Lintujen hengitysjärjestelmä on ainutlaatuinen. Lintuilla ilmavirtaukset kulkevat vain yhteen suuntaan, mikä ei ole tyypillistä muille selkärankaisille. Kuinka voit hengittää sisään ja ulos yhden henkitorven kautta? Ratkaisu on hämmästyttävä yhdistelmä ainutlaatuisia anatomisia ominaisuuksia ja ilmakehän virtauksen manipulointia. Lintujen hengityselinten ominaisuudet määräävät ilmapussien monimutkaiset mekanismit. Niitä ei ole nisäkkäissä.
Lintujen hengitysjärjestelmä: kaavio
Siivekkäillä eläimillä prosessi on hieman erilainen kuin nisäkkäillä. Heillä on keuhkojen lisäksi myös ilmapusseja. Lajista riippuen lintujen hengityselimiin voi kuulua seitsemän tai yhdeksän näistä lohkoista, jotka pääsevät olkaluuhun ja reisiluun, nikamiin ja jopa kalloon. Pallean puuttumisen vuoksi ilmaa siirretään muuttamalla ilmapussien painetta rintalihasten avulla. Tämä luo alipainetta siivekkeissä ja pakottaa ilmaa hengityselimiin. Tällaiset toimet eivät ole passiivisia. Ne vaativat tiettyjä lihasten supistuksia lisätäkseen painetta ilmapusseihin ja työntääkseen ilman ulos.
Lintujen hengitysjärjestelmän rakenteeseen kuuluu rintalastan kohottaminen prosessin aikana. Höyhenkeuhkot eivät laajene tai supistu kuten nisäkkäiden elimet. Eläimillä hapen ja hiilidioksidin vaihto tapahtuu mikroskooppisissa pusseissa, joita kutsutaan alveoleiksi. Siivekkäisillä sukulaisilla kaasunvaihto tapahtuu ilmakapillaareiksi kutsuttujen mikroskooppisten putkien seinissä. Lintujen hengityselimet toimivat tehokkaammin kuin nisäkkäiden. He pystyvät kuljettamaan enemmän happea jokaisella hengityksellä. Verrattuna samanpainoisiin eläimiin, hengitys on hitaampaa.
Kuinka linnut hengittävät?
Linnuilla on kolme erilaista hengityselimiä. Nämä ovat etuilmapussit, keuhkot ja takailmapussit. Ensimmäisen hengityksen aikana happi kulkee sieraimien läpi nokan yläosan ja pään välisessä risteyksessä. Täällä se lämmitetään, kostutetaan ja suodatetaan. Niitä ympäröivää mehevää kudosta kutsutaan joissakin lajeissa cereiksi. Virtaus siirtyy sitten nenäonteloon. Hengitetty ilma kulkee edelleen alas henkitorveen tai henkitorveen, joka jakautuu kahdeksi keuhkoputkeksi. Sitten ne haarautuvat moniin polkuihin kussakin keuhkossa.
Suurin osa tämän elimen kudoksesta on noin 1800 pientä vierekkäistä tertiaarista keuhkoputkea. Ne johtavat pieniin ilmakapillaareihin, jotka kietoutuvat verisuonten kanssa, joissa tapahtuu kaasunvaihtoa. Ilmavirta ei mene suoraan keuhkoihin. Sen sijaan se seuraa häntäpusseihin. Pieni määrä kulkee häntämuodostelmien läpi keuhkoputkien läpi,jotka puolestaan on jaettu halkaisij altaan pienempiin kapillaareihin. Kun lintu hengittää toisen kerran, happi siirtyy kallon ilmapusseihin ja takaisin ulos fistelin kautta henkitorveen kurkunpään kautta. Ja lopuksi nenäontelon läpi ja ulos sieraimista.
Monimutkainen järjestelmä
Lintujen hengitysjärjestelmä koostuu keuhkoista. Niiden pinnalla on staattisia rakenteita kaasunvaihtoa varten. Vain ilmapussit laajenevat ja supistuvat pakottaen hapen liikkumaan liikkumattomien keuhkojen läpi. Hengitetty ilma pysyy järjestelmässä kaksi täydellistä jaksoa ennen kuin se on käytetty kokonaan. Mikä osa linnun hengityselimistä on vastuussa kaasunvaihdosta? Keuhkoilla on tämä tärkeä rooli. Siellä poistunut ilma alkaa poistua kehosta henkitorven kautta. Ensimmäisen hengityksen aikana poistokaasut kulkeutuvat etuilmapusseihin.
Ne eivät voi heti poistua kehosta, koska toisen hengenvedon aikana raitista ilmaa pääsee taas sekä takapusseihin että keuhkoihin. Sitten toisen uloshengityksen aikana ensimmäinen virtaus virtaa ulos henkitorven kautta, ja tuoretta happea takapusseista tulee elimiin kaasunvaihtoa varten. Lintujen hengitysjärjestelmän rakenteessa on rakenne, jonka avulla voit luoda yksisuuntaisen (yksipuolisen) raikkaan ilman virtauksen keuhkoissa meneillään olevan kaasunvaihdon pinnan yläpuolelle. Lisäksi tämä virtaus kulkee siellä sekä sisään- että uloshengityksen aikana. Tämän seurauksena hapen ja hiilidioksidin vaihto tapahtuu jatkuvasti.
