A madarak légzőrendszere egyedülálló. A madarakban a légáramlatok csak egy irányba haladnak, ami más gerincesekre nem jellemző. Hogyan tud be- és kilégzés egy légcsövön keresztül? A megoldás az egyedi anatómiai jellemzők és az atmoszférikus áramlási manipuláció csodálatos kombinációja. A madarak légzőrendszerének jellemzői meghatározzák a légzsákok összetett mechanizmusait. Emlősökben nincsenek jelen.
Madarak légzőrendszere: diagram
A szárnyas állatokban a folyamat némileg eltér az emlősökétől. A tüdőn kívül légzsákjaik is vannak. A fajtól függően a madarak légzőrendszere hét vagy kilenc lebenyből állhat, amelyek hozzáférnek a humerushoz és a combcsonthoz, a csigolyákhoz, sőt a koponyához is. A membrán hiánya miatt a levegőt a léghólyagokban a nyomás változtatásával, a mellizmok segítségével mozgatják. Ez negatív nyomást hoz létre a lapátokban, és levegőt kényszerít a légzőrendszerbe. Az ilyen tevékenységek nem passzívak. Bizonyos izomösszehúzódásokat igényelnek, hogy növeljék a légzsákokra nehezedő nyomást, és kiszorítsák a levegőt.
A madarak légzőrendszerének szerkezete magában foglalja a szegycsont megemelését a folyamat során. A tolltüdők nem tágulnak ki és nem húzódnak össze, mint az emlős szervek. Az állatokban az oxigén és a szén-dioxid cseréje mikroszkopikus méretű zsákokban, úgynevezett alveolusokban megy végbe. A szárnyas rokonoknál a gázcsere a légkapillárisoknak nevezett mikroszkopikus csövek falában megy végbe. A madarak légzőszervei hatékonyabban működnek, mint az emlősöké. Minden lélegzettel több oxigént képesek szállítani. A hasonló súlyú állatokhoz képest lassabb a légzés.
Hogyan lélegeznek a madarak?
A madaraknak három különböző légzőszervük van. Ezek az elülső légzsákok, a tüdő és a hátsó légzsákok. Az első lélegzetvétel során az oxigén áthalad az orrlyukakon a csőr teteje és a fej találkozásánál. Itt melegítik, nedvesítik és szűrik. Az őket körülvevő húsos szövetet egyes fajoknál cereának nevezik. Ezután az áramlás az orrüregbe kerül. A belélegzett levegő lejjebb jut a légcsőbe vagy légcsőbe, amely két hörgőre oszlik. Ezután minden tüdőben sok útra ágaznak.
E szerv szöveteinek nagy része körülbelül 1800 kis szomszédos harmadlagos hörgő. Apró légkapillárisokhoz vezetnek, amelyek összefonódnak az erekkel, ahol gázcsere zajlik. A levegő áramlása nem jut közvetlenül a tüdőbe. Ehelyett a farokzsákokba kerül. Kis mennyiség áthalad a farokképződményeken a hörgőkön keresztül,amelyek viszont kisebb átmérőjű kapillárisokra oszlanak. Amikor a madár másodszor is belélegzi, az oxigén a koponya légzsákjaiba kerül, majd a sipolyon keresztül a gégen keresztül a légcsőbe kerül vissza. És végül az orrüregen keresztül, és ki az orrüregből.
Összetett rendszer
A madarak légzőrendszere páros tüdőből áll. Statikus struktúrákat tartalmaznak a felületen a gázcseréhez. Csak a légzsákok tágulnak ki és húzódnak össze, és arra kényszerítik az oxigént, hogy áthaladjon a mozdulatlan tüdőn. A belélegzett levegő két teljes cikluson keresztül a rendszerben marad, mielőtt teljesen elhasználódik. A madár légzőrendszerének melyik része felelős a gázcseréért? A tüdő játssza ezt a fontos szerepet. Az ott elszívott levegő a légcsövön keresztül kezd elhagyni a testet. Az első lélegzetvétel során a füstgázok az elülső légzsákokba jutnak.
Nem tudnak azonnal elhagyni a testet, mert a második lélegzetvétel során ismét friss levegő jut a hátsó táskákba és a tüdőbe. Ezután a második kilégzés során az első áramlás a légcsövön keresztül kiáramlik, és a hátsó zsákokból friss oxigén jut be a szervekbe gázcsere céljából. A madarak légzőrendszerének szerkezete olyan szerkezettel rendelkezik, amely lehetővé teszi a friss levegő egyirányú (egyoldalú) beáramlását a tüdőben zajló gázcsere felszíne felett. Ezenkívül ez az áramlás belégzéskor és kilégzéskor is áthalad. Ennek eredményeként az oxigén és a szén-dioxid cseréje folyamatosan megy végbe.
