Թռչունների շնչառական համակարգը եզակի է. Թռչունների մոտ օդային հոսանքները գնում են միայն մեկ ուղղությամբ, ինչը բնորոշ չէ մյուս ողնաշարավորներին։ Ինչպե՞ս կարելի է ներշնչել և արտաշնչել մեկ շնչափողով: Լուծումը յուրահատուկ անատոմիական առանձնահատկությունների և մթնոլորտային հոսքի մանիպուլյացիայի զարմանալի համադրություն է: Թռչունների շնչառական համակարգի առանձնահատկությունները որոշում են օդային պարկերի բարդ մեխանիզմները: Նրանք չկան կաթնասունների մեջ։
Թռչնի շնչառական համակարգ. դիագրամ
Թևավոր կենդանիների գործընթացն ինչ-որ չափով տարբերվում է կաթնասուններից: Բացի թոքերից, նրանք ունեն նաև օդապարկեր։ Կախված տեսակից՝ թռչունների շնչառական համակարգը կարող է ներառել այս բլթակներից յոթ կամ ինը, որոնք հասանելի են դեպի բազուկը և ազդրը, ողերը և նույնիսկ գանգը։ Դիֆրագմայի բացակայության պատճառով օդը շարժվում է օդապարկերում ճնշումը փոխելով կրծքային մկանների օգնությամբ։ Սա բացասական ճնշում է ստեղծում թիակներում՝ ստիպելով օդը մտնել շնչառական համակարգ: Նման գործողությունները պասիվ չեն։ Նրանք պահանջում են որոշակի մկանային կծկումներ՝ օդային պարկերի վրա ճնշումը մեծացնելու և օդը դուրս մղելու համար:
Թռչունների շնչառական համակարգի կառուցվածքը ներառում է պրոցեսի ընթացքում կրծոսկրի բարձրացումը: Փետուրների թոքերը չեն ընդլայնվում կամ կծկվում, ինչպես կաթնասունների օրգանները: Կենդանիների մոտ թթվածնի և ածխաթթու գազի փոխանակումը տեղի է ունենում մանրադիտակային պարկերում, որոնք կոչվում են ալվեոլներ։ Թևավոր հարազատների մոտ գազի փոխանակումը տեղի է ունենում միկրոսկոպիկ խողովակների պատերում, որոնք կոչվում են օդային մազանոթներ: Թռչունների շնչառական օրգաններն ավելի արդյունավետ են աշխատում, քան կաթնասունները։ Նրանք ի վիճակի են ավելի շատ թթվածին տեղափոխել յուրաքանչյուր շնչով: Նման քաշ ունեցող կենդանիների համեմատությամբ, շնչառության արագությունը ավելի դանդաղ է:
Ինչպե՞ս են շնչում թռչունները:
Թռչուններն ունեն շնչառական օրգանների երեք տարբեր խմբեր: Դրանք են՝ առաջի օդային պարկերը, թոքերը և հետին օդային պարկերը։ Առաջին շնչառության ժամանակ թթվածինը անցնում է քթանցքներով՝ կտուցի վերին մասի և գլխի միացման հատվածում։ Այստեղ այն տաքացվում է, խոնավացվում և զտվում։ Նրանց շրջապատող մսոտ հյուսվածքը որոշ տեսակների մոտ կոչվում է ցորեն: Այնուհետեւ հոսքը շարժվում է դեպի ռնգային խոռոչ: Ներշնչված օդը ավելի ներքև է շարժվում դեպի շնչափող կամ շնչափող, որը բաժանվում է երկու բրոնխների: Նրանք այնուհետև ճյուղավորվում են յուրաքանչյուր թոքի բազմաթիվ ուղիների մեջ:
Այս օրգանի հյուսվածքի մեծ մասը կազմում են մոտ 1800 փոքր հարակից երրորդական բրոնխներ: Նրանք տանում են դեպի փոքրիկ օդային մազանոթներ, որոնք միահյուսվում են արյան անոթների հետ, որտեղ տեղի է ունենում գազի փոխանակում։ Օդի հոսքը ուղղակիորեն չի գնում դեպի թոքեր: Փոխարենը, այն հետևում է պոչային պարկերի մեջ: Փոքր քանակությունը պոչի գոյացությունների միջով անցնում է բրոնխներով,որոնք իրենց հերթին բաժանվում են տրամագծով ավելի փոքր մազանոթների։ Երբ թռչունը երկրորդ անգամ ներշնչում է, թթվածինը շարժվում է գանգուղեղային օդային պարկի մեջ և ֆիստուլի միջով դուրս է գալիս շնչափող՝ կոկորդով: Եվ վերջապես քթի խոռոչով և քթանցքներից դուրս։
