Особенности системы дыхания у птиц

Система дыхания у птиц имеет структурные и функциональные особенности. Структурные особенности. Носовые отверстия (ноздри) расположены у основания клюва, поэтому носовые воздухоносные ходы короткие. Под наружной ноздрёй 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 (его функцию выполняет задняя часть языка) и имеются две гортани (верхняя и нижняя) (рис. 62). В верхней гортани нет голосовых связок.

Особенности системы дыхания у птиц

Нижняя (или певчая) гортань расположена на конце трахеи в месте ее разветвления на бронхи, образована трахеальными кольцами. У некоторых птиц (гусей и селезня) трахеальные кольца сливаются и окостеневают, в результате образуется пузырь, или барабан. Нижняя гортань служит резонатором звука. В ней имеются особые мембраны и специальные мышцы.

Мышцы обладают способностью быстро сокращаться и расслабляться, тем самым они натягивают или ослабляют мембраны. Воздух, проходя в это время через нижнюю гортань, приводит в колебание мембраны, и возникают звуки разной высоты. Эти звуки усиливаются в резонаторе. У певчих птиц в нижней гортани до 7 пар мышц. Куры способны издать 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 (эктобронхи) и к дорсальной поверхности легких (эндобронхи).

Экто- и эндобронхи (вторичные бронхи) распадаются на большое количество мелких трубочек — парабронхов и бронхиол, а последние переходят в множество альвеол. Парабронхи, бронхиолы и альвеолы образуют дыхательную паренхиму легких — «паутинную сеть», где и осуществляется газообмен. Легкие птиц вытянутой формы, малоэластичны, вдавлены между ребер и прочно соединены с ними.

Так как они прикреплены к дорсальной стенке грудной клетки, то расширяться так, как легкие млекопитающих, которые находятся свободными в грудной клетке, не могут. Масса легких у кур приблизительно 30 г (около 2 % массы тела). У птиц имеются зачатки двух лепестков диафрагмы: легочной и грудобрюшной. Легочный лепесток диафрагмы прикреплен к нижней поверхности легких и делит грудную полость на верхнюю и нижнюю части.

Грудобрюшной лепесток диафрагмы перепончатый, расположен между печенью и брюшными воздухоносными мешками и не полностью разделяет грудную и брюшную полости. Диафрагма с помощью сухожилия прикреплена к позвоночному столбу и небольшими мышечными волокнами — к ребрам. Диафрагма 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 (см. рис. 62). У птиц девять основных воздухоносных мешков: четыре парных, расположенных симметрично по обеим сторонам, и один непарный (два шейных, два переднегрудных, два заднегрудных, два брюшных и один ключичный) (рис. 63). Самые большие — это брюшные воздухоносные мешки. Кроме этих воздухоносных мешков имеются также воздухоносные мешки, расположенные около хвоста, — заднетуловищные, или промежуточные.

Особенности системы дыхания у птиц
Рис. 63. Органы дыхания и воздухоносные мешки у птиц: 1—верхняя гортань; 2—шейные воздухоносные мешки; 3 — трахея; 4—нижняя (певчая) гортань; 5—ключичный воздухоносный мешок; 6—бронхи; 7—мезобронхи; 8— переднегрудные воздухоносные мешки; 9— вторичные бронхи; 10— зад не грудные воздухоносные мешки; 11 — брюшные воздухоносные мешки

Воздухоносные мешки представляют собой тонкостенные образования, заполненные воздухом; слизистая оболочка имеет мерцательный эпителий. Некоторые из воздухоносных мешков дают отростки к костям с воздухоносными полостями. В стенке воздухоносных мешков расположена сеть капилляров.

Воздухоносные мешки выполняют ряд ролей: участвуют в газообмене; облегчают массу тела; обеспечивают нормальное положение и охлаждение тела при полете; служат резервуаром воздуха; являются амортизатором для внутренних органов.

Пневматическими костями у птиц являются шейные и спинные кости, хвостовые позвонки, плечевая, грудная и крестцовая кости и позвоночные концы ребер. Емкость легких кур составляет 0,013 л, уток — 0,02 л, общая емкость легких и воздухоносных мешков — соответственно 0,160...0,170 л; 0,315 л; 12...15 % этого объема приходится на долю дыхательного объема воздуха. Функциональные особенности.

Птицы, подобно насекомым, делают выдох, когда дыхательные мышцы сокращаются; у млекопитающих же наоборот — при сокращении мышц-вдыхателей они делают вдох (воздух поступает в легкие). У птиц относительно частое дыхание. Куры дышат 18...25 раз в 1 мин, утки и гуси — 20...40, индейки — 15...20 раз в 1 мин.

Система дыхания у птиц обладает большими функциональными возможностями: при нагрузках число дыхательных движений может увеличиваться у сельскохозяйственных птиц до 200раз в I мин. Воздух, поступающий в организм в течение вдоха, входит и заполняет легкие и воздушные мешки.

Воздушные пространства — это фактически контейнеры для запасной поставки порций свежего воздуха. Так как в воздушных мешках имеется небольшое количество кровеносных сосудов, поглощение кислорода здесь происходит в малых количествах, в целом же воздух в мешках остается насыщенным 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. Дыхание у птиц происходит следующим образом.

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

2. Воздух во время выдоха выходит из легких и новый (свежий) воздух из воздушных пространств (мешков, полостей) проходит вперед через легкие. При выдохе воздух проходит преимущественно через вентральные бронхи.

3. После того как мышцы грудной клетки сократились, совершился выдох и удален весь использованный воздух, мышцы расслабляются, грудина смещается вниз, грудная полость расширяется, становится большой, создается разность давлений воздуха между внешней средой и в легких, осуществляется вдох.

Он сопровождается движением воздуха преимущественно через дорсальные бронхи. Воздушные 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 внешней среды, легкие мертвой птицы, дыхательные мышцы которой обычно расслабляются, будут раздуты или заполнены воздухом. У мертвых млекопитающих они спавшие. Некоторые ныряющие птицы могут оставаться под водой значительное время; в течение этого периода воздух циркулирует между легкими и воздухоносными мешками, большая часть кислорода переходит в кровь, поддерживая оптимальную концентрацию. Птицы очень чувствительны к содержанию диоксида углерода в воздухе: максимально допустимое содержание не более 0,2 %.

Повышение СO2 более 0,2 % вызывает торможение дыхания, что сопровождается гипоксией — понижением содержания кислорода в крови, при этом снижаются продуктивность и естественная резистентность птиц. В полете дыхание у птиц урежается за счет улучшения вентиляции легких даже на высоте 3000...4000 м; в условиях пониженного содержания кислорода птицы обеспечивают себя кислородом за счет редкого дыхания. На земле же птицы при этих условиях гибнут.

Источник. Физиология и этология животных. Под редакцией доктора биологических наук, профессора В. И. Максимова. Учебное издание.

AOF | 22.12.2020 18:58:18