Rendszerhatékonyság
A madarak légzőrendszerének jellemzői lehetővé teszik a szervezet sejtjei számára szükséges oxigénmennyiség bevitelét. Nagy előnye a hörgők egyirányú jellege és szerkezete. Itt a légkapillárisok összfelülete nagyobb, mint például az emlősökben. Minél magasabb ez az érték, annál több oxigén és szén-dioxid keringhet a vérben és a szövetekben, ami hatékonyabb légzést biztosít.
A légzsákok felépítése és anatómiája
A madárnak több légtartálya van, beleértve a faroki ventrális és a faroki mellkast is. A koponya összetétele magában foglalja a nyaki, a clavicularis és a cranialis mellkasi zsákokat. Összehúzódásuk vagy tágulásuk akkor következik be, amikor a test azon része megváltozik, amelybe helyezik őket. Az üreg méretét az izommozgás szabályozza. A legnagyobb levegőtartály a peritoneum falán belül található, és körülveszi a benne található szerveket. Aktív állapotban, például repülés közben a madárnak több oxigénre van szüksége. A testüregek összehúzásának és kitágításának képessége nemcsak azt teszi lehetővé, hogy gyorsan több levegőt vezessenek át a tüdőn, hanem a tollas lény súlyának könnyítését is.
Repülés közben a szárnyak gyors mozgása olyan légköri áramlást hoz létre, amely kitölti a légzsákokat. A hasi izmok nagyrészt felelősek a folyamatért nyugalmi állapotban. A madarak légzőrendszere szerkezetileg és funkcionálisan is különbözik az emlősökétől. A madaraknak tüdejük van – kicsi, tömör szivacsos struktúrák, amelyek a bordák között alakulnak ki a gerinc két oldalán a mellüregben. E szárnyas szervek sűrű szövetei annyit nyomnak, mint az azonos testtömegű emlősöké, de csak a térfogat felét foglalják el. Az egészséges egyének tüdeje általában világos rózsaszín.
Éneklés
A madarak légzőrendszerének funkciói nem korlátozódnak a légzésre és a testsejtek oxigénellátására. Ide tartozik az éneklés is, amelyen keresztül az egyének közötti kommunikáció megtörténik. A sípoló hang a légcső magasságának tövében található hangszerv által keltett hang. Akárcsak az emlős gégét, a szerven átáramló levegő rezgése hozza létre. Ez a sajátos tulajdonság lehetővé teszi egyes madárfajok rendkívül összetett vokalizálását, egészen az emberi beszéd utánzásáig. Egyes dalfajták sokféle hangot képesek produkálni.
A légzési ciklusok szakaszai
A belélegzett levegő két légzési cikluson megy keresztül. Összességükben négy szakaszból állnak. Számos, egymással összefüggő lépésből álló sorozat maximalizálja a friss levegő érintkezését a tüdő légzőfelületével. A folyamat a következő:
- Az első lépés során belélegzett levegő nagy része az elsődleges hörgőkön keresztül jut el a hátsó léglebenyekbe.
- A belélegzett oxigén a hátsó zsákokból a tüdőbe mozog. Itt történik a gázcsere.
- A következő alkalommal, amikor a madár jóllakottan belélegziaz oxigénáramlás a tüdőből az elülső tartályokba áramlik.
- A második kilégzés a szén-dioxiddal dúsított levegőt az elülső zsákokból a hörgőkön és a légcsövön keresztül visszaszorítja a légkörbe.
Magas oxigénigény
A repüléshez szükséges magas anyagcsere-sebesség miatt mindig nagy az oxigénigény. Ha részletesen megvizsgáljuk, milyen légzőrendszerrel rendelkeznek a madarak, megállapíthatjuk: eszközének jellemzői nagyban segítik ezt az igényt. Bár a madaraknak van tüdeje, többnyire légzsákokra támaszkodnak a szellőzésükhöz, amelyek teljes testtérfogatuk 15%-át teszik ki. Ugyanakkor falaik nem rendelkeznek jó vérellátással, ezért nem játszanak közvetlen szerepet a gázcserében. Közvetítőként működnek a levegő átjuttatásában a légzőrendszeren.
A szárnyasaknak nincs rekeszizom. Ezért a légzőszervek rendszeres tágulása és összehúzódása helyett, ahogy az emlősöknél megfigyelhető, a madaraknál az aktív fázis a kilégzés, amihez izomösszehúzódás szükséges. Különféle elméletek léteznek a madarak légzésével kapcsolatban. Sok tudós még mindig tanulmányozza a folyamatot. A madarak és emlősök légzőrendszerének szerkezeti jellemzői nem mindig esnek egybe. Ezek a különbségek lehetővé teszik szárnyas testvéreink számára, hogy rendelkezzenek a repüléshez és az énekléshez szükséges adaptációkkal. Szükséges alkalmazkodás is ahhoz, hogy az összes repülő lény magas anyagcseréjét fenntartsuk.
