Otázka 1. Popíšte hlavné zmeny v štruktúre, ku ktorým došlo pri formovaní triedy vtákov. Aký je ich význam?
Vznik triedy vtákov sprevádzali tieto aromorfózy:
1. Progresívny vývoj nervového systému vtákov (vývoj mozgovej kôry, mozočka, vznik centra termoregulácie).
2. Vzhľad štvorkomorového srdca u vtákov a úplné oddelenie krvného obehu.
3. Tvorba hubovitých pľúc.
4. Vznik teplokrvnosti (homeothermicity) v dôsledku progresívnych zmien v štruktúre kardiovaskulárneho, nervového a dýchacieho systému.
Otázka 2. Opíšte znaky vzhľadu a vnútornej stavby vtákov. Zvýraznite konštrukčné vlastnosti, ktoré poskytujú možnosť letu.
Vtáky sú špecializovanou triedou vyšších stavovcov, ktoré sa prispôsobili letu.
Vlastnosti vzhľadu vtákov:
Telo je pokryté perím;
Predné končatiny sú premenené na krídla;
Skrátený chvost je vybavený chvostovými perami;
Čeľuste sú bez zubov, pokryté zrohovatenými pošvami, ktoré tvoria zobák, ktorého tvar závisí od konzumovanej potravy;
Krk je veľmi pohyblivý (počet krčných stavcov môže dosiahnuť 25 alebo viac);
Štruktúra nôh závisí od biotopu; Zvyčajne sú na nohách 4 pazúrovité prsty; spodná časť nôh je pokrytá nadržanými scutes;
Suchá koža; nie sú žiadne žľazy, s výnimkou kostrčovej žľazy (jej sekrécia robí perie vodotesné).
Otázka 3. Akú štruktúru má vtáčie perie? Vysvetlite význam rôznych druhov peria.
Štruktúra a funkcie peria v rôznych častiach tela sa výrazne líšia. Základ operenia tvoria obrysové pierka, skladajúce sa z pierka (časť drieku ponorená do kože), drieku a vejára. Vejár je umiestnený po stranách tyče a pozostáva z elastických plochých nitovitých bradáčov prvého rádu, na ktorých sú zasa na oboch stranách umiestnené fúzy druhého rádu s háčikmi. Háčiky navzájom prekrývajú fúzy, čím zaisťujú integritu ventilátora a takmer úplnú nepriepustnosť vzduchu. Vďaka tejto štruktúre je obrysové pierko vtáka ľahké, pružné a takmer nepreniknuteľné pre vzduch. Navyše pri prudkom poryve vetra alebo údere napríklad o konár sa fúzy vejárovej časti a pierka nelámu. Potom vták predĺži pierko zobákom, háčiky sa opäť zapadnú a štruktúra peria sa obnoví. Obrysové perá plnia rôzne funkcie: letky tvoria rovinu krídla, chvostové perá tvoria rovinu chvosta a krycie perá dávajú telu aerodynamický tvar. Pod obrysové perie ležať perie a páperie. Tieto pierka majú skrátený driek a nemajú protihroty druhého rádu. Dokonale udržujú teplo. Opotrebované perie sa počas sezónnych prelínaní nahrádzajú novými. U väčšiny druhov sa perie mení postupne. U kačíc, labutí a husí však po vyliahnutí mláďat vypadnú všetky letky naraz. A niekoľko týždňov nemôžu lietať a skrývať sa v kríkoch.
Otázka 4. Ako sa líši nervový systém vtákov od nervového systému plazov?
Vtáky majú v porovnaní s plazmi vyvinutejšie predné mozgy, stredné mozgy a najmä mozoček. V dôsledku vývoja predného mozgu sa adaptačné správanie stáva zložitejším. Zväčšenie stredného mozgu poskytuje vtákom dobré videnie. Vývoj cerebellum umožňuje úspešne koordinovať zložité pohyby počas letu.
Otázka 5. Ktoré zmyslové orgány sú u vtákov najlepšie vyvinuté?
Vtáky majú veľmi dobre vyvinutý zrak. Orgán zraku je hlavný pre orientáciu vo vonkajšom prostredí. Očné buľvy sú veľké, vybavené dvoma viečkami a blanou. Zraková ostrosť je veľmi vysoká, vtáky sú schopné rozlišovať farby a odtiene.
