الجهاز التنفسي للطيور فريد من نوعه. في الطيور ، تتجه التيارات الهوائية في اتجاه واحد فقط ، وهذا ليس من سمات الفقاريات الأخرى. كيف يمكنك الشهيق والزفير من خلال القصبة الهوائية؟ الحل عبارة عن مزيج مذهل من الميزات التشريحية الفريدة ومعالجة التدفق الجوي. تحدد ميزات الجهاز التنفسي للطيور الآليات المعقدة للأكياس الهوائية. لا توجد في الثدييات.
الجهاز التنفسي للطيور: الرسم البياني
تختلف العملية في الحيوانات المجنحة إلى حد ما عنها في الثدييات. بالإضافة إلى الرئتين ، لديهم أيضًا أكياس هوائية. اعتمادًا على الأنواع ، قد يشتمل الجهاز التنفسي للطيور على سبعة أو تسعة من هذه الفصوص ، والتي يمكنها الوصول إلى عظم العضد وعظم الفخذ والفقرات وحتى الجمجمة. بسبب عدم وجود الحجاب الحاجز ، يتم تحريك الهواء عن طريق تغيير الضغط في الأكياس الهوائية بمساعدة عضلات الصدر. هذا يخلق ضغطًا سلبيًا في الريشات ، مما يدفع الهواء إلى الجهاز التنفسي. مثل هذه الإجراءات ليست سلبية. تتطلب انقباضات عضلية معينة لزيادة الضغط على الحويصلات الهوائية ودفع الهواء للخارج.
يتضمن هيكل الجهاز التنفسي للطيور رفع القص أثناء العملية. لا تتوسع رئتا الريش أو تتقلص مثل أعضاء الثدييات. في الحيوانات ، يتم تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في أكياس مجهرية تسمى الحويصلات الهوائية. في الأقارب المجنحين ، يحدث تبادل الغازات في جدران الأنابيب المجهرية التي تسمى الشعيرات الدموية. تعمل الأجهزة التنفسية للطيور بشكل أكثر كفاءة من الثدييات. إنهم قادرون على حمل المزيد من الأكسجين مع كل نفس. بالمقارنة مع الحيوانات ذات الوزن المماثل ، هناك معدلات تنفس أبطأ.
كيف تتنفس الطيور
الطيور لديها ثلاث مجموعات مختلفة من أعضاء الجهاز التنفسي. هذه هي الأكياس الهوائية الأمامية والرئتين والأكياس الهوائية الخلفية. أثناء التنفس الأول ، يمر الأكسجين عبر فتحات الأنف عند التقاطع بين أعلى المنقار والرأس. هنا يتم تسخينها وترطيبها وتصفيتها. يسمى النسيج اللحمي الذي يحيط بهم cere في بعض الأنواع. ثم ينتقل التدفق إلى التجويف الأنفي. ينتقل الهواء المستنشق إلى أسفل إلى القصبة الهوائية ، أو القصبة الهوائية ، التي تنقسم إلى قصبتين. ثم يتفرعون إلى مسارات عديدة في كل رئة.
تتكون معظم أنسجة هذا العضو من حوالي 1800 قصبة هوائية صغيرة متجاورة. تؤدي إلى وجود شعيرات هوائية دقيقة تتشابك مع الأوعية الدموية ، حيث يحدث تبادل الغازات. لا يذهب تدفق الهواء مباشرة إلى الرئتين. بدلا من ذلك ، فإنه يتبع الأكياس الذيلية. كمية صغيرة تمر عبر تكوينات الذيل عبر القصبات الهوائية ،والتي بدورها تنقسم إلى شعيرات دموية أصغر في القطر. عندما يستنشق الطائر مرة ثانية ، ينتقل الأكسجين إلى الأكياس الهوائية في الجمجمة ويعود للخارج عبر الناسور إلى القصبة الهوائية عبر الحنجرة. وأخيراً من خلال تجويف الأنف ومن فتحتي الأنف
نظام معقد
يتكون الجهاز التنفسي للطيور من رئتين متزاوجتين. أنها تحتوي على هياكل ثابتة على السطح لتبادل الغازات. فقط الحويصلات الهوائية تتوسع وتتقلص ، مما يجبر الأكسجين على التحرك عبر الرئتين غير المتحركتين. يبقى الهواء المستنشق في النظام لدورتين كاملتين قبل أن يتم استهلاكه بالكامل. أي جزء من الجهاز التنفسي للطائر مسؤول عن تبادل الغازات؟ تلعب الرئتان هذا الدور المهم. يبدأ الهواء المنهك هناك بالخروج من الجسم عبر القصبة الهوائية. أثناء التنفس الأول ، تنتقل الغازات العادمة إلى الأكياس الهوائية الأمامية.
لا يمكنهم مغادرة الجسم على الفور ، لأنه أثناء التنفس الثاني ، يدخل الهواء النقي مرة أخرى إلى أكياس الظهر والرئتين. ثم ، أثناء الزفير الثاني ، يتدفق التدفق الأول عبر القصبة الهوائية ، ويدخل الأكسجين الطازج من الأكياس الخلفية إلى الأعضاء لتبادل الغازات. يحتوي هيكل الجهاز التنفسي للطيور على هيكل يسمح لك بإنشاء تدفق أحادي الاتجاه (من جانب واحد) للهواء النقي فوق سطح التبادل المستمر للغازات في الرئتين. بالإضافة إلى ذلك ، يمر هذا التدفق أثناء الشهيق والزفير. نتيجة لذلك ، يتم تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بشكل مستمر.
