Система органов дыхания птиц. Энциклопедия владельца птицы

Дыхательная система

Дыхательная система птиц имеет важные черты, связанные с полетом. От гортани отходит длинная трахея, которая разделяется на два центральных бронха (рис. 1). В месте разделения трахеи на бронхи имеется расширение - нижняя гортань, играющая роль голосового аппарата, - в ней находятся голосовые связки. Нижняя гортань хорошо развита у певчих птиц и видов, издающих громкие звуки.

Рис. 1. Схема дыхательной системы птицы: 1 - трахея; 2 - передние воздушные мешки; 3 - центральный бронх; 4 - легкое; 5 - задние воздушные мешки
Легкие птиц в отличие от легких рептилий представляют собой плотные губчатые тела. Основную их массу составляют многочисленные трубочки (вторичные и третичные бронхи) - результат ветвления центральных бронхов. Их стенки густо оплетены капиллярами: здесь происходит газообмен.

Рис. 2. Схема строения воздушных мешков.
Дыхание во время и вне полёта.
Лёгкие устроены таким образом, что воздух проходит через них насквозь. При вдохе только 25 % наружного воздуха остаётся непосредственно в лёгких, а 75 % проходит через них и попадает в специальные воздушные мешки (рис. 2).
На вдохе центральные бронхи поставляют воздух и в легкие, и в задние воздушные мешки.
На выдохе воздух из легких проходит в передние воздушные мешки, а из задних воздушных мешков - в легкие, образуя так называемое двойное дыхание. Таким образом, лёгкие постоянно насыщаются кислородом, как во время вдоха, так и выдоха. В легких кислород насыщает кровь. Остальной воздух проходит в передние воздушные мешки, из них - в центральные бронхи и через трахею - наружу. Воздух всегда идет в одном направлении - из задних мешков через легкие в передние мешки. Таким образом, воздушные мешки играют важную роль в дыхании. Их объем в 10 раз больше, чем объем легких, что уменьшает плотность тела птицы. Поступление свежих порций воздуха в задние воздушные мешки, расположенные между органами, предохраняет тело птицы от перегрева во время полета.
В состоянии покоя дыхание птицы осуществляется путем расширения и сжатия грудной клетки. При полёте, когда движущимся крыльям нужна твердая опора, грудная клетка птиц остается практически неподвижной и прохождение воздуха сквозь лёгкие обусловливается путём расширения и сжатия воздушных мешков. Чем быстрее машущий полет, тем интенсивнее дыхание. При подъеме крыльев они растягиваются и воздух самостоятельно засасывается в легкие и в воздушные мешки. При опускании крыльев происходит выдох и через легкие проходит воздух из мешков.
Голосовой аппарат
Голосовой аппарат птиц имеет не одну гортань, а две - верхнюю и нижнюю. Главная роль в образовании звуков принадлежит нижней, устроенной очень сложно. Само её наличие - отличие птиц от других животных. Располагается она в нижней части трахеи там, где трахея разветвляется на два главных бронха.
Голосовой аппарат занимает значительную часть тела, что особенно характерно для маленьких птичек, у которых в процесс пения вовлекается весь организм.

Органы дыхания Крайне своеобразны и больше, чем какая – либо система внутренних органов приспособлены к воздушному образу жизни.

Гортанная щель ведет в трахею, верхняя часть которой образует гортань, поддерживаемую непарным перстневидным хрящом и парными черпаловидными хрящами. Гортань эта у птиц известна под названием верхней и не играет роли голосового аппарата. Функцию такового выполняет так называемая нижняя гортань, свойственная только птицам. Она располагается в месте разделения трахеи на два бронха и представляет расширение, поддерживаемое костными кольцами. Внутрь полости гортани от ее наружных стенок вдаются наружные голосовые перепонки, а снизу, от места ветвления трахеи, вдаются внутренние голосовые перепонки. Голосовые перепонки в связи с сокращением специальных певчих мышц могут менять свое положение и форму, чем и обусловливается разнообразие издаваемых ими звуков.

