11. Який вплив на дихальний центр надають надлишок СО-, та нестача О, у крові?
• 12. Перерахуйте особливості дихання птахів.