Sluchový orgán je podobný ako u plazov – skladá sa z vnútorného a stredného ucha, no vyznačuje sa vyššou citlivosťou.
Otázka 6. Ktoré časti tvoria tráviaci systém vtákov? Čo je to vtáčie mlieko?
V ústnej dutine je jedlo zvlhčené slinami a vstupuje do hltana. Dlhý, ťahavý pažerák niekedy tvorí strumu, kde sa hromadí potrava a začína sa tráviť výlučkami špeciálnych žliaz. Pažerák vedie do žalúdka, ktorý pozostáva z dvoch častí - žľazovej a svalovej. Trávenie potravy žalúdočnou šťavou začína v žľazovom úseku, mechanické spracovanie potravy prebieha v hrubostennom svalovom žalúdku, zvnútra vystlanom hustou rohovitou kutikulou. Tu je jedlo mleté so špeciálne prehltnutými malými kamienkami.
Tenké črevo je pomerne dlhé a prijíma kanály pečene a pankreasu. Krátke hrubé črevo (úprava na let) ústi do kloaky.
Takzvané „vtáčie mlieko“ je tuková, zrazená látka vylučovaná zo stien plodiny počas hniezdenia, ktorou vtáky (napríklad holuby) kŕmia svoje kurčatá.
Otázka 7. Z popisu stavby dýchacieho systému vtákov zvýraznite charakteristické znaky vzduchových vakov. Definujte pojem „vzduchové vaky“.
S pľúcami vtákov sú spojené vzduchové vaky - priehľadné, elastické, tenkostenné výrastky sliznice sekundárnych priedušiek. Objem vzduchových vakov je približne 10-krát väčší ako objem pľúc. Jeden zo vzduchových vakov - interklavikulárny - nepárový, štyri párové - krčný, protorakálny, metahrudný, brušný. Vzduchové vaky sa nachádzajú medzi vnútornými orgánmi a ich procesy prenikajú pod kožu a do dutín veľkých kostí (rameno, bedrá atď.)
Počas letu vzduchové vaky chránia telo pred prehriatím a pravidelným stláčaním pomáhajú čistiť hrubé črevo.
V pokoji je rýchlosť dýchania holuba 26-krát za minútu a počas letu - 400.
Otázka 8. Aký je mechanizmus dvojitého dýchania u vtákov?
Dýchací systém vtákov je veľmi jedinečný, pozostáva z pľúc a vzduchových vakov. Tie sa nachádzajú medzi vnútornými orgánmi, svalmi a idú do dutých kostí. Priedušky, vstupujúce do pľúc, sa vetvia. Niektoré prenikajú cez pľúca a do vzduchových vakov. Keď sa nadýchnete, časť vzduchu vstúpi do pľúc a časť do vzduchových vakov. Pri výdychu sa vzduch zo vzduchových vakov dostáva do pľúc, kde dochádza k výmene plynov. K saturácii krvi kyslíkom teda dochádza pri nádychu aj výdychu. Tento jav sa nazýva dvojité dýchanie.
Otázka 9. Zostavte tabuľky „Porovnávacie charakteristiky vtákov a plazov“. (práca v malých skupinách)
1. Podstata a význam dýchacích procesov
Dýchanie je najstarší proces, ktorým sa obnovuje plynové zloženie vnútorného prostredia tela. Výsledkom je, že orgány a tkanivá sú zásobované kyslíkom a uvoľňujú oxid uhličitý. Dýchanie sa využíva pri oxidačných procesoch, pri ktorých vzniká energia, ktorá sa vynakladá na rast, vývoj a životnú aktivitu. Dýchací proces pozostáva z troch hlavných častí – vonkajšieho dýchania, transportu plynov krvou a vnútorného dýchania.
Vonkajšie dýchanie je výmena plynov medzi telom a vonkajším prostredím. Vykonáva sa dvoma procesmi - pľúcnym dýchaním a dýchaním cez kožu.
Pľúcne dýchanie zahŕňa výmenu plynov medzi alveolárnym vzduchom a prostredím a medzi alveolárnym vzduchom a kapilárami. Pri výmene plynov s vonkajším prostredím vstupuje vzduch obsahujúci 21 % kyslíka a 0,03-0,04 % oxidu uhličitého a vydychovaný vzduch obsahuje 16 % kyslíka a 4 % oxidu uhličitého. Kyslík prúdi z atmosférického vzduchu do alveolárneho vzduchu a opačným smerom sa uvoľňuje oxid uhličitý. Pri výmene s kapilárami pľúcneho obehu v alveolárnom vzduchu je tlak kyslíka 102 mmHg. Art., a oxid uhličitý - 40 mm Hg. Art., tenzia kyslíka v žilovej krvi – 40 mm Hg. Art., a oxid uhličitý - 50 mm Hg. čl. V dôsledku vonkajšieho dýchania prúdi z pľúc arteriálna krv bohatá na kyslík a chudobná na oxid uhličitý.
Transport plynov krvou sa uskutočňuje hlavne vo forme komplexov:
1) kyslík tvorí zlúčeninu s hemoglobínom, 1 g hemoglobínu viaže 1,345 ml plynu;
2) 15–20 ml kyslíka sa transportuje vo forme fyzického rozpustenia;
3) oxid uhličitý sa transportuje vo forme hydrogenuhličitanov Na a K, pričom hydrogenuhličitan K sa nachádza vo vnútri erytrocytov a hydrogenuhličitan Na v krvnej plazme;
4) oxid uhličitý je transportovaný spolu s molekulou hemoglobínu.
Vnútorné dýchanie pozostáva z výmeny plynov medzi kapilárami systémového obehu a tkaniva a intersticiálneho dýchania. Výsledkom je, že kyslík sa využíva na oxidačné procesy.
2. Vonkajšie dýchacie prístroje. Význam komponentu
U ľudí sa vonkajšie dýchanie vykonáva pomocou špeciálneho prístroja, ktorého hlavnou funkciou je výmena plynov medzi telom a vonkajším prostredím.
Vonkajší dýchací aparát zahŕňa tri zložky - dýchacie cesty, pľúca a hrudník spolu so svalmi.
Dýchacie cesty spájajú pľúca s prostredím. Začínajú nosovými priechodmi, potom pokračujú do hrtana, priedušnice a priedušiek. V dôsledku prítomnosti chrupavkového základu a periodických zmien v tóne buniek hladkého svalstva je lúmen dýchacích ciest vždy otvorený. K jeho poklesu dochádza pod vplyvom parasympatického nervového systému a k jeho expanzii dochádza pod vplyvom sympatického nervového systému. Dýchacie cesty majú dobre rozvetvený systém krvného zásobenia, vďaka čomu sa vzduch ohrieva a zvlhčuje. Epitel dýchacích ciest je vystlaný riasinkami, ktoré zachytávajú prachové častice a mikroorganizmy. Sliznica obsahuje veľké množstvo žliaz, ktoré produkujú sekréty. Za deň sa vyprodukuje približne 20–80 ml sekrétu (hlienu). Hlien obsahuje lymfocyty a humorálne faktory (lyzozým, interferón, laktoferín, proteázy), imunoglobulíny A, ktoré zabezpečujú ochrannú funkciu. Dýchacie cesty obsahujú veľké množstvo receptorov, ktoré tvoria silné reflexogénne zóny. Sú to mechanoreceptory, chemoreceptory, chuťové receptory. Dýchacie cesty teda zabezpečujú neustálu interakciu tela s prostredím a regulujú množstvo a zloženie vdychovaného a vydychovaného vzduchu.
Pľúca pozostávajú z alveol, ku ktorým priliehajú kapiláry. Celková plocha ich vzájomného pôsobenia je približne 80–90 m^2^. Medzi pľúcnym tkanivom a kapilárou je vzduchovo-hematická bariéra.
Pľúca vykonávajú mnoho funkcií:
1) odstrániť oxid uhličitý a vodu vo forme pár (vylučovacia funkcia);
2) normalizovať výmenu vody v tele;
3) sú krvné depoty druhého rádu;
4) podieľať sa na metabolizme lipidov počas tvorby povrchovo aktívnej látky;
5) podieľať sa na tvorbe rôznych faktorov zrážania krvi;
6) poskytujú inaktiváciu rôznych látok;
7) podieľajú sa na syntéze hormónov a biologicky aktívnych látok (serotonín, vazoaktívny črevný polypeptid atď.).
Hrudník spolu so svalmi tvorí vak na pľúca. Existuje skupina inspiračných a exspiračných svalov. Inspiračné svaly zväčšujú veľkosť bránice, zdvíhajú prednú časť rebier, rozširujú predozadné a bočné otvory a vedú k aktívnej hlbokej inšpirácii. Výdychové svaly znižujú objem hrudníka a spúšťajú predné rebrá, čo spôsobuje výdych.
Dýchanie je teda aktívny proces, ktorý sa uskutočňuje iba za účasti všetkých prvkov zapojených do procesu.
3. Mechanizmus nádychu a výdychu
U dospelých je frekvencia dýchania približne 16–18 dychov za minútu. Závisí to od intenzity metabolických procesov a zloženia krvných plynov.
Dýchací cyklus pozostáva z troch fáz:
1) fáza inhalácie (trvá približne 0,9–4,7 s);
2) fáza výdychu (trvá 1,2–6,0 s);
3) dýchacia pauza (netrvalá zložka).
Typ dýchania závisí od svalov, preto rozlišujú:
1) hrudník. Vykonáva sa za účasti medzirebrových svalov a svalov 1. – 3. dýchacieho priestoru, pri inhalácii je zabezpečená dobrá ventilácia hornej časti pľúc, typická pre ženy a deti do 10 rokov;
2) brušné. Vdýchnutie nastáva v dôsledku kontrakcií bránice, čo vedie k zvýšeniu vertikálnej veľkosti, a teda k lepšiemu vetraniu spodnej časti, ktorá je vlastná mužom;
3) zmiešané. Pozoruje sa pri rovnomernej práci všetkých dýchacích svalov, sprevádzanej proporcionálnym zvýšením hrudníka v troch smeroch, pozorovaným u vyškolených ľudí.
V pokojnom stave je dýchanie aktívny proces a pozostáva z aktívneho nádychu a pasívneho výdychu.
Aktívna inšpirácia začína pod vplyvom impulzov prichádzajúcich z dýchacieho centra do inspiračných svalov, čo spôsobuje ich kontrakciu. To vedie k zvýšeniu veľkosti hrudníka, a teda aj pľúc. Intrapleurálny tlak sa stáva zápornejším ako atmosférický tlak a klesá o 1,5–3 mm Hg. čl. V dôsledku tlakového rozdielu sa vzduch dostáva do pľúc. Na konci fázy sa tlaky vyrovnajú.
Pasívny výdych nastáva po tom, čo impulzy do svalov ustanú, uvoľnia sa a zmenší sa veľkosť hrudníka.
Ak je tok impulzov z dýchacieho centra nasmerovaný do výdychových svalov, dochádza k aktívnemu výdychu. V tomto prípade sa intrapulmonálny tlak rovná atmosférickému tlaku.
So zvyšujúcou sa frekvenciou dýchania sa všetky fázy skracujú.
Negatívny intrapleurálny tlak je tlakový rozdiel medzi parietálnou a viscerálnou vrstvou pleury. Vždy je pod atmosférou. Faktory, ktoré ju určujú:
1) nerovnomerný rast pľúc a hrudníka;
2) prítomnosť elastickej trakcie pľúc.
Rýchlosť rastu hrudníka je vyššia ako rýchlosť rastu pľúcneho tkaniva. To vedie k zväčšeniu objemu pleurálnej dutiny a keďže je utesnená, tlak sa stáva negatívnym.
Elastická trakcia pľúc je sila, s ktorou má tkanivo tendenciu kolabovať. Vyskytuje sa z dvoch dôvodov:
1) v dôsledku prítomnosti povrchového napätia kvapaliny v alveolách;
2) v dôsledku prítomnosti elastických vlákien.
Negatívny intrapleurálny tlak:
1) vedie k expanzii pľúc;
2) poskytuje venózny návrat krvi do hrudníka;
3) uľahčuje pohyb lymfy cez cievy;
4) podporuje prietok krvi v pľúcach, pretože udržuje cievy otvorené.
Pľúcne tkanivo sa úplne nezrúti ani pri maximálnom výdychu. Je to spôsobené prítomnosťou povrchovo aktívnej látky, ktorá znižuje napätie tekutiny. Surfaktant je komplex fosfolipidov (hlavne fosfotidylcholínu a glycerolu) tvorený alveolocytmi typu II pod vplyvom blúdivého nervu.
V pleurálnej dutine sa tak vytvára podtlak, vďaka ktorému sa uskutočňujú procesy inhalácie a výdychu.
