Hệ thống hô hấp của loài chim là duy nhất. Ở chim, các dòng khí chỉ đi theo một hướng, đây không phải là đặc điểm của các động vật có xương sống khác. Làm thế nào bạn có thể hít vào và thở ra qua một khí quản? Giải pháp là sự kết hợp tuyệt vời giữa các tính năng giải phẫu độc đáo và thao tác điều khiển dòng khí quyển. Đặc điểm của hệ thống hô hấp của chim quyết định các cơ chế phức tạp của các túi khí. Chúng không có ở động vật có vú.
Hệ hô hấp của chim: sơ đồ
Quá trình ở động vật có cánh hơi khác so với động vật có vú. Ngoài phổi, chúng còn có các túi khí. Tùy thuộc vào loài, hệ thống hô hấp của chim có thể bao gồm bảy hoặc chín trong số các thùy này, có thể tiếp cận với xương đùi và xương đùi, đốt sống và thậm chí cả hộp sọ. Do không có màng ngăn, không khí được di chuyển bằng cách thay đổi áp suất trong các túi khí với sự trợ giúp của các cơ ngực. Điều này tạo ra áp suất âm trong cánh quạt, buộc không khí vào hệ thống hô hấp. Những hành động như vậy không phải là thụ động. Chúng yêu cầu các cơ co thắt nhất định để tăng áp lực lên các túi khí và đẩy không khí ra ngoài.
Cấu trúc của hệ thống hô hấp của chim liên quan đến việc nâng cao xương ức trong quá trình này. Phổi lông không giãn nở hoặc co lại như các cơ quan của động vật có vú. Ở động vật, quá trình trao đổi oxy và carbon dioxide diễn ra trong các túi cực nhỏ gọi là phế nang. Ở họ hàng có cánh, sự trao đổi khí diễn ra trong thành của các ống cực nhỏ gọi là mao mạch khí. Các cơ quan hô hấp của chim hoạt động hiệu quả hơn các cơ quan của động vật có vú. Chúng có thể mang nhiều oxy hơn qua mỗi lần thở. Khi so sánh với những động vật có cùng trọng lượng, có nhịp thở chậm hơn.
Chim thở như thế nào?
Chim có ba bộ cơ quan hô hấp khác nhau. Đây là các túi khí phía trước, phổi và các túi khí phía sau. Trong lần thở đầu tiên, oxy đi qua lỗ mũi ở phần tiếp giáp giữa đỉnh mỏ và đầu. Tại đây nó được làm nóng, làm ẩm và lọc. Mô thịt bao quanh chúng được gọi là cere ở một số loài. Sau đó, dòng chảy sẽ di chuyển vào khoang mũi. Không khí hít vào sẽ đi sâu hơn vào khí quản, hoặc khí quản, chia thành hai phế quản. Sau đó, chúng phân nhánh thành nhiều con đường trong mỗi lá phổi.
Phần lớn mô của cơ quan này là khoảng 1800 phế quản cấp ba nhỏ liền kề. Chúng dẫn đến các mao mạch khí cực nhỏ đan xen với các mạch máu, nơi diễn ra quá trình trao đổi khí. Luồng không khí không đi trực tiếp đến phổi. Thay vào đó, nó đi vào các túi đuôi. Một lượng nhỏ đi qua các hình thành đuôi qua phế quản,đến lượt nó, được chia thành các mao quản nhỏ hơn có đường kính. Khi gia cầm hít vào lần thứ hai, oxy di chuyển vào các túi khí trong sọ và ngược ra ngoài qua lỗ rò vào khí quản qua thanh quản. Và cuối cùng là qua khoang mũi và ra ngoài lỗ mũi.
Hệ thống phức hợp
Hệ thống hô hấp của chim bao gồm hai lá phổi. Chúng chứa các cấu trúc tĩnh trên bề mặt để trao đổi khí. Chỉ có các túi khí mở rộng và co lại, buộc oxy di chuyển qua phổi bất động. Không khí hít vào vẫn còn trong hệ thống trong hai chu kỳ hoàn chỉnh trước khi được sử dụng hết. Bộ phận nào trong hệ hô hấp của chim có nhiệm vụ trao đổi khí? Phổi đóng vai trò quan trọng này. Không khí cạn kiệt ở đó bắt đầu rời khỏi cơ thể qua khí quản. Trong hơi thở đầu tiên, các khí thải sẽ đi vào các túi khí phía trước.
Chúng không thể ngay lập tức rời khỏi cơ thể, bởi vì trong lần hít thở thứ hai, không khí trong lành lại đi vào cả túi sau và phổi. Sau đó, trong lần thở ra thứ hai, dòng thứ nhất chảy ra qua khí quản, oxy tươi từ túi sau đi vào các cơ quan để trao đổi khí. Hệ thống hô hấp của chim có cấu trúc cho phép bạn tạo ra luồng không khí trong lành một chiều (một chiều) phía trên bề mặt của quá trình trao đổi khí đang diễn ra ở phổi. Ngoài ra, dòng chảy này đi qua đó trong cả quá trình hít vào và thở ra. Kết quả là, quá trình trao đổi oxy và carbon dioxide được thực hiện liên tục.