Järjestelmän tehokkuus
Lintujen hengityselinten ominaisuuksien ansiosta saat kehon soluille tarpeellisen määrän happea. Suuri etu on keuhkoputkien yksisuuntaisuus ja rakenne. Tässä ilman kapillaareilla on suurempi kokonaispinta-ala kuin esimerkiksi nisäkkäillä. Mitä suurempi tämä luku, sitä enemmän happea ja hiilidioksidia voi kiertää veressä ja kudoksissa, mikä varmistaa tehokkaamman hengityksen.
Ilmapussien rakenne ja anatomia
Linnulla on useita ilmasäiliöitä, mukaan lukien kaudaalinen vatsa- ja kaudaalinen rintakehä. Kallon koostumus sisältää kohdunkaulan, solisluun ja kraniaalisen rintakehän pussit. Niiden supistuminen tai laajeneminen tapahtuu, kun kehon osa, johon ne asetetaan, muuttuu. Ontelon kokoa säätelee lihasten liike. Suurin ilmasäiliö sijaitsee vatsakalvon seinämän sisällä ja ympäröi siinä olevia elimiä. Aktiivisessa tilassa, esimerkiksi lennon aikana, lintu tarvitsee enemmän happea. Kyky supistaa ja laajentaa kehon onteloita mahdollistaa paitsi nopean lisäilman kuljettamisen keuhkoihin, myös höyhenen olennon painon keventämisen.
Lennon aikana siipien nopea liike luo ilmakehän virtauksen, joka täyttää ilmapussit. Vatsan lihakset ovat suurelta osin vastuussa prosessista levossa. Lintujen hengitysjärjestelmä eroaa sekä rakenteellisesti että toiminnallisesti nisäkkäiden omasta. Linnuilla on keuhkot - pieniä, kompakteja sienimäisiä rakenteita, jotka muodostuvat kylkiluiden joukkoon rintaontelon selkärangan molemmille puolille. Näiden siivekkäiden elinten tiheät kudokset painavat yhtä paljon kuin saman painoisten nisäkkäiden kudokset, mutta ne vievät vain puolet tilavuudesta. Terveillä yksilöillä on yleensä vaaleanpunaiset keuhkot.
Laulaa
Lintujen hengityselinten toiminnot eivät rajoitu hengitykseen ja kehon solujen hapettumiseen. Tähän kuuluu myös laulaminen, jonka kautta ihmisten välinen kommunikointi tapahtuu. Vihellys on henkitorven korkeuden tyvellä sijaitsevien äänielinten tuottama ääni. Kuten nisäkkään kurkunpäässä, se syntyy elimen läpi virtaavan ilman värähtelystä. Tämä erikoinen ominaisuus sallii joidenkin lintulajien tuottaa erittäin monimutkaisia ääniä, jopa ihmispuheen jäljitelmiä. Jotkut laululajit voivat tuottaa monia erilaisia ääniä.
Hengityssyklien vaiheet
Hengitetty ilma kulkee kahden hengityssyklin läpi. Kaiken kaikkiaan ne koostuvat neljästä vaiheesta. Useiden toisiinsa liittyvien vaiheiden sarja maksimoi raittisen ilman kosketuksen keuhkojen hengityspinnan kanssa. Prosessi on seuraava:
- Suurin osa ensimmäisen vaiheen aikana sisäänhengitetystä ilmasta kulkee primaaristen keuhkoputkien kautta takailmalohkoihin.
- Hengitetty happi siirtyy takapusseista keuhkoihin. Täällä tapahtuu kaasunvaihto.
- Seuraavan kerran kun lintu hengittää sisään, on kylläinenhappivirtaus siirtyy keuhkoista etusäiliöihin.
- Toinen uloshengitys työntää hiilidioksidilla rikastetun ilman ulos etupusseista keuhkoputkien ja henkitorven kautta takaisin ilmakehään.
Suuri hapentarve
Lentoon vaadittavan korkean aineenvaihduntanopeuden vuoksi hapen tarve on aina suuri. Kun tarkastellaan yksityiskohtaisesti, millaisia hengityselimiä linnuilla on, voimme päätellä: sen laitteen ominaisuudet auttavat tyydyttämään tämän tarpeen. Vaikka linnuilla on keuhkot, ne luottavat enimmäkseen ilmanvaihtoon ilmapusseihin, jotka muodostavat 15 % niiden koko kehon tilavuudesta. Samaan aikaan niiden seinillä ei ole hyvää verenkiertoa, joten niillä ei ole suoraa roolia kaasunvaihdossa. Ne toimivat välittäjinä siirtämään ilmaa hengityselinten läpi.
Siivekkäillä ei ole palleaa. Siksi hengityselinten säännöllisen laajenemisen ja supistumisen sijaan, kuten nisäkkäillä havaitaan, lintujen aktiivinen vaihe on uloshengitys, joka vaatii lihasten supistumista. Lintujen hengityksestä on olemassa erilaisia teorioita. Monet tiedemiehet tutkivat edelleen prosessia. Lintujen ja nisäkkäiden hengityselinten rakenteelliset piirteet eivät aina täsmää. Nämä erot antavat siivekkäille veljillemme tarvittavat mukautukset lentämistä ja laulamista varten. Se on myös välttämätön mukautus kaikkien lentävien olentojen korkean aineenvaihdunnan ylläpitämiseksi.