4. Koncepcia vzoru dýchania
Vzor je súbor časových a objemových charakteristík dýchacieho centra, ako napríklad:
1) frekvencia dýchania;
2) trvanie dýchacieho cyklu;
3) dychový objem;
4) minútový objem;
5) maximálna ventilácia pľúc, rezervný objem nádychu a výdychu;
6) vitálna kapacita pľúc.
Fungovanie vonkajšieho dýchacieho aparátu možno posúdiť podľa objemu vzduchu vstupujúceho do pľúc počas jedného dýchacieho cyklu. Objem vzduchu vstupujúceho do pľúc počas maximálneho nádychu tvorí celkovú kapacitu pľúc. Má približne 4,5–6 litrov a pozostáva z vitálnej kapacity pľúc a zvyškového objemu.
Vitálna kapacita pľúc je množstvo vzduchu, ktoré môže človek vydýchnuť po hlbokom nádychu. Je to jeden z ukazovateľov fyzického vývoja tela a považuje sa za patologický, ak je 70–80 % správneho objemu. Počas života sa táto hodnota môže meniť. Závisí to od mnohých dôvodov: vek, výška, poloha tela v priestore, príjem potravy, fyzická aktivita, prítomnosť alebo neprítomnosť tehotenstva.
Vitálna kapacita pľúc pozostáva z dychového a rezervného objemu. Dychový objem je množstvo vzduchu, ktoré človek vdýchne a vydýchne v pokoji. Jeho objem je 0,3–0,7 l. Udržuje parciálny tlak kyslíka a oxidu uhličitého v alveolárnom vzduchu na určitej úrovni. Inspiračný rezervný objem je množstvo vzduchu, ktoré môže človek dodatočne vdýchnuť po pokojnom nádychu. Spravidla je to 1,5–2,0 litra. Charakterizuje schopnosť pľúcneho tkaniva podrobiť sa ďalšiemu naťahovaniu. Výdychový rezervný objem je množstvo vzduchu, ktoré je možné vydýchnuť po normálnom výdychu.
Zvyškový objem je konštantný objem vzduchu, ktorý zostáva v pľúcach aj po maximálnom výdychu. Tvorí asi 1,0-1,5 litra.
Dôležitou charakteristikou dýchacieho cyklu je frekvencia dýchacích pohybov za minútu. Normálne je to 16-20 pohybov za minútu.
Trvanie dýchacieho cyklu sa vypočíta vydelením 60 s frekvenciou dýchania.
Časy vstupu a exspirácie sa dajú určiť pomocou spirogramu.
Minútový objem je množstvo vzduchu, ktoré sa vymení s okolím pri pokojnom dýchaní. Je určená súčinom dychového objemu a frekvencie dýchania a je 6–8 litrov.
Maximálna ventilácia pľúc je najväčšie množstvo vzduchu, ktoré sa pri intenzívnom dýchaní môže dostať do pľúc za 1 minútu. V priemere je jeho hodnota 70-150 litrov.
Indikátory dýchacieho cyklu sú dôležité charakteristiky, ktoré sa široko používajú v medicíne.
Aký je mechanizmus dvojitého dýchania u vtákov?
Odpovede:
Vďaka letu majú vtáky jedinečnú štruktúru svojich dýchacích orgánov. Vtáčie pľúca sú husté, hubovité telá. Priedušky, ktoré vstúpili do pľúc, sa silne rozvetvujú do najtenších, slepo uzavretých bronchiolov, zapletených do siete kapilár, kde dochádza k výmene plynov. Niektoré veľké priedušky bez rozvetvenia presahujú pľúca a rozširujú sa do obrovských tenkostenných vzduchových vakov, ktorých objem je mnohonásobne väčší ako objem pľúc (obr. 11.23). Vzduchové vaky sa nachádzajú medzi rôznymi vnútornými orgánmi a ich vetvy prechádzajú medzi svalmi, pod kožou a v dutinách kostí. Akt dýchania u nelietavého vtáka sa vykonáva zmenou objemu hrudníka v dôsledku priblíženia alebo vzdialenosti hrudnej kosti od chrbtice. Počas letu je takýto dýchací mechanizmus nemožný kvôli práci prsných svalov a vyskytuje sa za účasti vzduchových vakov. Keď sa krídla zdvihnú, vaky sa natiahnu a vzduch je silne nasávaný cez nosné dierky do pľúc a potom do samotných vakov. Keď sa krídla znížia, vzduchové vaky sa stlačia a vzduch z nich sa dostane do pľúc, kde opäť nastáva výmena plynov. Výmena plynov v pľúcach pri nádychu a výdychu sa nazýva dvojité dýchanie. Jeho adaptačný význam je zrejmý: čím častejšie máva vták krídlami, tým aktívnejšie dýcha. Vzduchové vaky navyše chránia telo vtáka pred prehriatím pri rýchlom lete.
