El sistema respiratori dels ocells és únic. En els ocells, els corrents d'aire només van en una direcció, cosa que no és característica d' altres vertebrats. Com pots inspirar i exhalar per una tràquea? La solució és una combinació sorprenent de característiques anatòmiques úniques i manipulació del flux atmosfèric. Les característiques del sistema respiratori dels ocells determinen els mecanismes complexos dels sacs aeri. No estan presents en mamífers.
Sistema respiratori dels ocells: diagrama
El procés en els animals alats és una mica diferent que en els mamífers. A més dels pulmons, també tenen bosses d'aire. Segons l'espècie, l'aparell respiratori dels ocells pot incloure set o nou d'aquests lòbuls, que tenen accés a l'húmer i el fèmur, les vèrtebres i fins i tot el crani. A causa de la manca de diafragma, l'aire es mou canviant la pressió dels sacs d'aire amb l'ajuda dels músculs pectorals. Això crea pressió negativa a les paletes, forçant l'aire a entrar al sistema respiratori. Aquestes accions no són passives. Requereixen determinades contraccions musculars per augmentar la pressió sobre els sacs d'aire i expulsar l'aire.
L'estructura de l'aparell respiratori dels ocells implica elevar l'estèrnum durant el procés. Els pulmons de plomes no s'expandeixen ni es contrauen com els òrgans dels mamífers. En els animals, l'intercanvi d'oxigen i diòxid de carboni té lloc en sacs microscòpics anomenats alvèols. En els parents alats, l'intercanvi de gasos té lloc a les parets de tubs microscòpics anomenats capil·lars d'aire. Els òrgans respiratoris dels ocells funcionen de manera més eficient que els dels mamífers. Són capaços de transportar més oxigen amb cada respiració. En comparació amb animals de pes similar, hi ha ritmes respiratoris més lents.
Com respiren els ocells?
Els ocells tenen tres conjunts diferents d'òrgans respiratoris. Aquests són els sacs aeris anteriors, els pulmons i els sacs aeris posteriors. Durant la primera respiració, l'oxigen passa per les fosses nasals a la unió entre la part superior del bec i el cap. Aquí s'escalfa, s'humiteja i es filtra. El teixit carnós que els envolta s'anomena cere en algunes espècies. Aleshores, el flux es mou a la cavitat nasal. L'aire inhalat viatja més avall cap a la tràquea, o tràquea, que es divideix en dos bronquis. Després es ramifiquen en molts camins a cada pulmó.
La major part del teixit d'aquest òrgan és d'uns 1800 petits bronquis terciaris adjacents. Condueixen a petits capil·lars d'aire que s'entrellacen amb els vasos sanguinis, on té lloc l'intercanvi de gasos. El flux d'aire no va directament als pulmons. En canvi, segueix cap als sacs caudals. Una petita quantitat passa per les formacions de la cua a través dels bronquis,que, al seu torn, es divideixen en capil·lars més petits de diàmetre. Quan l'ocell inhala una segona vegada, l'oxigen es mou als sacs d'aire cranial i torna a sortir a través de la fístula a la tràquea a través de la laringe. I finalment a través de la cavitat nasal i fora de les fosses nasals.
Sistema complex
El sistema respiratori dels ocells està format per pulmons aparellats. Contenen estructures estàtiques a la superfície per a l'intercanvi de gasos. Només els sacs d'aire s'expandeixen i es contrauen, forçant l'oxigen a moure's pels pulmons immòbils. L'aire inhalat roman al sistema durant dos cicles complets abans que s'esgoti completament. Quina part del sistema respiratori de l'ocell és responsable de l'intercanvi de gasos? Els pulmons juguen aquest paper important. L'aire esgotat allà comença a sortir del cos per la tràquea. Durant la primera respiració, els gasos residuals passen als sacs d'aire anteriors.
No poden sortir immediatament del cos, perquè durant la segona respiració, l'aire fresc torna a entrar tant a les bosses posteriors com als pulmons. Aleshores, durant la segona espiració, el primer flux flueix per la tràquea i l'oxigen fresc dels sacs posteriors entra als òrgans per a l'intercanvi de gasos. L'estructura del sistema respiratori dels ocells té una estructura que permet crear una afluència unidireccional (unilateral) d'aire fresc per sobre de la superfície de l'intercanvi de gasos en curs als pulmons. A més, aquest flux hi passa tant durant la inhalació com l'exhalació. Com a resultat, l'intercanvi d'oxigen i diòxid de carboni es realitza de manera continuada.
Eficiència del sistema
Les característiques del sistema respiratori dels ocells us permeten obtenir la quantitat d'oxigen necessària per a les cèl·lules del cos. El gran avantatge és la naturalesa unidireccional i l'estructura dels bronquis. Aquí, els capil·lars de l'aire tenen una superfície total més gran que, per exemple, en els mamífers. Com més alta sigui aquesta xifra, més oxigen i diòxid de carboni poden circular per la sang i els teixits, cosa que garanteix una respiració més eficient.
Estructura i anatomia dels sacs aeris
L'ocell té diversos conjunts de tancs d'aire, inclosos el caudal ventral i el caudal toràcic. La composició del crani inclou els sacs toràcics cervicals, claviculars i cranials. La seva contracció o expansió es produeix quan canvia la part del cos on es troben. La mida de la cavitat està controlada pel moviment muscular. El recipient més gran per a l'aire es troba a l'interior de la paret del peritoneu i envolta els òrgans que s'hi troben. En estat actiu, per exemple durant el vol, l'ocell necessita més oxigen. La capacitat de contraure i expandir les cavitats corporals no només permet impulsar ràpidament més aire pels pulmons, sinó també alleugerir el pes de la criatura amb plomes.
Durant el vol, el moviment ràpid de les ales crea un flux atmosfèric que omple els sacs d'aire. Els músculs abdominals són en gran part responsables del procés mentre estan en repòs. El sistema respiratori dels ocells difereix estructuralment i funcionalment del dels mamífers. Els ocells tenen pulmons: estructures petites i compactes esponjoses formades entre les costelles a banda i banda de la columna vertebral a la cavitat toràcica. Els teixits densos d'aquests òrgans alats pesen tant com els dels mamífers d'igual pes corporal, però ocupen només la meitat del volum. Les persones sanes solen tenir pulmons de color rosa clar.
Cantant
Les funcions del sistema respiratori dels ocells no es limiten a la respiració i l'oxigenació de les cèl·lules del cos. Això també inclou el cant, a través del qual es produeix la comunicació entre els individus. El xiulet és el so produït per l'òrgan vocal situat a la base de l'alçada de la tràquea. Igual que amb la laringe dels mamífers, es produeix per la vibració de l'aire que flueix per l'òrgan. Aquesta peculiar propietat permet que algunes espècies d'ocells produeixin vocalitzacions extremadament complexes, fins a la imitació de la parla humana. Algunes espècies de cançons poden produir molts sons diferents.
Etapes dels cicles respiratoris
L'aire inhalat passa per dos cicles respiratoris. En la seva totalitat, consten de quatre etapes. Una sèrie de diversos passos interrelacionats maximitza el contacte de l'aire fresc amb la superfície respiratòria dels pulmons. El procés és el següent:
- La major part de l'aire inhalat durant el primer pas passa pels bronquis primaris cap als lòbuls d'aire posterior.
- L'oxigen inhalat es mou des dels sacs posteriors als pulmons. Aquí és on té lloc l'intercanvi de gasos.
- La propera vegada que l'ocell inhali, satisfetel flux d'oxigen es mou dels pulmons als tancs davanters.
- La segona espiració empeny l'aire enriquit amb diòxid de carboni fora dels sacs anteriors a través dels bronquis i la tràquea cap a l'atmosfera.
Demanda d'oxigen alta
A causa de l'elevada taxa metabòlica necessària per volar, sempre hi ha una gran demanda d'oxigen. Tenint en compte en detall quin tipus de sistema respiratori tenen els ocells, podem concloure: les característiques del seu dispositiu ajuden bastant a satisfer aquesta necessitat. Tot i que els ocells tenen pulmons, depenen principalment dels sacs d'aire per a la ventilació, que representen el 15% del volum total del seu cos. Al mateix temps, les seves parets no tenen un bon subministrament de sang, per tant, no tenen un paper directe en l'intercanvi de gasos. Actuen com a intermediaris per moure l'aire a través del sistema respiratori.
Els alats no tenen diafragma. Per tant, en comptes de l'expansió i contracció regular dels òrgans respiratoris, com s'observa en els mamífers, la fase activa en els ocells és l'expiració, que requereix contracció muscular. Hi ha diverses teories sobre com respiren els ocells. Molts científics encara estan estudiant el procés. Les característiques estructurals de l'aparell respiratori d'aus i mamífers no sempre coincideixen. Aquestes diferències permeten als nostres germans alats tenir les adaptacions necessàries per volar i cantar. També és una adaptació necessària per mantenir una taxa metabòlica elevada per a totes les criatures voladores.
