מערכת הנשימה של ציפורים היא ייחודית. בציפורים, זרמי אוויר הולכים רק בכיוון אחד, שאינו אופייני לבעלי חוליות אחרים. כיצד ניתן לשאוף ולנשוף דרך קנה הנשימה אחד? הפתרון הוא שילוב מדהים של מאפיינים אנטומיים ייחודיים ומניפולציה של זרימה אטמוספרית. תכונות של מערכת הנשימה של ציפורים קובעות את המנגנונים המורכבים של שקי האוויר. הם אינם קיימים ביונקים.
מערכת הנשימה של ציפורים: דיאגרמה
התהליך אצל בעלי כנף שונה במקצת מאשר אצל יונקים. בנוסף לריאות, יש להם גם שקי אוויר. בהתאם למין, מערכת הנשימה של ציפורים עשויה לכלול שבע או תשע מהאונות הללו, שיש להן גישה לעצם הזרוע ולעצם הירך, לחוליות ואפילו לגולגולת. בגלל היעדר דיאפרגמה, האוויר מועבר על ידי שינוי הלחץ בשקיות האוויר בעזרת שרירי החזה. זה יוצר לחץ שלילי בשבשבות, ומכניס אוויר למערכת הנשימה. פעולות כאלה אינן פסיביות. הם דורשים התכווצויות שרירים מסוימות כדי להגביר את הלחץ על שקי האוויר ולדחוף את האוויר החוצה.
מבנה מערכת הנשימה של ציפורים כרוך בהעלאת עצם החזה במהלך התהליך. ריאות נוצות אינן מתרחבות או מתכווצות כמו איברי יונקים. בבעלי חיים, חילופי חמצן ופחמן דו חמצני מתרחשים בשקים מיקרוסקופיים הנקראים alveoli. אצל קרובי משפחה מכונפים, חילופי גזים מתרחשים בקירות של צינורות מיקרוסקופיים הנקראים נימי אוויר. איברי הנשימה של ציפורים פועלים ביעילות רבה יותר מאלו של יונקים. הם מסוגלים לשאת יותר חמצן בכל נשימה. בהשוואה לבעלי חיים במשקל דומה, יש קצבי נשימה איטיים יותר.
איך ציפורים נושמות?
לציפורים יש שלוש קבוצות שונות של איברי נשימה. אלו הם שקי האוויר הקדמיים, הריאות ושקי האוויר האחוריים. במהלך הנשימה הראשונה, חמצן עובר דרך הנחיריים בצומת שבין החלק העליון של המקור לראש. כאן הוא מחומם, מרטיב ומסנן. הרקמה הבשרנית המקיפה אותם נקראת cere במינים מסוימים. לאחר מכן הזרימה עוברת לתוך חלל האף. האוויר הנשאף נודד למטה לתוך קנה הנשימה, או קנה הנשימה, שמתחלק לשני סמפונות. לאחר מכן הם מסתעפים לשבילים רבים בכל ריאה.
רוב הרקמה של איבר זה היא בערך 1800 סימפונות שלישוניים קטנים סמוכים. הם מובילים לנימי אוויר זעירים המשתרגים בכלי דם, שם מתרחשת חילופי גזים. זרימת האוויר אינה עוברת ישירות לריאות. במקום זאת, הוא נכנס לתוך השקים הזנביים. כמות קטנה עוברת דרך תצורות הזנב דרך הסמפונות,אשר, בתורם, מחולקים לנימים קטנים יותר בקוטר. כאשר הציפור שואפת שוב, חמצן עובר לתוך שקי האוויר הגולגולתיים וחוזר החוצה דרך הפיסטולה אל קנה הנשימה דרך הגרון. ולבסוף דרך חלל האף ומחוץ לנחיריים.
מערכת מורכבת
מערכת הנשימה של ציפורים מורכבת מריאות זוגיות. הם מכילים מבנים סטטיים על פני השטח לחילופי גזים. רק שקי האוויר מתרחבים ומתכווצים, ומאלצים חמצן לנוע דרך הריאות הבלתי תנועתיות. האוויר הנשאף נשאר במערכת למשך שני מחזורים שלמים לפני שהוא מנוצל לחלוטין. איזה חלק במערכת הנשימה של הציפור אחראי לחילופי גזים? הריאות ממלאות תפקיד חשוב זה. האוויר שנפלט שם מתחיל לצאת מהגוף דרך קנה הנשימה. במהלך הנשימה הראשונה, גזי הפסולת עוברים לתוך שקי האוויר הקדמיים.
הם לא יכולים לעזוב מיד את הגוף, כי במהלך הנשימה השנייה, אוויר צח שוב נכנס גם לתיקים האחוריים וגם לריאות. לאחר מכן, במהלך הנשיפה השנייה, הזרימה הראשונה זורמת החוצה דרך קנה הנשימה, וחמצן טרי מהשקים האחוריים נכנס לאיברים לצורך חילופי גזים. למבנה מערכת הנשימה של ציפורים יש מבנה המאפשר ליצור זרימה חד כיוונית (חד צדדית) של אוויר צח מעל פני השטח של חילופי הגזים המתמשכים בריאות. בנוסף, זרימה זו עוברת לשם גם בשאיפה וגם בנשיפה. כתוצאה מכך, החלפת חמצן ופחמן דו חמצני מתבצעת באופן רציף.
יעילות המערכת
תכונות של מערכת הנשימה של ציפורים מאפשרות לך לקבל את כמות החמצן הדרושה לתאי הגוף. היתרון הגדול הוא האופי החד-כיווני והמבנה של הסמפונות. כאן, לנימי האוויר יש שטח פנים כולל גדול יותר מאשר, למשל, אצל יונקים. ככל שנתון זה גבוה יותר, כך יותר חמצן ופחמן דו חמצני יכולים להסתובב בדם וברקמות, מה שמבטיח נשימה יעילה יותר.
מבנה ואנטומיה של שקי האוויר
לציפור יש כמה סטים של מיכלי אוויר, כולל גחון זנב וחזה זנב. הרכב הגולגולת כולל את שקי החזה של צוואר הרחם, עצם הבריח והגולגולת. התכווצות או התרחבות שלהם מתרחשת כאשר החלק בגוף בו הם ממוקמים משתנה. גודל החלל נשלט על ידי תנועת השרירים. המיכל הגדול ביותר לאוויר נמצא בתוך דופן הצפק ומקיף את האיברים הממוקמים בו. במצב פעיל, למשל בזמן מעוף, הציפור זקוקה ליותר חמצן. היכולת להתכווץ ולהרחיב את חללי הגוף מאפשרת לא רק להזרים יותר אוויר במהירות דרך הריאות, אלא גם להקל על משקלו של היצור בעל הנוצות.
במהלך טיסה, התנועה המהירה של הכנפיים יוצרת זרימה אטמוספרית הממלאת את שקי האוויר. שרירי הבטן אחראים במידה רבה על התהליך בזמן מנוחה. מערכת הנשימה של ציפורים שונה מבחינה מבנית ותפקודית מזו של יונקים.לציפורים יש ריאות - מבנים ספוגיים קטנים ודחוסים שנוצרו בין הצלעות משני צידי עמוד השדרה בחלל החזה. הרקמות הצפופות של האיברים המכונפים הללו שוקלים כמו אלו של יונקים בעלי משקל גוף שווה, אך תופסות רק מחצית מהנפח. אנשים בריאים נוטים להיות בעלי ריאות ורודות בהירות.
Singing
תפקודי מערכת הנשימה של ציפורים אינם מוגבלים לנשימה ולחמצן של תאי הגוף. זה כולל גם שירה, שבאמצעותה מתרחשת תקשורת בין פרטים. שריקה היא הצליל המופק על ידי איבר הקול הממוקם בבסיס גובה קנה הנשימה. כמו בגרון היונקים, הוא מיוצר על ידי רטט של אוויר שזורם דרך האיבר. תכונה מוזרה זו מאפשרת לכמה מינים של ציפורים לייצר קולות מורכבים ביותר, עד לחיקוי של דיבור אנושי. מיני שירים מסוימים יכולים להפיק צלילים רבים ושונים.
שלבים של מחזורי נשימה
האוויר הנשאף עובר שני מחזורי נשימה. בסך הכל, הם מורכבים מארבעה שלבים. סדרה של מספר שלבים הקשורים זה בזה ממקסמת את מגע האוויר הצח עם משטח הנשימה של הריאות. התהליך הוא כדלקמן:
- רוב האוויר שנשאף במהלך הצעד הראשון עובר דרך הסימפונות הראשוניים לאונות האוויר האחוריות.
- החמצן הנשאף נע מהשקים האחוריים לריאות. זה המקום שבו מתרחשת החלפת גז.
- בפעם הבאה שהציפור שואפת, שבעהזרימת החמצן נעה מהריאות למיכלים הקדמיים.
- הנשיפה השנייה דוחפת אוויר מועשר בפחמן דו חמצני החוצה מהשקים הקדמיים דרך הסמפונות וקנה הנשימה בחזרה לאטמוספירה.
דרישת חמצן גבוהה
בשל קצב חילוף החומרים הגבוה הנדרש לטיסה, תמיד יש ביקוש גבוה לחמצן. בהתחשב בפירוט איזה סוג של מערכת הנשימה יש לציפורים, אנו יכולים להסיק: התכונות של המכשיר שלה די עוזרות לספק את הצורך הזה. למרות שלציפורים יש ריאות, הן מסתמכות בעיקר על שקי אוויר לאוורור, המהווים 15% מנפח גופן הכולל. יחד עם זאת, לקירות שלהם אין אספקת דם טובה, ולכן הם אינם ממלאים תפקיד ישיר בחילופי גזים. הם פועלים כמתווכים להעברת אוויר דרך מערכת הנשימה.
לבעלי הכנף אין דיאפרגמה. לכן, במקום ההתרחבות וההתכווצות הקבועים של איברי הנשימה, כפי שנצפים ביונקים, השלב הפעיל בציפורים הוא הנשיפה, הדורשת כיווץ שרירים. ישנן תיאוריות שונות לגבי איך ציפורים נושמות. מדענים רבים עדיין חוקרים את התהליך. מאפיינים מבניים של מערכת הנשימה של ציפורים ויונקים לא תמיד חופפים. הבדלים אלו מאפשרים לאחינו המכונפים לקבל את ההתאמות הנדרשות לטיסה ולשירה. זוהי גם התאמה הכרחית כדי לשמור על קצב חילוף חומרים גבוה עבור כל היצורים המעופפים.
