سیستم تنفسی پرندگان منحصر به فرد است. در پرندگان، جریان هوا فقط در یک جهت حرکت می کند که مشخصه مهره داران دیگر نیست. چگونه می توان دم و بازدم را از طریق یک نای انجام داد؟ راه حل ترکیبی شگفت انگیز از ویژگی های تشریحی منحصر به فرد و دستکاری جریان اتمسفر است. ویژگی های سیستم تنفسی پرندگان مکانیسم های پیچیده کیسه های هوایی را تعیین می کند. آنها در پستانداران وجود ندارند.
سیستم تنفسی پرندگان: نمودار
روند در حیوانات بالدار تا حدودی متفاوت از پستانداران است. علاوه بر ریه، کیسه های هوایی نیز دارند. بسته به گونه، سیستم تنفسی پرندگان ممکن است شامل هفت یا نه عدد از این لوب ها باشد که به استخوان بازو و استخوان ران، مهره ها و حتی جمجمه دسترسی دارند. به دلیل نداشتن دیافراگم، هوا با تغییر فشار در کیسه های هوا به کمک ماهیچه های سینه ای حرکت می کند. این باعث ایجاد فشار منفی در پره ها می شود و هوا را مجبور به ورود به سیستم تنفسی می کند. چنین اقداماتی منفعلانه نیستند. آنها به انقباضات عضلانی خاصی نیاز دارند تا فشار بر کیسه های هوایی را افزایش دهند و هوا را به بیرون برانند.
ساختار دستگاه تنفسی پرندگان شامل بالا بردن جناغ سینه در طول فرآیند است. ریه های پر مانند اندام های پستانداران منبسط یا منقبض نمی شوند. در حیوانات، تبادل اکسیژن و دی اکسید کربن در کیسه های میکروسکوپی به نام آلوئول انجام می شود. در خویشاوندان بالدار، تبادل گاز در دیواره‌های لوله‌های میکروسکوپی به نام مویرگ‌های هوا صورت می‌گیرد. اندام های تنفسی پرندگان کارآمدتر از پستانداران است. آنها قادرند اکسیژن بیشتری را با هر نفس حمل کنند. در مقایسه با حیوانات با وزن مشابه، نرخ تنفس کندتر وجود دارد.
پرندگان چگونه نفس می کشند؟
پرندگان دارای سه مجموعه مختلف اندام تنفسی هستند. اینها کیسه های هوایی قدامی، ریه ها و کیسه های هوایی خلفی هستند. در اولین نفس، اکسیژن از سوراخ های بینی در محل اتصال بالای منقار و سر عبور می کند. در اینجا گرم می شود، مرطوب و فیلتر می شود. بافت گوشتی که آنها را احاطه کرده است در برخی گونه ها سره نامیده می شود. سپس جریان به داخل حفره بینی می رود. هوای استنشاق شده بیشتر به سمت نای یا نای حرکت می کند که به دو برونش تقسیم می شود. سپس آنها به مسیرهای بسیاری در هر ریه منشعب می شوند.
بیشتر بافت این اندام حدود 1800 برونش کوچک مجاور سوم است. آنها به مویرگ های هوایی کوچک منتهی می شوند که با رگ های خونی در هم تنیده می شوند، جایی که تبادل گاز انجام می شود. جریان هوا مستقیماً به ریه ها نمی رود. در عوض، به کیسه های دمی می رود. مقدار کمی از تشکیلات دم از طریق برونش ها عبور می کند.که به نوبه خود به مویرگ های کوچکتر از نظر قطر تقسیم می شوند. هنگامی که پرنده برای بار دوم نفس می کشد، اکسیژن به داخل کیسه های هوایی جمجمه حرکت می کند و از طریق فیستول به داخل نای از طریق حنجره خارج می شود. و در نهایت از طریق حفره بینی و خارج از سوراخ های بینی.
سیستم پیچیده
سیستم تنفسی پرندگان از ریه های جفت تشکیل شده است. آنها دارای ساختارهای ساکن روی سطح برای تبادل گاز هستند. فقط کیسه های هوا منبسط و منقبض می شوند و اکسیژن را مجبور می کنند از طریق ریه های بی حرکت حرکت کند. هوای استنشاقی به مدت دو سیکل کامل قبل از مصرف کامل در سیستم باقی می ماند. کدام قسمت از دستگاه تنفسی پرنده وظیفه تبادل گاز را بر عهده دارد؟ ریه ها این نقش مهم را ایفا می کنند. هوای تخلیه شده در آنجا شروع به خروج از بدن از طریق نای می کند. در طی اولین دم، گازهای زائد وارد کیسه های هوایی قدامی می شوند.
آنها نمی توانند فوراً بدن را ترک کنند، زیرا در طی نفس دوم، هوای تازه دوباره هم وارد کیسه های پشتی و هم به ریه ها می شود. سپس در حین بازدم دوم، جریان اول از طریق نای به بیرون می ریزد و اکسیژن تازه از کیسه های خلفی برای تبادل گاز وارد اندام ها می شود. ساختار سیستم تنفسی پرندگان دارای ساختاری است که به شما امکان می دهد یک هجوم یک طرفه (یک طرفه) هوای تازه را در بالای سطح تبادل گاز مداوم در ریه ها ایجاد کنید. علاوه بر این، این جریان هم در هنگام دم و هم در بازدم از آنجا عبور می کند. در نتیجه تبادل اکسیژن و دی اکسید کربن به طور مداوم انجام می شود.