كفاءة النظام
ميزات الجهاز التنفسي للطيور تسمح لك بالحصول على كمية الأكسجين اللازمة لخلايا الجسم. الميزة الكبيرة هي الطبيعة أحادية الاتجاه وهيكل القصبات الهوائية. هنا ، الشعيرات الدموية لها مساحة سطحية أكبر من ، على سبيل المثال ، في الثدييات. كلما ارتفع هذا الرقم ، كلما زاد انتشار الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الدم والأنسجة ، مما يضمن تنفسًا أكثر كفاءة.
هيكل وتشريح الحويصلات الهوائية
يحتوي الطائر على عدة مجموعات من خزانات الهواء ، بما في ذلك الخزان البطني والذيل الصدري. يشمل تكوين الجمجمة الأكياس الصدرية العنقية والترقوية والقحفية. يحدث تقلصها أو تمددها عندما يتغير جزء الجسم الذي توضع فيه. يتم التحكم في حجم التجويف بحركة العضلات. تقع أكبر حاوية للهواء داخل جدار الصفاق وتحيط بالأعضاء الموجودة فيه. في حالة النشاط ، على سبيل المثال أثناء الطيران ، يحتاج الطائر إلى مزيد من الأكسجين. القدرة على التقلص وتوسيع تجاويف الجسم لا تسمح فقط بدفع المزيد من الهواء بسرعة عبر الرئتين ، ولكن أيضًا لتخفيف وزن المخلوق ذي الريش.
أثناء الطيران ، تخلق الحركة السريعة للأجنحة تدفقًا جويًا يملأ الأكياس الهوائية. عضلات البطن مسؤولة إلى حد كبير عن العملية أثناء الراحة. يختلف الجهاز التنفسي للطيور من الناحية الهيكلية والوظيفية عن نظام الثدييات.الطيور لها رئتان - هياكل إسفنجية صغيرة ومضغوطة تشكلت بين الضلوع على جانبي العمود الفقري في التجويف الصدري. تزن الأنسجة الكثيفة لهذه الأعضاء المجنحة نفس وزن تلك الخاصة بالثدييات التي لها نفس وزن الجسم ، ولكنها لا تشغل سوى نصف الحجم. يميل الأفراد الأصحاء إلى أن يكون لديهم رئة وردية فاتحة.
غناء
وظائف الجهاز التنفسي للطيور لا تقتصر على التنفس و أكسجة خلايا الجسم. وهذا يشمل أيضًا الغناء ، الذي يحدث من خلاله التواصل بين الأفراد. الصفير هو الصوت الذي يصدره العضو الصوتي الموجود في قاعدة ارتفاع القصبة الهوائية. كما هو الحال مع حنجرة الثدييات ، يتم إنتاجه عن طريق اهتزاز الهواء المتدفق عبر العضو. تسمح هذه الخاصية الغريبة لبعض أنواع الطيور بإصدار أصوات معقدة للغاية تصل إلى تقليد كلام الإنسان. يمكن لبعض أنواع الأغاني أن تصدر أصواتًا مختلفة.
مراحل دورات التنفس
يمر الهواء المستنشق خلال دورتين تنفسيتين. في مجملها ، تتكون من أربع مراحل. تعمل سلسلة من عدة خطوات مترابطة على زيادة ملامسة الهواء النقي لسطح الجهاز التنفسي للرئتين. العملية كالتالي:
- يمر معظم الهواء المستنشق خلال الخطوة الأولى عبر القصبات الهوائية الأولية إلى الفصوص الهوائية الخلفية.
- ينتقل الأكسجين المستنشق من الأكياس الخلفية إلى الرئتين. هذا هو المكان الذي يتم فيه تبادل الغازات.
- في المرة القادمة يستنشق الطائر ، متخمينتقل تدفق الأكسجين من الرئتين إلى الخزانات الأمامية.
- الزفير الثاني يدفع الهواء الغني بثاني أكسيد الكربون من الأكياس الأمامية عبر القصبات الهوائية والقصبة الهوائية إلى الغلاف الجوي.
ارتفاع الطلب على الأكسجين
بسبب معدل الأيض المرتفع المطلوب للطيران ، هناك دائمًا طلب مرتفع على الأكسجين. بالنظر بالتفصيل إلى نوع الجهاز التنفسي للطيور ، يمكننا أن نستنتج: تساعد ميزات أجهزتها تمامًا على تلبية هذه الحاجة. على الرغم من أن الطيور لديها رئتان ، إلا أنها تعتمد في الغالب على الأكياس الهوائية للتهوية ، والتي تشكل 15 ٪ من إجمالي حجم الجسم. في الوقت نفسه ، لا تحتوي جدرانها على إمدادات دم جيدة ، وبالتالي فهي لا تلعب دورًا مباشرًا في تبادل الغازات. يعملون كوسطاء لتحريك الهواء عبر الجهاز التنفسي
المجنحة ليس لها غشاء. لذلك ، فبدلاً من التوسع والتقلص المنتظم لأعضاء الجهاز التنفسي ، كما هو ملاحظ في الثدييات ، فإن المرحلة النشطة في الطيور هي الزفير ، الأمر الذي يتطلب تقلص العضلات. هناك العديد من النظريات حول كيفية تنفس الطيور. لا يزال العديد من العلماء يدرسون هذه العملية. لا تتوافق السمات الهيكلية للجهاز التنفسي للطيور والثدييات دائمًا. تسمح هذه الاختلافات لإخواننا المجنحين بالحصول على التعديلات اللازمة للطيران والغناء. إنه أيضًا تكيف ضروري للحفاظ على معدل التمثيل الغذائي العالي لجميع المخلوقات الطائرة.