Верхние дыхательные пути имеют важное значение для терморегуляции. Установлено, что при повышении температуры внешней среды дыхание птиц резко учащается и становится поверхностным. Одновременно происходит очень сильное расширение кровеносных сосудов в полости рта и в глотке. Поэтому и возникает усиленная отдача тепла из организма птицы.

Легкие птицы представляют собой не полые мешки, как у амфибий и отчасти у рептилий, а плотные губчатые тела, прикрепленные к спинной стенки грудной клетки. Бронхи, войдя в легкие, ветвятся, и их главные разветвления пронизывают легкие насквозь и впадают в воздушные мешки. Ветки бронхов соединяются между собой тонкими каналами - парабронхами, от которых в свою очередь отходит множество слепых канальцев - бронхиолей. Вокруг последних разветвляются капилляры кровеносных сосудов.

Часть разветвлений бронхов, как сказано, выходит за пределы собственно легких и расширяется в огромные тонкостенные воздушные мешки, объем которых во много раз превосходит объем легких. Воздушные мешки располагаются между различными внутренними органами, а ответвления их проходят между мышцами под кожу и заходят в пневматичные кости. У птиц несколько воздушных мешков: два шейных, один межключичный, две-три пары грудных и одна пара очень крупных брюшных.

Значение воздушных мешков очень велико и разнообразно. Основная их роль заключается в том, что они определяют механизм дыхания, особенно при полете. Дыхание сидящей птицы осуществляется путем удаления и приближения грудины относительно позвоночника, что связано с изменением углов между подвижно сочлененными грудными и спинными частями ребер. При опускании грудины объем грудной клетки увеличивается, соответствующие воздушные мешки растягиваются и засасываемый воздух проходит через легкие. При поднятии грудины происходит выталкивание воздуха. Одновременно роль насосов играют и сами легкие. При хождении и лазании действуют еще брюшные воздушные мешки, на которые давят верхние отделы задних конечностей.

Во время полета роль воздушных мешков как насосного органа велика. При подъеме крыльев они растягиваются, и воздух с силой засасывается в легкие и далее в мешки. Газообмен в мешках не происходит; воздух засасывается в них при вдохе и проходит через легкие так быстро, что не успевает отдать крови много кислорода. В итоге в воздушные мешки и попадает еще богатый кислородом воздух. При опускании крыльев происходит выдох и через легкие продувается воздух с большим содержанием кислорода. Следовательно, и на этой фазе акта дыхания вновь происходит окисление крови. Это явление получило названия двойного дыхания. Приспособительное значение его совершенно очевидно. Чем чаще птица машет крыльями, тем интенсивнее она дышит. Повышение энергии дыхания достигается у летящей птицы автоматически, по мере увеличения работы крыльев и роста потребности в кислороде.

Однако полная синхронизация взмахов и дыхательных движений отмечена не у всех птиц. У многих число взмахов превышает число дыхательных движений. При этом все же начало вздоха или выдоха совпадает с определенной фазой взмаха крыла. Этот механизм обозначается как координация дыхания. Обычно начало вздоха совпадает с серединой или концом взмаха вверх, а начало выдоха - с концом опускания крыла вниз.

Известный зоофизиолог Шмидт-Нильсен (1976) высказал несколько иную концепцию вентиляции легких, согласно которой воздух по основному серединному бронху, почти не отдающему ветвей в паренхиму легких, идет непосредственно в задние воздушные мешки. Из последних он поступает в легкие, далее в передние воздушные мешки, из которых выталкивается наружу. Таким образом, согласно этому воззрению, циркуляция воздуха в дыхательной системе имеет однонаправленный характер.

Кроме участия в акте дыхания, воздушные мешки имеют и другие, менее значимые функции. Так, во время полета при усиленной работе организма они предохраняют его от перегревания, так как относительно холодный воздух «обтекает» практически все внутренние органы, а частично и мускулатуру. Кроме того, воздушные мешки уменьшают во время полета трение между органами. Наконец, они уменьшают плотность тела, увеличивают внутрибрюшное давление и способствую дефекации.