Hiệu quả hệ thống
Đặc điểm của hệ thống hô hấp của chim cho phép bạn nhận được lượng oxy cần thiết cho các tế bào của cơ thể. Ưu điểm lớn là tính chất và cấu trúc đơn hướng của phế quản. Ở đây, các mao quản không khí có tổng diện tích bề mặt lớn hơn, ví dụ, ở động vật có vú. Con số này càng cao, càng có nhiều oxy và carbon dioxide có thể lưu thông trong máu và các mô, đảm bảo hô hấp hiệu quả hơn.
Cấu trúc và giải phẫu của các túi khí
Loài chim này có một số bộ bình khí, bao gồm cả bầu ngực đuôi và lồng ngực đuôi. Thành phần của sọ bao gồm các túi cổ tử cung, xương đòn và túi sọ. Sự co lại hoặc giãn nở của chúng xảy ra khi phần cơ thể được đặt chúng thay đổi. Kích thước của khoang được kiểm soát bởi chuyển động của cơ. Hộp chứa không khí lớn nhất nằm bên trong thành của phúc mạc và bao quanh các cơ quan nằm trong đó. Trong trạng thái hoạt động, ví dụ như trong khi bay, con chim cần nhiều oxy hơn. Khả năng co lại và mở rộng các khoang cơ thể không chỉ cho phép nhanh chóng đưa nhiều không khí hơn qua phổi mà còn làm nhẹ trọng lượng của sinh vật có lông.
Trong khi bay, chuyển động nhanh của cánh tạo ra một luồng khí quyển lấp đầy các túi khí. Cơ bụng chịu trách nhiệm phần lớn cho quá trình này trong khi nghỉ ngơi. Hệ thống hô hấp của chim khác biệt cả về cấu trúc và chức năng so với hệ thống hô hấp của động vật có vú. Chim có phổi - cấu trúc xốp nhỏ, nhỏ gọn được hình thành giữa các xương sườn ở hai bên cột sống trong khoang ngực. Các mô dày đặc của các cơ quan có cánh này nặng tương đương với các mô của động vật có vú có trọng lượng cơ thể tương đương, nhưng chỉ chiếm một nửa thể tích. Những người khỏe mạnh thường có phổi màu hồng nhạt.
Hát
Các chức năng của hệ thống hô hấp của chim không chỉ giới hạn ở việc thở và cung cấp oxy cho các tế bào cơ thể. Điều này cũng bao gồm ca hát, thông qua đó giao tiếp diễn ra giữa các cá nhân. Tiếng huýt sáo là âm thanh do cơ quan phát âm nằm ở đáy của chiều cao của khí quản tạo ra. Đối với thanh quản của động vật có vú, nó được tạo ra bởi sự rung động của không khí đi qua cơ quan này. Tính chất đặc biệt này cho phép một số loài chim phát ra âm thanh cực kỳ phức tạp, có thể bắt chước giọng nói của con người. Một số loài bài hát có thể tạo ra nhiều âm thanh khác nhau.
Các giai đoạn của chu kỳ thở
Không khí hít vào trải qua hai chu kỳ hô hấp. Trong tổng thể của chúng, chúng bao gồm bốn giai đoạn. Một loạt các bước có liên quan với nhau sẽ tối đa hóa không khí trong lành tiếp xúc với bề mặt hô hấp của phổi. Quy trình như sau:
- Phần lớn không khí hít vào trong bước đầu tiên đi qua các phế quản chính vào các thùy khí sau.
- Ôxy hít vào sẽ di chuyển từ các túi sau đến phổi. Đây là nơi diễn ra quá trình trao đổi khí.
- Lần sau chim hít hàlưu lượng oxy di chuyển từ phổi đến các bình chứa phía trước.
- Lần thở ra thứ hai đẩy không khí được làm giàu carbon dioxide ra khỏi túi trước qua phế quản và khí quản trở lại bầu khí quyển.
Nhu cầu oxy cao
Do tốc độ trao đổi chất cần thiết cho chuyến bay, nhu cầu oxy luôn cao. Xem xét chi tiết những loại chim có hệ thống hô hấp, chúng ta có thể kết luận: các tính năng của thiết bị của nó khá giúp đáp ứng nhu cầu này. Mặc dù chim có phổi nhưng chúng chủ yếu dựa vào các túi khí để thông khí, chiếm 15% tổng thể tích cơ thể của chúng. Đồng thời, thành của chúng không được cung cấp máu tốt nên không đóng vai trò trực tiếp trao đổi khí. Chúng đóng vai trò trung gian để di chuyển không khí qua hệ hô hấp.
Những chiếc có cánh không có màng ngăn. Do đó, thay vì sự giãn nở và co lại thường xuyên của các cơ quan hô hấp, như quan sát thấy ở động vật có vú, giai đoạn hoạt động ở chim là giai đoạn hết hạn, đòi hỏi sự co cơ. Có nhiều giả thuyết khác nhau về cách các loài chim thở. Nhiều nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu quá trình này. Đặc điểm cấu tạo của hệ hô hấp của chim và động vật có vú không phải lúc nào cũng trùng khớp. Những khác biệt này cho phép những người anh em có cánh của chúng ta có những thích nghi cần thiết để bay và hát. Nó cũng là sự thích nghi cần thiết để duy trì tỷ lệ trao đổi chất cao cho tất cả các sinh vật bay.