124&473733agvoaovtskevraapms
Podobné otázky
Vták je jedinečný, je prispôsobený na pravidelné lety. Dvojité dýchanie, ktoré sa vyvinulo v dôsledku evolučných premien, prispieva k lepšej výmene plynov v tele vtákov.
Horné dýchacie cesty
Dráha vzduchu v tele vtákov začína hrtanovou štrbinou, cez ktorú sa dostáva do priedušnice. Jeho časť umiestnená na vrchu je hrtan. Nazýva sa horný, nehrá žiadnu rolu pri tvorbe zvuku. Hlas vtákov má pôvod v dolnom hrtane, ktorý je pre vtáky jedinečný. Nachádza sa tam, kde sa priedušnica rozdeľuje na dve priedušky a je predĺžením, ktoré je podopreté krúžkami kostí.
Vo vnútri samotného hrtana sú k stenám pripevnené vokálne membrány. Pod pôsobením spievajúcich svalov menia konfiguráciu, čo vedie k širokej škále produkovaných zvukov. Vnútorné vokálne membrány sú umiestnené pod miestom, kde sa delí priedušnica.
Horné sú dôležité pre reguláciu telesnej teploty. Teplo spôsobuje, že vták často a plytko dýcha. Krvné cievy umiestnené v ústach a hrdle sa rozširujú. V dôsledku toho sa telo vtáka ochladzuje a odovzdáva teplo vydychovanému vzduchu.
Svetelné a vzduchové vaky
Vtáky sa líšia od obojživelníkov a plazov, v ktorých pripomínajú prázdne vrecia. U pernatej fauny je tento orgán pripevnený k zadnej časti hrudníka. Zložením pripomína hustú špongiu. Rozvetvené priedušky majú mostíky - parabronchi s veľkým počtom slepých kanálikov (bronchiol), ktoré sú prepletené hustou sieťou kapilár.
Z niektorých priedušiek sa po rozvetvení stanú veľké vzduchové vaky s tenkými stenami. Ich objem je oveľa väčší ako objem pľúc. Vtáky majú niekoľko vzduchových vakov:
- 2 krčka maternice,
- interklavikulárny,
- 4-6 prsníkov,
- 2 brušný.
Kanály idú pod kožu a spájajú sa s pneumatickými kosťami.
Dvojité dýchanie existuje práve vďaka vzduchovým vakom. S ich pomocou sa počas letu určuje dýchací mechanizmus.
Dvojité dýchanie
Odpočívajúci vták, ktorý sedí, obnovuje vzduch v pľúcach prácou svalov. Pri klesaní hrudnej kosti sa do dýchacieho orgánu nasáva plyn bohatý na kyslík. Spätným pohybom svalov dochádza k vytláčaniu vzduchu. Pľúca tiež pomáhajú pumpovať kyslík.
Vták, ktorý chodí alebo šplhá, používa na prácu vzduchové vaky umiestnené v pobrušnici. Horné časti nôh na ne vyvíjajú tlak.
Počas letu sa význam vzduchových vakov mnohonásobne zvyšuje, pretože u vtáka dochádza k dvojitému dýchaniu. Krok za krokom to vyzerá takto:
- Krídla sa zdvíhajú a naťahujú vzduchové vaky.
- Vzduch je vháňaný do pľúc.
- Časť plynu bez zastavenia prechádza do vzduchových vakov bez straty kyslíka. V tomto orgáne nedochádza k výmene plynov.
- Krídla sa spúšťajú a pri výdychu prechádza cez pľúca plyn bohatý na kyslík zo vzduchových vakov.
Jav, pri ktorom je krv pri nádychu a výdychu nasýtená kyslíkom, sa nazýva dvojité dýchanie. Má veľký význam v živote vtákov. S rastúcou intenzitou mávania krídel sa dýchanie zrýchľuje.
Ďalšie funkcie dýchania
Pre vtáky je typické dvojité dýchanie, ale u niektorých vtákov sa počet mávavých a dýchacích pohybov nezhoduje. Určité štádiá týchto procesov však časovo korešpondujú. Prítomnosť vzduchových vakov pomáha zabrániť prehriatiu vtákov počas letu, pretože studený vzduch prúdi okolo tela zvnútra. S ich pomocou sa znižuje telesná hustota a trenie orgánov proti sebe. Frekvencia dýchacích pohybov sa u rôznych druhov líši. Objem vzduchových vakov je rádovo väčší ako objem pľúc.
Dýchací systém Sú mimoriadne jedinečné a viac ako ktorýkoľvek iný systém vnútorných orgánov sú prispôsobené vzdušnému životnému štýlu.
Hrtanová štrbina ústi do priedušnice, ktorej horná časť tvorí hrtan, podopretý nepárovou kricoidnou chrupavkou a párovými arytenoidnými chrupavkami. Tento hrtan u vtákov je známy ako horný hrtan a nehrá úlohu hlasového aparátu. Túto funkciu plní takzvaný dolný hrtan, charakteristický len pre vtáky. Nachádza sa v mieste, kde sa priedušnica rozdeľuje na dve priedušky a predstavuje expanziu podporovanú kostnými krúžkami. Vonkajšie vokálne membrány vyčnievajú do dutiny hrtana z jeho vonkajších stien a zospodu, z miesta vetvenia priedušnice, vnútorné vokálne membrány. Vokálne membrány v dôsledku kontrakcie špeciálnych spievajúcich svalov môžu zmeniť svoju polohu a tvar, čo určuje rozmanitosť zvukov, ktoré produkujú.
Horné dýchacie cesty sú dôležité pre termoreguláciu. Zistilo sa, že so zvyšujúcou sa teplotou vonkajšieho prostredia sa dýchanie vtákov prudko zvyšuje a stáva sa plytkým. Súčasne dochádza k veľmi silnému rozšíreniu ciev v ústnej dutine a hltane. Preto dochádza k zvýšenému prenosu tepla z tela vtáka.
Pľúca vtákov nie sú duté vaky ako u obojživelníkov a čiastočne plazov, ale husté hubovité telá pripevnené k chrbtovej stene hrudníka. Priedušky, vstupujúce do pľúc, vetva a ich hlavné vetvy prepichujú pľúca cez vzduchové vaky a do nich. Vetvy priedušiek sú navzájom spojené tenkými kanálikmi - parabronchi, z ktorých zase vzniká veľa slepých tubulov - bronchiolov. Okolo nich sa rozvetvujú kapiláry krvných ciev.
Niektoré vetvy priedušiek, ako bolo povedané, presahujú samotné pľúca a rozširujú sa do obrovských tenkostenných vzduchových vakov, ktorých objem je mnohonásobne väčší ako objem pľúc. Vzduchové vaky sa nachádzajú medzi rôznymi vnútornými orgánmi a ich vetvy prechádzajú medzi svalmi pod kožou a vstupujú do pneumatických kostí. Vtáky majú niekoľko vzduchových vakov: dva krčné, jeden interklavikulárny, dva alebo tri páry hrudných a jeden pár veľmi veľkých brušných.
Význam vzduchových vakov je veľmi veľký a rôznorodý. Ich hlavnou úlohou je, že určujú mechanizmus dýchania, najmä počas letu. Dýchanie sediaceho vtáka sa uskutočňuje odstránením a priblížením hrudnej kosti k chrbtici, čo je spojené so zmenou uhlov medzi pohyblivo kĺbovou hrudnou a chrbtovou časťou rebier. Pri klesaní hrudnej kosti sa objem hrudníka zväčšuje, príslušné vzduchové vaky sa naťahujú a nasávaný vzduch prechádza cez pľúca. Pri zdvihnutí hrudnej kosti sa vytlačí vzduch. Samotné pľúca zároveň zohrávajú úlohu čerpadiel. Pri chôdzi a lezení pôsobia aj brušné vzduchové vaky, na ktoré tlačia horné časti zadných končatín.