کارایی سیستم
ویژگی های دستگاه تنفسی پرندگان به شما این امکان را می دهد که میزان اکسیژن لازم برای سلول های بدن را دریافت کنید. مزیت بزرگ ماهیت و ساختار یک طرفه برونش ها است. در اینجا، مویرگ های هوا دارای سطح کل بزرگتری نسبت به پستانداران هستند. هر چه این رقم بالاتر باشد، اکسیژن و دی اکسید کربن بیشتری می تواند در خون و بافت ها گردش کند، که تنفس موثرتری را تضمین می کند.
ساختار و آناتومی کیسه های هوایی
پرنده دارای چندین مجموعه از مخازن هوا، از جمله شکمی دمی و قفسه سینه دمی است. ترکیب جمجمه شامل کیسه های گردنی، ترقوه ای و قفسه سینه جمجمه است. انقباض یا انبساط آنها زمانی اتفاق می افتد که بخشی از بدن که در آن قرار می گیرند تغییر کند. اندازه حفره با حرکت عضلات کنترل می شود. بزرگترین ظرف هوا در داخل دیواره صفاق قرار دارد و اندام های واقع در آن را احاطه کرده است. در حالت فعال، به عنوان مثال در طول پرواز، پرنده به اکسیژن بیشتری نیاز دارد. توانایی انقباض و انبساط حفره های بدن باعث می شود نه تنها به سرعت هوای بیشتری را از طریق ریه ها عبور دهیم، بلکه وزن موجود پردار را نیز کاهش می دهد.
در طول پرواز، حرکت سریع بالها جریان جوی ایجاد می کند که کیسه های هوا را پر می کند. عضلات شکم تا حد زیادی مسئول این فرآیند در حالت استراحت هستند. سیستم تنفسی پرندگان از نظر ساختاری و عملکردی با پستانداران متفاوت است.پرندگان دارای ریه هستند - ساختارهای اسفنجی کوچک و فشرده ای که در بین دنده های دو طرف ستون فقرات در حفره سینه تشکیل شده است. وزن بافت های متراکم این اندام های بالدار به اندازه پستانداران با وزن برابر است، اما تنها نیمی از حجم را اشغال می کند. افراد سالم تمایل دارند ریه های صورتی روشن داشته باشند.
آواز
عملکرد دستگاه تنفسی پرندگان به تنفس و اکسیژن رسانی سلول های بدن محدود نمی شود. این شامل آواز نیز می شود که از طریق آن ارتباط بین افراد ایجاد می شود. سوت صدایی است که توسط اندام صوتی واقع در قاعده ارتفاع نای تولید می شود. همانند حنجره پستانداران، این حنجره از ارتعاش هوای جریان یافته در اندام تولید می شود. این خاصیت عجیب و غریب به برخی از گونه‌های پرندگان اجازه می‌دهد تا صداهای بسیار پیچیده را تا تقلید از گفتار انسان تولید کنند. برخی از گونه‌های آهنگ می‌توانند صداهای مختلفی تولید کنند.
مراحل چرخه تنفس
هوای استنشاق شده از دو چرخه تنفسی عبور می کند. در مجموع از چهار مرحله تشکیل شده اند. مجموعه ای از چندین مرحله مرتبط به هم، تماس هوای تازه را با سطح تنفسی ریه ها به حداکثر می رساند. روند به شرح زیر است:
- بیشتر هوای استنشاق شده در مرحله اول از طریق برونش های اولیه وارد لوب های هوای خلفی می شود.
- اکسیژن استنشاق شده از کیسه های عقب به سمت ریه ها حرکت می کند. این جایی است که تبادل گاز انجام می شود.
- دفعه بعد که پرنده نفسش را سیر کردجریان اکسیژن از ریه ها به مخازن جلویی حرکت می کند.
- بازدم دوم هوای غنی شده با دی اکسید کربن را از کیسه های قدامی از طریق برونش ها و نای به اتمسفر برمی گرداند.
نیاز به اکسیژن بالا
با توجه به میزان متابولیک بالای مورد نیاز برای پرواز، همیشه نیاز به اکسیژن زیاد است. با در نظر گرفتن دقیق نوع سیستم تنفسی پرندگان، می توان نتیجه گرفت: ویژگی های دستگاه آن کاملاً به رفع این نیاز کمک می کند. اگرچه پرندگان دارای ریه هستند، اما بیشتر به کیسه های هوا برای تهویه متکی هستند که 15 درصد از کل حجم بدن آنها را تشکیل می دهد. در عین حال دیواره های آنها خون رسانی مناسبی ندارد، بنابراین نقش مستقیمی در تبادل گاز ندارند. آنها به عنوان واسطه ای برای حرکت هوا از طریق سیستم تنفسی عمل می کنند.
بالدارها دیافراگم ندارند. بنابراین، به جای انبساط و انقباض منظم اندام های تنفسی، همانطور که در پستانداران مشاهده می شود، فاز فعال در پرندگان بازدم است که نیاز به انقباض عضلانی دارد. نظریه های مختلفی در مورد نحوه تنفس پرندگان وجود دارد. بسیاری از دانشمندان هنوز در حال مطالعه این فرآیند هستند. ویژگی های ساختاری سیستم تنفسی پرندگان و پستانداران همیشه منطبق نیست. این تفاوت ها به برادران بالدار ما اجازه می دهد تا سازگاری های لازم را برای پرواز و آواز خواندن داشته باشند. همچنین یک سازگاری ضروری برای حفظ میزان متابولیسم بالا برای همه موجودات پرنده است.