Բարդ համակարգ
Թռչունների շնչառական համակարգը բաղկացած է զույգ թոքերից: Նրանք պարունակում են ստատիկ կառուցվածքներ մակերեսի վրա գազի փոխանակման համար: Միայն օդային պարկերն են ընդլայնվում և կծկվում՝ ստիպելով թթվածինը շարժվել անշարժ թոքերի միջով։ Ներշնչված օդը մնում է համակարգում երկու ամբողջական ցիկլ, նախքան այն ամբողջությամբ սպառվելը: Թռչնի շնչառական համակարգի ո՞ր մասն է պատասխանատու գազափոխանակության համար: Այս կարևոր դերը խաղում են թոքերը։ Այնտեղ սպառված օդը սկսում է մարմնից դուրս գալ շնչափողով։ Առաջին շնչառության ընթացքում արտանետվող գազերը անցնում են առաջի օդային պարկեր:
Նրանք չեն կարող անմիջապես դուրս գալ մարմնից, քանի որ երկրորդ շնչառության ժամանակ թարմ օդը կրկին մտնում է և՛ մեջքի պարկեր, և՛ թոքեր։ Այնուհետև երկրորդ արտաշնչման ժամանակ առաջին հոսքը դուրս է հոսում շնչափողով, և հետին պարկերից թարմ թթվածինը մտնում է օրգաններ՝ գազի փոխանակման համար։ Թռչունների շնչառական համակարգի կառուցվածքն ունի կառուցվածք, որը թույլ է տալիս ստեղծել մաքուր օդի միակողմանի (միակողմանի) ներհոսք թոքերի մեջ շարունակվող գազի փոխանակման մակերևույթից վեր: Բացի այդ, այդ հոսքը անցնում է այնտեղ և՛ ներշնչման, և՛ արտաշնչման ժամանակ։ Արդյունքում թթվածնի և ածխաթթու գազի փոխանակումն իրականացվում է շարունակաբար։
Համակարգի արդյունավետություն
Թռչունների շնչառական համակարգի առանձնահատկությունները թույլ են տալիս ստանալ մարմնի բջիջներին անհրաժեշտ թթվածնի քանակությունը։ Մեծ առավելությունը բրոնխների միակողմանի բնույթն ու կառուցվածքն է։ Այստեղ օդային մազանոթներն ունեն ավելի մեծ ընդհանուր մակերես, քան, օրինակ, կաթնասունների մոտ: Որքան բարձր է այս ցուցանիշը, այնքան ավելի շատ թթվածին և ածխաթթու գազ կարող են շրջանառվել արյան և հյուսվածքների մեջ, ինչը ապահովում է ավելի արդյունավետ շնչառություն։
Օդապարկի կառուցվածք և անատոմիա
Թռչունն ունի օդային տանկերի մի քանի հավաքածու՝ ներառյալ պոչային որովայնային և պոչային կրծքավանդակը: Գանգի կազմը ներառում է արգանդի վզիկի, կլավիկուլյար և գանգուղեղային կրծքային պարկերը: Դրանց կծկումը կամ ընդլայնումը տեղի է ունենում, երբ փոխվում է մարմնի այն հատվածը, որտեղ դրանք տեղադրված են։ Խոռոչի չափը վերահսկվում է մկանների շարժման միջոցով: Օդի համար ամենամեծ կոնտեյները գտնվում է որովայնի պատի ներսում և շրջապատում է դրանում գտնվող օրգանները։ Ակտիվ վիճակում, օրինակ՝ թռիչքի ժամանակ, թռչունն ավելի շատ թթվածնի կարիք ունի։ Մարմնի խոռոչները կծկվելու և ընդլայնելու ունակությունը թույլ է տալիս ոչ միայն արագորեն ավելի շատ օդ քշել թոքերի միջով, այլև թեթևացնել փետրավոր արարածի քաշը:
Թռիչքի ընթացքում թեւերի արագ շարժումը ստեղծում է մթնոլորտային հոսք, որը լցնում է օդային պարկերը։ Որովայնի մկանները հիմնականում պատասխանատու են հանգստի ժամանակ գործընթացի համար: Թռչունների շնչառական համակարգը ինչպես կառուցվածքային, այնպես էլ ֆունկցիոնալ առումով տարբերվում է կաթնասուններից։Թռչուններն ունեն թոքեր՝ փոքր, կոմպակտ սպունգանման կառուցվածքներ, որոնք ձևավորվել են կրծքավանդակի խոռոչի ողնաշարի երկու կողմերում գտնվող կողերի միջև: Այս թեւավոր օրգանների խիտ հյուսվածքները կշռում են նույնքան, որքան մարմնի քաշ ունեցող կաթնասունների հյուսվածքները, բայց զբաղեցնում են ծավալի միայն կեսը։ Առողջ անհատները հակված են բաց վարդագույն թոքեր ունենալ։