Počas letu je úloha vzduchových vakov ako čerpacieho orgánu skvelá. Keď sa krídla zdvihnú, natiahnu sa a vzduch je silne nasávaný do pľúc a ďalej do vakov. Vo vreciach nedochádza k výmene plynu; vzduch sa do nich pri nádychu nasáva a prechádza pľúcami tak rýchlo, že nestihne dodať krvi veľa kyslíka. Výsledkom je, že vzduch bohatý na kyslík sa dostáva do vzduchových vakov. Keď sa krídla znížia, dôjde k výdychu a cez pľúca sa vháňa vzduch s vysokým obsahom kyslíka. V dôsledku toho v tejto fáze dýchania opäť nastáva oxidácia krvi. Tento jav sa nazýva dvojité dýchanie. Jeho adaptačný význam je celkom zrejmý. Čím častejšie máva vták krídlami, tým intenzívnejšie dýcha. Zvýšenie dychovej energie sa u lietajúceho vtáka dosiahne automaticky, pretože sa zvyšuje práca krídel a zvyšuje sa potreba kyslíka.
Úplná synchronizácia mávania a dýchacích pohybov sa však nepozoruje u všetkých vtákov. U mnohých prevyšuje počet úderov počet dýchacích pohybov. Zároveň sa začiatok vzdychu alebo výdychu zhoduje s určitou fázou klapky krídla. Tento mechanizmus sa nazýva koordinácia dýchania. Začiatok nádychu sa zvyčajne zhoduje so stredom alebo koncom zdvihu smerom nahor a začiatok výdychu sa zhoduje s koncom pohybu krídla nadol.
Slávny zoofyziológ Schmidt-Nielsen (1976) vyjadril trochu inú koncepciu pľúcnej ventilácie, podľa ktorej vzduch cez hlavný stredný bronchus, ktorý nevydáva takmer žiadne vetvy do pľúcneho parenchýmu, ide priamo do zadných vzduchových vakov. Z posledného vstupuje do pľúc, potom do predných vzduchových vakov, z ktorých je vytlačený. Cirkulácia vzduchu v dýchacom systéme je teda podľa tohto názoru jednosmerná.
Okrem účasti na akte dýchania majú vzduchové vaky aj iné, menej významné funkcie. Telo ho teda počas letu, keď tvrdo pracuje, chránia pred prehriatím, keďže relatívne studený vzduch „obteká“ takmer všetky vnútorné orgány a čiastočne aj svaly. Vzduchové vaky navyše znižujú trenie medzi orgánmi počas letu. Nakoniec znižujú telesnú hustotu, zvyšujú vnútrobrušný tlak a podporujú defekáciu.
Celkový objem vzduchových vakov je približne 10-krát väčší ako objem pľúc. Rýchlosť dýchania sa medzi jednotlivými druhmi líši.
U holuba v pokoji je počet dýchacích pohybov za minútu v priemere 26, pri chôdzi - 77, za letu - 400. (Pľúcna ventilácia je zároveň 2,5-krát väčšia ako potreba výmeny metabolických plynov a slúži na odvádzanie prebytočného tepla pľúcnym vyparovaním Je potrebné poznamenať, že zníženie tepla počas letu je 8-krát väčšie ako v pokoji.)
Malé vtáky majú spravidla väčšiu dýchaciu prácu ako veľké vtáky. Priemerný počet dýchacích pohybov za minútu u kačice je 30-43, u malých pasierov - 90-100.
V dôsledku toho malé vtáky spotrebujú podstatne viac kyslíka ako veľké vtáky, a preto majú intenzívnejší metabolizmus. Kolibrík s telesnou hmotnosťou 3 až 7 g teda spotrebuje od 4 do 10 ml kyslíka za 1 hodinu na 1 g telesnej hmotnosti; Jayfish s hmotnosťou 71 g spotrebuje 1,75 ml, holub s hmotnosťou 150 g 0,98 a emu s hmotnosťou 38 kg 0,023 ml. Toto je jeden príklad všeobecného inverzného vzťahu medzi veľkosťou tela a rýchlosťou metabolizmu homeotermických zvierat. Pre porovnanie uveďme, že u fylogeneticky nižších plazov je tento údaj len 0,1-0,3.
Hodnoty krvného tlaku tiež potvrdzujú vysokú úroveň metabolizmu u vtákov. Takže. U holuba je to 135\105 a u šupinatých plazov je to 80\60-14\10.