Общий объем воздушных мешков примерно в 10 раз больше, чем объем легких. Частота дыхания у разных видов различна.

У голубя в состоянии покоя число дыхательных движений в одну минуту в среднем равно 26, при ходьбе - 77, в полете-400.(При этом легочная вентиляция в 2,5 раза превосходит потребность в метаболическом газообмене и служит для сброса избыточного тепла с легочными испарениями. Следует учесть, что теплоредукция в полете в 8 раз больше, чем в состоянии покоя.)

Как правило, у мелких птиц работа дыхания больше, чем у крупных. Среднее число дыхательных движений в минуту у утки 30-43, у мелких воробьиных - 90-100.

Соответственно сказанному мелкие птицы потребляют значительно больше кислорода, чем крупные, и, следовательно обладают более интенсивным обменом веществ. Так, колибри с массой тела от 3 до 7 г употребляет от 4 до 10 мл кислорода за 1 час на 1 г массы тела; кукша с массой тела 71 г потребляет 1,75 мл, голубь при массе тела 150 г- 0,98, страус-эму при массе 38 кг - 0,023 мл. Это один из примеров общей обратной зависимости размеров тела и интенсивности метаболизма гомойотермных животных. Укажем для сравнения, что у филогенетически ниже стоящих рептилий этот показатель равен всего 0,1-0,3.

Подтверждением высокого уровня метаболизма у птиц служит и уровень артериального давления. Так. У голубя он равен 135\105, а у чешуйчатых рептилий - 80\60-14\10.

Аппарат дыхания птиц составляют: носовая полость, верхняя гортань, трахея, нижняя гортань, бронхи, легкие, воздухоносные мешки.

Дыхание - это процесс обмена газов между организмом и окружающей средой, выделения респираторной влаги и с ней тепла, окисления питательных веществ и высвобождение энергии для нужд организма. Животный организм нуждается в постоянном поступлении кислорода и выделении углекислого газа.

Процесс дыхания включает в себя внешнее (легочное) дыхание (обмен газов между организмом и внешней средой в легких), внутренне (тканевое) дыхание (процессы обмена газов в клетках) и транспортирование кровью кислорода из легких в ткани, а углекислого газа в обратном направлении.

Органы дыхания у птиц обеспечивают обмен газов между организмом и окружающей средой, участвуют в регуляции водного, теплового обмена и кислотно-щелочного равновесия.

Носовая полость короткая, разделена костной и частично хрящевой перегородкой, располагается в верхней части клюва. У основания клюва располагаются ноздри небольшого диаметра. В каждой половине носовой полости есть по три носовые раковины в виде завитков из хряща.

Носовая полость является органом, где происходит фильтрация воздуха и освобождение его от механических примесей. Большое количество кровеносных капилляров в полости способствуют подогреву воздуха. Носовая полость через хоаны соединяется с ротоглоточной полостью, поэтому воздух из нее может поступать в трахею.

Дыхательная система птицы. Фото: wikimedia.

Верхняя гортань расположена за задним краем языка, между язычной костью и хоанами, в виде овальной или округлой подушки, разделенной продольной щелью - входом гортани.

Гортань с боков ограничена кольцевидным и двумя черпаловидными хрящами. Перед входом в нее расположен надгортанник в виде маленькой поперечной складки с сосочками, который предохраняет от попадания в гортань пищевых масс.

Кольцевидный хрящ, являющийся основой гортани, состоит из верхней, нижней и двух боковых частей. Нижняя часть состоит из окостеневшей пластинки, остальные - из гиалинового хряща. У птиц нет голосовых связок в верхней гортани.

Нижняя (певчая) гортань расположена на конце трахеи, на месте ее бифуркации. Ее образуют последние три кольца трахеи, которые соединяются у кур или полностью окостеневают у гусей и селезня. В результате образуется барабан для резонанса звука. В образовании барабана участвует и левый бронх. В нижнюю часть полости барабана вдается хрящевая перегородка певчей гортани, состоящая из последнего кольца трахеи. Имеются голосовые щели. Мышцы нижней гортани могут быстро сокращаться или расслабляться и тем самым натягивать или ослаблять перепонки; воздух, проходящий струей из легких, приводит их в колебание. У кур в нижней гортани имеются две соединительнотканные складки, которые колеблются при прохождении воздуха, издавая звук. У певчих птиц эти мышцы более дифференцированы, чем у других видов (их может быть до семи пар).

Трахея - полая, сравнительно длинная трубка, состоящая из хрящевых или окостеневших колец, которые между собой соединяются короткими межкольцевыми соединительнотканными связками. Диаметр трахеи по всей длине одинаковый, иногда трахея несколько сужена в нижнем конце и расширена в одном-двух местах в середине. Трахея образует изгибы, поэтому длина ее превосходит длину шеи. Вступив в грудную полость, трахея разделяется на два бронха. Трахея приводится в движение двумя мышцами - ключично-трахеальной и грудино-трахеальной, которые сопровождают ее.

Бронхи. В грудной полости, позади грудной кости, трахея делится на два главных бронха по 6-7мм длиной и 5-6мм в диаметре. Один из них входит в правое, а другой - в левое легкое. Войдя в легкие, оба ствола главных бронхов ампулообразно расширяются в начале второй трети вентральной поверхности, утрачивают хрящевые кольца и до конца легких продолжаются в виде перепончатых каналов, далее впадают в соответствующие им брюшные воздухоносные мешки с каудальным отверстием. Участок главного бронха, окруженный хрящевыми кольцами, проходящий через все легкое, называется мезобронхом, а место его ампулообразного расширения - вестибулярной частью.

Бронхиолы и воронки образуют систему воздушных трубочек и отходящих от них воздухоносных воронок в форме шестигранной призмы. Вся система воздухоносных путей представляет собой густую сеть горизонтальных и вертикальных (больших и малых размеров) воздухоносных трубочек, по схеме похожую на паутинную сеть. Стенки бронхиол состоят из нежной соединительной ткани, пронизанной сетью мельчайших кровеносных сосудов (капилляров). Последние обвивают воздухоносные каналы и вплетаются в сеть бронхиол, создавая тесный контакт между кровеносными сосудами и воздухоносными каналами, обеспечивая газообмен в легких.

Легкие у птиц светло-красного цвета, губчатого строения, имеют форму вытянутых пакетиков, малоэластичны. Легкие выполняют одну из главных функций в общем газообмене. В них поступает кислород атмосферного воздуха, который через эпителиальные клетки мельчайших дыхательных трубочек и эндотелий капилляров переходит в кровь. С выдыхаемым воздухом через легкие выделяется углекислый газ и влага.

Легкие располагаются в грудной полости по сторонам позвоночного столба, занимая пространство от первого ребра до краниального края почки. Легкие не лежат свободно. Верхней (дорсальной) поверхностью они вдавлены между ребер и прочно соединяются с ними. На поверхности легких хорошо заметны бороздки, образованные ребрами. Нижняя поверхность легких ровная и покрыта плеврой.

Воздухоносные мешки - это тонкостенные образования, которые заполняются воздухом. Они являются расширением бронхов и продолжают их. В стенках мешков имеется густая сеть кровеносных сосудов. Воздухоносные мешки одним концом соединяются с бронхами, а некоторые из них дают отростки (дивертикулы) к костям, имеющим воздушные полости. Всего в теле птицы девять основных мешков, в том числе четыре парных, расположенных симметрично по обеим сторонам, и один непарный.

К парным мешкам относятся: шейные, грудные передние и задние, брюшные, или абдоминальные. Непарный воздухоносный мешок - ключичный. Воздухоносные мешки делятся на вдыхательные (брюшные и задние грудные) и выдыхательные (передние грудные, шейные и ключичный).

Вдыхательные воздухоносные мешки. Главный бронх у заднего края легкого разветвляется и, расширяясь, образует вдыхательные воздухоносные мешки - брюшные и задние грудные.

Брюшные мешки самые большие из всех имеющихся воздухоносных мешков. Они расположены по сторонам брюшной полости и образуют дивертикулы к тазовым и крестцовой костям.

Задние грудные (диафрагмальные) мешки расположены в области диафрагмы, между грудной и брюшной полостью, краниально от воздухоносных брюшных мешков и вентрально от брюшных органов.

Выдыхательные воздухоносные мешки. Передние грудные мешки расположены краниально от заднегрудных воздухоносных мешков, снабжаются воздухом из передних грудных бронхов, не имеют отростков к костям.

Шейные мешки расположены в нижней части шеи, вытянуты по направлению к черепу параллельно шейным позвонкам. Они имеют сообщение с шейными и грудными позвонками, а также с позвоночной частью ребер.

Ключичный воздухоносный мешок расположен каудально от ключицы. Заполняется воздухом из ключичного бронха, который отходит от главного бронха у самого начала легкого. Ключичный мешок имеет боковые дивертикулы - подмышечные мешки, идущие к плечевой и грудной костям, к ребрам и костям плечевого пояса.

В отличие от млекопитающих система дыхания у птиц имеет структурные и функциональные особенности. Структурные особенности. Носовые отверстия у птиц расположены у основания клюва; носовые воздухоносные ходы короткие.

Под наружной ноздрей есть чешуйчатый неподвижный носовой клапан, а вокруг ноздрей - венчик из перьев, предохраняющий носовые ходы от пыли и воды. У водоплавающих птиц ноздри окружены восковой кожицей.

У птиц отсутствует надгортанник. Функцию надгортанника выполняет задняя часть языка. Имеются две гортани - верхняя и нижняя. В верхней гортани нет голосовых связок. Нижняя гортань расположена на конце трахеи в месте ее разветвления на бронхи и служит как резонатор звука. В ней имеются особые мембраны и специальные мышцы. Воздух, проходя через нижнюю гортань, вызывает колебания мембраны, что приводит к возникновению звуков разной высоты. Эти звуки усиливаются в резонаторе. Куры способны издавать 25 различных звуков, каждый из которых отражает то или иное эмоциональное состояние.

Трахея у птиц длинная и имеет до 200 трахеальных колец. За нижней гортанью трахея делится на два главных бронха, которые входят в правое и левое легкое. Бронхи проходят через легкие и расширяются в брюшные воздухоносные мешки. Внутри каждого легкого бронхи дают начало вторичным бронхам, которые идут в двух направлениях - к вентральной поверхности легких и к дорсальной. Экто - и эндобронхи делятся на большое количество мелких трубочек - парабронхов и бронхиол, а последние уже переходят в множество альвеол. Парабронхи, бронхиолы и альвеолы образуют дыхательную паренхиму легких - "паутинную сеть", где и осуществляется газообмен.

Легкие вытянутой формы, малоэластичны, вдавлены между ребер и прочно соединены с ними. Так как они прикреплены к дорсальной стенке грудной клетки, расширяться так, как легкие млекопитающих, которые находятся свободными в грудной клетке, не могут. Масса легких у кур приблизительно 30 г.

У птиц имеются зачатки двух лепестков диафрагмы: легочной и грудобрюшной. Диафрагма с помощью сухожилия прикреплена к позвоночному столбу и небольших мышечных волокон - к ребрам. Она сокращается в связи с вдохом, но роль ее в механизме вдоха и выдоха несущественна. У кур в акте вдоха и выдоха большое участие принимают мышцы брюшного пресса.

Дыхание птиц связано с деятельностью больших воздухоносных мешков, которые объединены с легкими и пневматическими костями.

У птиц 9 основных воздухоносных мешков - 4 парных, расположенных симметрично по обеим сторонам, и один непарный. Самые большие - это брюшные воздухоносные мешки. Кроме этих воздухоносных мешков имеются также воздухоносные мешки, расположенные около хвоста, - заднетуловищные, или промежуточные.

Воздухоносные мешки - это тонкостенные образования, заполненные воздухом; слизистая оболочка их выстлана мерцательным эпителием. Из некоторых воздухоносных мешков идут отростки к костям, имеющим воздухоносные полости. В стенке воздухоносных мешков имеется сеть капилляров.

Воздухоносные мешки выполняют ряд ролей:

1) участвуют в газообмене;

2) облегчают массу тела;

3) обеспечивают нормальное положение тела при полете;

4) способствуют охлаждению тела при полете;

5) служат резервуаром воздуха;

6) выполняют роль амортизатора для внутренних органов.

Пневматическими костями у птиц являются шейные и спинные кости, хвостовые позвонки, плечевая, грудная и крестцовая кости, позвоночные концы ребер.

Емкость легких у кур составляет 13 см 3 , уток - 20 см 3 , общая емкость легких и воздухоносных мешков соответственно 160...170 см 3 , 315 см 3 ,12...15% ее составляет дыхательный объем воздуха.

Функциональные особенности. Птицы, подобно насекомым, делают выдох, когда дыхательные мышцы сокращаются; у млекопитающих же все наоборот - при сокращении мышц вдыхателей они делают вдох.

У птиц относительно частое дыхание: у кур - 18...25 раз в минуту, уток - 20...40, гусей - 20...40, индеек - 15...20 раз в минуту. Система дыхания у птиц имеет большие функциональные возможности - при нагрузках число дыхательных движений может увеличиваться: у сельскохозяйственных птиц до 200 раз в минуту.

Воздух, поступающий в организм в течение вдоха, заполняет легкие и воздухоносные мешки. Воздушные пространства - фактически запасные контейнеры для свежего воздуха. В воздухоносных мешках из-за небольшого количества кровеносных сосудов поглощение кислорода незначительно; в целом же воздух в мешках насыщен кислородом.

У птиц в легочной ткани происходит так называемый двойной газообмен, который осуществляется при вдохе и выдохе. Благодаря этому вдох и выдох сопровождаются извлечением кислорода из воздуха и выделением диоксида углерода.

В целом дыхание у птиц происходит следующим образом.

Мышцы грудной стенки сокращаются так, чтобы грудина была поднята. Это означает, что полость грудной клетки становится меньше и легкие сжимаются до такой степени, что насыщенный диоксидом углерода воздух вытесняется из дыхательных емкостей.

Поскольку воздух во время выдоха выходит из легких, новый воздух из воздушных пространств проходит вперед через легкие. При выдохе воздух проходит преимущественно через вентральные бронхи.

После того как мышцы грудной клетки сократились, свершился выдох и удален весь использованный воздух, мышцы расслабляются, грудина смещается вниз, грудная полость расширяется, становится большой, создается разность давлений воздуха между внешней средой и легкими, осуществляется вдох. Он сопровождается движением воздуха преимущественно через дорсальные бронхи.

Воздухоносные мешки упругие, подобно легким, поэтому, когда грудная полость расширяется, они также расширяются. Эластичность воздушных мешков и легких позволяет воздуху поступать в систему органов дыхания.

Так как расслабление мышц вызывает поступление воздуха в легкие из окружающей среды, легкие мертвой птицы, дыхательные мышцы которой обычно расслаблены, будут раздуты, или заполнены воздухом. У мертвых млекопитающих они спавшие.

Некоторые ныряющие птицы могут оставаться под водой значительное время, в течение которого воздух циркулирует между легкими и воздухоносными мешками, а большая часть кислорода переходит в кровь, поддерживая оптимальную концентрацию кислорода.

Птицы очень чувствительны к диоксиду углерода и иначе реагируют на повышение его содержания в воздухе. Максимально допустимое повышение не более 0,2%. Превышение этого уровня вызывает торможение дыхания, что сопровождается гипоксией - понижением содержания кислорода в крови, при этом снижается продуктивности L естественная резистентность птиц. В полете дыхание урежается за счет улучшения вентиляции легких даже на высоте 3000...4 00 м: в условиях пониженного содержания кислорода птицы обеспечивают себя кислородом при редком дыхании. На земле же птицы при этих условиях гибнут.

Птиц является уникальной. У пернатых воздушные потоки идут только в одном направлении, что не свойственно другим позвоночным. Каким образом можно вдыхать и выдыхать через одну трахею? Решение представляет собой удивительное сочетание уникальных анатомических особенностей и манипуляций атмосферного потока. Особенности дыхательной системы птиц обуславливают сложные механизмы работы воздушных мешков. Они не присутствуют в организме млекопитающих.

Дыхательная система птиц: схема

Процесс у крылатых осуществляется несколько иначе, чем у млекопитающих. Помимо лёгких, у них имеются также воздушные мешки. В зависимости от вида, дыхательная система птиц может включать семь или девять этих лопастей, которые имеют выход в плечевую и бедренную кости, позвонки и даже череп. Из-за отсутствия диафрагмы воздух перемещается путём изменения давления в воздушных мешках при помощи грудных мышц. Это создаёт отрицательное давление в лопастях, заставляя воздух входить в дыхательную систему. Подобные действия не являются пассивными. Они требуют определённые мышечные сокращения для усиления давления на воздушные мешочки и выталкивания воздуха наружу.

Строение дыхательной системы птиц предполагает поднятие грудины во время процесса. Лёгкие пернатых не расширяются или сжимаются, как органы млекопитающих. У животных обмен кислорода и происходит в микроскопических мешочках, называемых альвеолами. У крылатых сородичей газообмен осуществляется в стенах микроскопических трубочек, называемых воздушными капиллярами. птиц работают эффективнее, чем у млекопитающих. Они способны переносить больше кислорода с каждым вдохом. При сравнении с животными аналогичного веса, имеются более медленные частоты дыхания.

Как дышат пернатые?

Птицы имеют три разных набора органов дыхания. Это передние воздушные мешки, лёгкие и задние воздушные мешочки. В течение первого вдоха кислород проходит через ноздри на стыке между верхней частью клюва и головы. Тут он нагревается, увлажняется и фильтруется. Мясистая ткань, которая их окружает, у некоторых видов называется восковицей. Затем поток движется в носовую полость. Вдыхаемый воздух идёт далее вниз в трахею, или дыхательное горло, которое разделяется на два бронха. Далее они разветвляются на множество путей в каждом лёгком.

Большую часть ткани этого органа составляют около 1800 небольших смежных третичных бронхов. Они ведут в крошечные воздушные капилляры, которые переплетаются с кровяными, где происходит обмен газов. Поток воздуха не идёт напрямую в лёгкие. Вместо этого он следует в каудальные мешочки. Небольшое количество проходит через хвостовые образования через бронхи, которые, в свою очередь, делятся на более мелкие в диаметре капилляры. Когда птица вдыхает во второй раз, кислород перемещается в черепные воздушные мешочки, а обратно выходит через свищ в трахею через гортань. И, наконец, через носовую полость и выходит из ноздрей.

Сложная система

Дыхательная система птиц состоит из парных лёгких. Они содержат статические структуры на поверхности для газообмена. Расширяются и сокращаются лишь воздушные мешки, заставляя кислород двигаться через неподвижные лёгкие. Вдыхаемый воздух остаётся в системе в течение двух полных циклов, прежде чем будет полностью израсходован. Какая часть дыхательной системы птиц отвечает за газообмен? Эту важную роль выполняют лёгкие. Отработанный там воздух начинает выходить из организма через трахеи. Во время первого вдоха отработанные газы переходят в передние воздушные мешочки.

Они не могут сразу покинуть тело, так как во время второго вдоха свежий воздух снова поступает в оба задних мешка и лёгкие. Затем во время второго выдоха первый поток течёт наружу через трахею, и свежий кислород из задних мешков поступает в органы для газообмена. Строение дыхательной системы птиц имеет структуру, которая позволяет создавать однонаправленный (односторонний) приток свежего воздуха над поверхностью происходящего газообмена в лёгких. Кроме того, этот поток проходит там во время как вдоха, так и выдоха. В результате обмен кислорода и углекислого газа осуществляется непрерывно.

Эффективность системы

Особенности дыхательной системы птиц позволяют получать количество кислорода, необходимое для клеток организма. Большим преимуществом является однонаправленный характер и структура бронхов. Тут воздушные капилляры имеют большую общую площадь поверхности, чем, например, у млекопитающих. Чем больше составляет этот показатель, тем больше кислорода и углекислого газа могут циркулировать в крови и тканях, что обеспечивает более эффективное дыхание.

Структура и анатомия воздушных мешочков

У птицы имеется несколько комплектов воздушных ёмкостей, включая хвостовые брюшные и каудальные грудные. В состав черепных входят шейный, ключичный и краниальный грудной мешки. Их сжатие или расширение возникает, когда изменяется часть тела, в которой они размещены. Размер полости контролируется движением мышц. Самая крупная ёмкость для воздуха располагается внутри стенки брюшины и окружает органы, размещённые в ней. В активном состоянии, например во время полёта, птице требуется больше кислорода. Способность к сжатию и расширению полостей тела позволяет не только быстрее прогонять больше воздуха через лёгкие, но и облегчать вес пернатого существа.

Во время полёта учащённое движение крыльев создаёт атмосферный поток, который наполняет воздушные мешочки. Мышцы брюшного пресса в значительной степени ответственны за процесс, находясь в спокойном состоянии. Дыхательная система птиц отличается как структурно, так и функционально от той, что присуща млекопитающим. Птицы имеют лёгкие - небольшие, компактные губчатые структуры, сформированные среди рёбер по обеим сторонам позвоночника в грудной полости. Плотные ткани этих органов крылатых весят столько же, сколько у млекопитающих равного веса тела, но занимают только половину объёма. Здоровые особи, как правило, имеют лёгкие светло-розового цвета.

Пение

Функции дыхательной системы птиц не ограничиваются одним лишь дыханием и насыщением кислородом клеток тела. Сюда также можно отнести пение, с помощью которого происходит общение между особями. Свист - это звук, получаемый вокальным органом, расположенным у основания высоты трахеи. Как и в случае с гортанью млекопитающих, он производится вибрацией воздуха, протекающей через орган. Такое своеобразное свойство позволяет некоторым видам птиц производить чрезвычайно сложные вокализации, вплоть до имитации человеческой речи. Некоторые певчие виды могут производить множество разных звуков.

Этапы циклов дыхания

Вдыхаемый воздух проходит через два дыхательных цикла. В своей совокупности они состоят из четырёх этапов. Серия из нескольких взаимосвязанных шагов максимизирует контакт свежего воздуха с дыхательной поверхности лёгких. Процесс происходит следующим образом:

1. Большая часть воздуха, вдыхаемого за первый шаг, проходит через первичные бронхи в задние воздушные лопасти.
2. Вдыхаемый кислород перемещается из задних мешков в лёгкие. Тут происходит газообмен.
3. В следующий раз, когда птица вдыхает, насыщенный кислородом поток перемещается из лёгких в передние ёмкости.
4. Второй выдох вытесняет обогащённый углекислым газом воздух из передних мешков через бронхи и трахею обратно в атмосферу.

Высокая потребность в кислороде

Благодаря высокой скорости обмена веществ, необходимых для полёта, всегда существует высокая потребность в кислороде. Подробно рассматривая, какая дыхательная система у птиц, можно сделать вывод:особенности её устройства вполне помогают удовлетворить эту потребность. Хотя пернатые имеют лёгкие, они в основном полагаются на воздушные мешочки для вентиляции, которые составляют 15% от общего объёма тела. Одновременно их стенки не имеют хорошего кровоснабжения, поэтому не играют непосредственную роль в газообмене. Они ведут себя как посредники для перемещения воздуха через дыхательную систему.

У крылатых отсутствует диафрагма. Поэтому вместо регулярного расширения и сужения дыхательных органов, как это наблюдается у млекопитающих, активной фазой у птиц является выдох, который требует мышечного сокращения. Существуют различные теории о том, как птицы дышат. Многие учёные до сих пор изучают процесс. Особенности строения дыхательной системы птиц и млекопитающих не всегда совпадают. Эти различия позволяют нашим крылатым собратьям иметь необходимые приспособления для полёта и пения. Это также необходимая адаптация для поддержания высокой скорости обмена веществ для всех летающих созданий.