Երգում
Թռչունների շնչառական համակարգի գործառույթները չեն սահմանափակվում շնչառությամբ և մարմնի բջիջների թթվածնով հագեցմամբ: Սա ներառում է նաև երգելը, որի միջոցով շփում է տեղի ունենում անհատների միջև: Սուլելը ձայն է, որն արտադրվում է շնչափողի բարձրության հիմքում գտնվող վոկալ օրգանի կողմից: Ինչպես կաթնասունների կոկորդը, այն առաջանում է օրգանի միջով հոսող օդի թրթռումից։ Այս յուրօրինակ հատկությունը թույլ է տալիս թռչունների որոշ տեսակներ արտադրել չափազանց բարդ վոկալիզացիաներ՝ ընդհուպ մինչև մարդկային խոսքի իմիտացիա։ Երգի որոշ տեսակներ կարող են տարբեր հնչյուններ արտադրել:
Շնչառական ցիկլերի փուլեր
Նշված օդն անցնում է շնչառական երկու ցիկլով։ Իրենց ընդհանուր առմամբ դրանք բաղկացած են չորս փուլից. Մի քանի փոխկապակցված քայլերի շարքը առավելագույնի է հասցնում մաքուր օդի շփումը թոքերի շնչառական մակերեսի հետ: Գործընթացը հետևյալն է.
- Առաջին քայլի ընթացքում ներշնչված օդի մեծ մասը առաջնային բրոնխներով անցնում է հետևի օդային բլթեր:
- Շնչված թթվածինը հետևի պարկերից տեղափոխվում է թոքեր: Այստեղ տեղի է ունենում գազի փոխանակում։
- Հաջորդ անգամ, երբ թռչունը ներշնչում է, կշտացածթթվածնի հոսքը թոքերից շարժվում է դեպի առջևի տանկեր:
- Երկրորդ արտաշնչումը առաջի պարկերից դուրս է մղում ածխածնի երկօքսիդով հարստացված օդը բրոնխների և շնչափողի միջով ետ դեպի մթնոլորտ:
Թթվածնի բարձր պահանջարկ
Թռիչքի համար անհրաժեշտ նյութափոխանակության բարձր արագության պատճառով միշտ թթվածնի մեծ պահանջարկ կա: Մանրամասն նկատի ունենալով, թե ինչ շնչառական համակարգ ունեն թռչունները, կարող ենք եզրակացնել. նրա սարքի առանձնահատկությունները բավականին օգնում են բավարարել այդ կարիքը։ Չնայած թռչուններն ունեն թոքեր, նրանք հիմնականում օդափոխության համար ապավինում են օդապարկերին, որոնք կազմում են նրանց մարմնի ընդհանուր ծավալի 15%-ը: Ընդ որում, նրանց պատերը լավ արյունամատակարարում չունեն, հետևաբար գազափոխանակության մեջ ուղղակի դեր չեն խաղում։ Նրանք հանդես են գալիս որպես միջնորդ՝ օդը շնչառական համակարգով տեղափոխելու համար:
Թևավորները դիֆրագմ չունեն։ Հետևաբար, շնչառական օրգանների կանոնավոր ընդարձակման և կծկման փոխարեն, ինչպես նկատվում է կաթնասունների մոտ, թռչունների մոտ ակտիվ փուլը արտաշնչումն է, որը պահանջում է մկանների կծկում։ Տարբեր տեսություններ կան այն մասին, թե ինչպես են թռչունները շնչում: Շատ գիտնականներ դեռ ուսումնասիրում են գործընթացը: Թռչունների և կաթնասունների շնչառական համակարգի կառուցվածքային առանձնահատկությունները միշտ չէ, որ համընկնում են: Այս տարբերությունները թույլ են տալիս մեր թեւավոր եղբայրներին անհրաժեշտ հարմարվողականություններ ունենալ թռչելու և երգելու համար: Դա նաև անհրաժեշտ հարմարեցում է բոլոր թռչող արարածների համար նյութափոխանակության բարձր մակարդակը պահպանելու համար:
