Il sistema respiratorio degli uccelli è unico. Negli uccelli, le correnti d'aria vanno solo in una direzione, che non è caratteristica di altri vertebrati. Come puoi inspirare ed espirare attraverso una trachea? La soluzione è una straordinaria combinazione di caratteristiche anatomiche uniche e manipolazione del flusso atmosferico. Le caratteristiche del sistema respiratorio degli uccelli determinano i complessi meccanismi delle sacche d'aria. Non sono presenti nei mammiferi.
Apparato respiratorio degli uccelli: diagramma
Il processo negli animali alati è in qualche modo diverso rispetto ai mammiferi. Oltre ai polmoni, hanno anche sacche d'aria. A seconda della specie, il sistema respiratorio degli uccelli può includere sette o nove di questi lobi, che hanno accesso all'omero e al femore, alle vertebre e persino al cranio. A causa della mancanza di un diaframma, l'aria viene mossa modificando la pressione nelle sacche d'aria con l'aiuto dei muscoli pettorali. Questo crea una pressione negativa nelle palette, forzando l'aria nel sistema respiratorio. Tali azioni non sono passive. Richiedono determinate contrazioni muscolari per aumentare la pressione sulle sacche d'aria ed espellere l'aria.
La struttura del sistema respiratorio degli uccelli comporta il sollevamento dello sterno durante il processo. I polmoni delle piume non si espandono o si contraggono come gli organi dei mammiferi. Negli animali, lo scambio di ossigeno e anidride carbonica avviene in sacche microscopiche dette alveoli. Nei parenti alati, lo scambio di gas avviene nelle pareti di tubi microscopici chiamati capillari d'aria. Gli organi respiratori degli uccelli funzionano in modo più efficiente di quelli dei mammiferi. Sono in grado di trasportare più ossigeno ad ogni respiro. Rispetto ad animali di peso simile, la frequenza respiratoria è più lenta.
Come respirano gli uccelli?
Gli uccelli hanno tre diversi gruppi di organi respiratori. Queste sono le sacche d'aria anteriori, i polmoni e le sacche d'aria posteriori. Durante il primo respiro, l'ossigeno passa attraverso le narici all'incrocio tra la parte superiore del becco e la testa. Qui viene riscaldato, inumidito e filtrato. Il tessuto carnoso che li circonda è chiamato cere in alcune specie. Il flusso si sposta quindi nella cavità nasale. L'aria inalata viaggia più in basso nella trachea, o trachea, che si divide in due bronchi. Quindi si diramano in molti percorsi in ciascun polmone.
La maggior parte del tessuto di questo organo è costituito da circa 1800 piccoli bronchi terziari adiacenti. Conducono a minuscoli capillari d'aria che si intrecciano con i vasi sanguigni, dove avviene lo scambio di gas. Il flusso d'aria non va direttamente ai polmoni. Invece, segue nelle sacche caudali. Una piccola quantità passa attraverso le formazioni della coda attraverso i bronchi,che, a loro volta, sono divisi in capillari più piccoli di diametro. Quando l'uccello inspira una seconda volta, l'ossigeno si sposta nelle sacche d'aria craniche e torna indietro attraverso la fistola nella trachea attraverso la laringe. E infine attraverso la cavità nasale e fuori dalle narici.
Sistema complesso
Il sistema respiratorio degli uccelli è costituito da polmoni appaiati. Contengono strutture statiche sulla superficie per lo scambio di gas. Solo le sacche d'aria si espandono e si contraggono, costringendo l'ossigeno a muoversi attraverso i polmoni immobili. L'aria inalata rimane nel sistema per due cicli completi prima di essere completamente utilizzata. Quale parte del sistema respiratorio dell'uccello è responsabile dello scambio di gas? I polmoni svolgono questo ruolo importante. L'aria esausta inizia a lasciare il corpo attraverso la trachea. Durante il primo respiro, i gas di scarico passano nelle sacche d'aria anteriori.
Non possono lasciare immediatamente il corpo, perché durante il secondo respiro, l'aria fresca entra di nuovo sia nelle borse posteriori che nei polmoni. Quindi, durante la seconda espirazione, il primo flusso defluisce attraverso la trachea e l'ossigeno fresco dalle sacche posteriori entra negli organi per lo scambio di gas. La struttura del sistema respiratorio degli uccelli ha una struttura che consente di creare un afflusso unidirezionale (unilaterale) di aria fresca sopra la superficie dello scambio di gas in corso nei polmoni. Inoltre, questo flusso passa lì durante l'inalazione e l'espirazione. Di conseguenza, lo scambio di ossigeno e anidride carbonica avviene continuamente.
Efficienza del sistema
Le caratteristiche del sistema respiratorio degli uccelli consentono di ottenere la quantità di ossigeno necessaria alle cellule del corpo. Il grande vantaggio è la natura unidirezionale e la struttura dei bronchi. Qui, i capillari d'aria hanno una superficie totale maggiore rispetto, ad esempio, ai mammiferi. Più alta è questa cifra, più ossigeno e anidride carbonica possono circolare nel sangue e nei tessuti, assicurando una respirazione più efficiente.
Struttura e anatomia delle sacche d'aria
L'uccello ha diversi set di serbatoi d'aria, inclusi caudale ventrale e caudale toracica. La composizione del cranio comprende le sacche toraciche cervicali, clavicolari e craniche. La loro contrazione o espansione avviene quando cambia la parte del corpo in cui sono collocati. La dimensione della cavità è controllata dal movimento muscolare. Il più grande contenitore per l'aria si trova all'interno della parete del peritoneo e circonda gli organi che vi si trovano. In uno stato attivo, ad esempio durante il volo, l'uccello ha bisogno di più ossigeno. La capacità di contrarre ed espandere le cavità corporee consente non solo di guidare rapidamente più aria attraverso i polmoni, ma anche di alleggerire il peso della creatura piumata.
Durante il volo, il rapido movimento delle ali crea un flusso atmosferico che riempie le sacche d'aria. I muscoli addominali sono in gran parte responsabili del processo a riposo. Il sistema respiratorio degli uccelli differisce sia strutturalmente che funzionalmente da quello dei mammiferi. Gli uccelli hanno i polmoni: piccole strutture spugnose compatte formate tra le costole su entrambi i lati della colonna vertebrale nella cavità toracica. I tessuti densi di questi organi alati pesano quanto quelli di mammiferi di uguale peso corporeo, ma occupano solo la metà del volume. Gli individui sani tendono ad avere i polmoni rosa chiaro.
Canto
Le funzioni del sistema respiratorio degli uccelli non si limitano alla respirazione e all'ossigenazione delle cellule del corpo. Ciò include anche il canto, attraverso il quale avviene la comunicazione tra gli individui. Il fischio è il suono prodotto dall'organo vocale posto alla base dell' altezza della trachea. Come per la laringe dei mammiferi, è prodotto dalla vibrazione dell'aria che scorre attraverso l'organo. Questa peculiare proprietà consente ad alcune specie di uccelli di produrre vocalizzazioni estremamente complesse, fino all'imitazione del linguaggio umano. Alcune specie di canzoni possono produrre molti suoni diversi.
Stadi dei cicli respiratori
L'aria inalata attraversa due cicli respiratori. Nella loro totalità, sono costituiti da quattro fasi. Una serie di diversi passaggi correlati massimizza il contatto dell'aria fresca con la superficie respiratoria dei polmoni. Il processo è il seguente:
- La maggior parte dell'aria inalata durante il primo passaggio passa attraverso i bronchi primari nei lobi dell'aria posteriori.
- L'ossigeno inalato si sposta dalle sacche posteriori ai polmoni. È qui che avviene lo scambio di gas.
- La prossima volta che l'uccello inala, sazioil flusso di ossigeno si sposta dai polmoni ai serbatoi anteriori.
- La seconda espirazione spinge l'aria arricchita di anidride carbonica fuori dalle sacche anteriori attraverso i bronchi e la trachea nell'atmosfera.
Elevata richiesta di ossigeno
A causa dell' alto tasso metabolico richiesto per il volo, c'è sempre un'elevata richiesta di ossigeno. Considerando in dettaglio che tipo di apparato respiratorio hanno gli uccelli, possiamo concludere: le caratteristiche del suo dispositivo aiutano abbastanza a soddisfare questa esigenza. Sebbene gli uccelli abbiano i polmoni, per la ventilazione si affidano principalmente alle sacche d'aria, che costituiscono il 15% del loro volume corporeo totale. Allo stesso tempo, le loro pareti non hanno un buon apporto di sangue, quindi non svolgono un ruolo diretto nello scambio di gas. Agiscono come intermediari per spostare l'aria attraverso il sistema respiratorio.
Gli alati non hanno diaframma. Pertanto, invece della regolare espansione e contrazione degli organi respiratori, come si osserva nei mammiferi, la fase attiva negli uccelli è l'espirazione, che richiede la contrazione muscolare. Ci sono varie teorie su come respirano gli uccelli. Molti scienziati stanno ancora studiando il processo. Le caratteristiche strutturali del sistema respiratorio di uccelli e mammiferi non sempre coincidono. Queste differenze consentono ai nostri fratelli alati di avere gli adattamenti necessari per volare e cantare. È anche un adattamento necessario per mantenere un alto tasso metabolico per tutte le creature volanti.
