ფრინველთა სასუნთქი სისტემა უნიკალურია. ფრინველებში ჰაერის დინება მხოლოდ ერთი მიმართულებით მიდის, რაც სხვა ხერხემლიანებისთვის დამახასიათებელი არ არის. როგორ შეიძლება ჩასუნთქვა და ამოსუნთქვა ერთი ტრაქეით? გამოსავალი არის უნიკალური ანატომიური მახასიათებლებისა და ატმოსფერული ნაკადის მანიპულირების საოცარი კომბინაცია. ფრინველთა სასუნთქი სისტემის თავისებურებები განსაზღვრავს საჰაერო ტომრების რთულ მექანიზმებს. ისინი არ გვხვდება ძუძუმწოვრებში.
ფრინველის სასუნთქი სისტემა: დიაგრამა
პროცესი ფრთოსან ცხოველებში გარკვეულწილად განსხვავებულია, ვიდრე ძუძუმწოვრებში. ფილტვების გარდა, მათ ასევე აქვთ საჰაერო ტომრები. სახეობიდან გამომდინარე, ფრინველების რესპირატორული სისტემა შეიძლება შეიცავდეს შვიდ ან ცხრა წილს, რომლებსაც აქვთ წვდომა მხრის და ბარძაყის ძვალზე, ხერხემლიანებზე და თავის ქალაზეც კი. დიაფრაგმის არარსებობის გამო, ჰაერი მოძრაობს ჰაერის ტომრებში წნევის შეცვლით გულმკერდის კუნთების დახმარებით. ეს ქმნის ნეგატიურ წნევას ფარებში, აიძულებს ჰაერს სასუნთქ სისტემაში. ასეთი ქმედებები არ არის პასიური. მათ ესაჭიროებათ კუნთების გარკვეული შეკუმშვა საჰაერო ტომრებზე წნევის გასაზრდელად და ჰაერის გასასვლელად.
ფრინველთა სასუნთქი სისტემის სტრუქტურა მოიცავს პროცესის დროს მკერდის ამაღლებას. ბუმბულის ფილტვები არ ფართოვდება ან იკუმშება ძუძუმწოვრების ორგანოების მსგავსად. ცხოველებში ჟანგბადის და ნახშირორჟანგის გაცვლა ხდება მიკროსკოპულ ტომრებში, რომელსაც ალვეოლი ეწოდება. ფრთოსან ნათესავებში გაზის გაცვლა ხდება მიკროსკოპული მილების კედლებში, რომელსაც ეწოდება საჰაერო კაპილარები. ფრინველების სასუნთქი ორგანოები უფრო ეფექტურად მუშაობენ, ვიდრე ძუძუმწოვრების. მათ შეუძლიათ ყოველი ამოსუნთქვისას მეტი ჟანგბადის გადატანა. მსგავსი წონის ცხოველებთან შედარებით, სუნთქვის სიხშირე უფრო ნელია.
როგორ სუნთქავენ ჩიტები?
ფრინველებს აქვთ სასუნთქი ორგანოების სამი განსხვავებული ნაკრები. ეს არის წინა საჰაერო ტომრები, ფილტვები და უკანა საჰაერო ტომრები. პირველი ამოსუნთქვისას ჟანგბადი გადის ნესტოებში წვერის ზედა და თავის შეერთების ადგილზე. აქ თბება, ატენიანებს და ფილტრავენ. ხორცოვან ქსოვილს, რომელიც მათ გარს აკრავს, ზოგიერთ სახეობაში ცერა ეწოდება. შემდეგ ნაკადი გადადის ცხვირის ღრუში. ჩასუნთქული ჰაერი უფრო ქვევით მიემართება ტრაქეაში, ანუ სასუნთქ მილში, რომელიც იყოფა ორ ბრონქად. შემდეგ ისინი განშტოდებიან მრავალ ბილიკზე თითოეულ ფილტვში.
ამ ორგანოს ქსოვილის უმეტესი ნაწილი დაახლოებით 1800 პატარა მიმდებარე მესამეული ბრონქია. მათ მიჰყავთ ჰაერის პაწაწინა კაპილარები, რომლებიც ერწყმის სისხლძარღვებს, სადაც ხდება გაზის გაცვლა. ჰაერის ნაკადი პირდაპირ არ მიდის ფილტვებში. ამის ნაცვლად, ის მიჰყვება კუდის ტომრებში. მცირე რაოდენობა გადის კუდის წარმონაქმნებში ბრონქებში,რომლებიც, თავის მხრივ, იყოფა დიამეტრის უფრო პატარა კაპილარებად. როდესაც ფრინველი მეორედ ჩაისუნთქავს, ჟანგბადი გადადის კრანიალურ საჰაერო ტომრებში და უკან გამოდის ფისტულის მეშვეობით ტრაქეაში ხორხის გავლით. და ბოლოს ცხვირის ღრუში და ცხვირის ნესტოებიდან.
კომპლექსური სისტემა
ფრინველთა სასუნთქი სისტემა შედგება დაწყვილებული ფილტვებისგან. ისინი შეიცავენ სტატიკურ სტრუქტურებს ზედაპირზე გაზის გაცვლისთვის. მხოლოდ საჰაერო ტომრები ფართოვდება და იკუმშება, რაც აიძულებს ჟანგბადს გადაადგილდეს უმოძრაო ფილტვებში. ჩასუნთქული ჰაერი სისტემაში რჩება ორი სრული ციკლის განმავლობაში, სანამ მთლიანად გამოიყენებს. ფრინველის სასუნთქი სისტემის რომელი ნაწილია პასუხისმგებელი გაზის გაცვლაზე? ამ მნიშვნელოვან როლს ფილტვები ასრულებენ. იქ გამოწურული ჰაერი იწყებს ორგანიზმიდან გამოსვლას ტრაქეის გავლით. პირველი ამოსუნთქვისას ნარჩენი აირები გადადის წინა ჰაერის პარკებში.
მათ არ შეუძლიათ მყისიერად დატოვება სხეულიდან, რადგან მეორე ამოსუნთქვისას სუფთა ჰაერი კვლავ შემოდის როგორც უკანა ჩანთებში, ასევე ფილტვებში. შემდეგ, მეორე ამოსუნთქვის დროს, პირველი ნაკადი ტრაქეის გავლით მიედინება და ახალი ჟანგბადი უკანა ტომრებიდან შედის ორგანოებში გაზის გაცვლისთვის. ფრინველთა სასუნთქი სისტემის სტრუქტურას აქვს სტრუქტურა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ შექმნათ სუფთა ჰაერის ცალმხრივი (ცალმხრივი) შემოდინება ფილტვებში მიმდინარე გაზის გაცვლის ზედაპირზე. გარდა ამისა, ეს ნაკადი იქ გადის როგორც ჩასუნთქვის, ისე ამოსუნთქვის დროს. შედეგად, ჟანგბადისა და ნახშირორჟანგის გაცვლა უწყვეტად მიმდინარეობს.
სისტემის ეფექტურობა
ფრინველთა სასუნთქი სისტემის თავისებურებები საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ სხეულის უჯრედებისთვის საჭირო ჟანგბადის რაოდენობა. დიდი უპირატესობა არის ბრონქების ცალმხრივი ბუნება და სტრუქტურა. აქ ჰაერის კაპილარების საერთო ზედაპირის ფართობი უფრო დიდია, ვიდრე, მაგალითად, ძუძუმწოვრებში. რაც უფრო მაღალია ეს მაჩვენებელი, მით მეტი ჟანგბადი და ნახშირორჟანგი ცირკულირებს სისხლში და ქსოვილებში, რაც უზრუნველყოფს უფრო ეფექტურ სუნთქვას.
საჰაერო პარკების სტრუქტურა და ანატომია
ფრინველს აქვს საჰაერო ავზების რამდენიმე კომპლექტი, მათ შორის კუდალური ვენტრალური და კუდის გულმკერდი. კრანილის შემადგენლობაში შედის საშვილოსნოს ყელის, კლავიკულური და კრანიალური გულმკერდის ტომრები. მათი შეკუმშვა ან გაფართოება ხდება მაშინ, როდესაც იცვლება სხეულის ის ნაწილი, რომელშიც ისინი მოთავსებულია. ღრუს ზომა კონტროლდება კუნთების მოძრაობით. ჰაერის ყველაზე დიდი კონტეინერი მდებარეობს პერიტონეუმის კედლის შიგნით და აკრავს მასში მდებარე ორგანოებს. აქტიურ მდგომარეობაში, მაგალითად, ფრენის დროს, ფრინველს მეტი ჟანგბადი სჭირდება. სხეულის ღრუების შეკუმშვისა და გაფართოების უნარი საშუალებას იძლევა არა მხოლოდ სწრაფად გადაიტანოს მეტი ჰაერი ფილტვებში, არამედ შეამსუბუქოს ბუმბულიანი არსების წონა.
ფრენის დროს, ფრთების სწრაფი მოძრაობა ქმნის ატმოსფერულ ნაკადს, რომელიც ავსებს საჰაერო ტომრებს. მუცლის კუნთები დიდწილად პასუხისმგებელნი არიან ამ პროცესზე დასვენების დროს. ფრინველების სასუნთქი სისტემა განსხვავდება როგორც სტრუქტურულად, ასევე ფუნქციურად ძუძუმწოვრებისგან.ფრინველებს აქვთ ფილტვები - გულმკერდის ღრუში ხერხემლის ორივე მხარეს ნეკნებს შორის ჩამოყალიბებული პატარა, კომპაქტური სპონგური სტრუქტურები. ამ ფრთიანი ორგანოების მკვრივი ქსოვილები იწონის იმდენს, როგორც სხეულის თანაბარი წონის ძუძუმწოვრებს, მაგრამ მოცულობის მხოლოდ ნახევარს იკავებს. ჯანმრთელ ადამიანებს აქვთ ღია ვარდისფერი ფილტვები.
სიმღერა
ფრინველების სასუნთქი სისტემის ფუნქციები არ შემოიფარგლება მხოლოდ სუნთქვით და სხეულის უჯრედების ჟანგბადით. ეს ასევე მოიცავს სიმღერას, რომლის მეშვეობითაც ხდება კომუნიკაცია ინდივიდებს შორის. სასტვენი არის ტრაქეის სიმაღლეზე მდებარე ვოკალური ორგანოს მიერ წარმოქმნილი ხმა. როგორც ძუძუმწოვრების ხორხის შემთხვევაში, ის წარმოიქმნება ორგანოში გამავალი ჰაერის ვიბრაციით. ეს თავისებური თვისება საშუალებას აძლევს ფრინველთა ზოგიერთ სახეობას წარმოქმნას უკიდურესად რთული ვოკალიზაცია, ადამიანის მეტყველების იმიტაციამდე. სიმღერის ზოგიერთ სახეობას შეუძლია მრავალი განსხვავებული ბგერის გამომუშავება.
სუნთქვის ციკლის ეტაპები
შესუნთქული ჰაერი გადის ორ რესპირაციულ ციკლს. მთლიანობაში, ისინი შედგება ოთხი ეტაპისგან. რამდენიმე ურთიერთდაკავშირებული საფეხურის სერია მაქსიმალურად ზრდის სუფთა ჰაერის კონტაქტს ფილტვების სასუნთქ ზედაპირთან. პროცესი შემდეგია:
- პირველ საფეხურზე ჩასუნთქული ჰაერის უმეტესობა პირველადი ბრონქების გავლით გადის უკანა ჰაერის წილებს.
- შესუნთქული ჟანგბადი უკანა ტომრებიდან ფილტვებში გადადის. სწორედ აქ ხდება გაზის გაცვლა.
- შემდეგ ჯერზე, როცა ჩიტი ჩაისუნთქავს, გაჯერებულიჟანგბადის ნაკადი გადადის ფილტვებიდან წინა ავზებში.
- მეორე ამოსუნთქვა უბიძგებს ნახშირორჟანგით გამდიდრებულ ჰაერს წინა ტომრებიდან ბრონქებისა და ტრაქეის მეშვეობით უკან ატმოსფეროში.
ჟანგბადის მაღალი მოთხოვნა
ფრენისთვის საჭირო მეტაბოლიზმის მაღალი სიჩქარის გამო, ჟანგბადზე ყოველთვის დიდი მოთხოვნაა. დეტალურად თუ გავითვალისწინებთ რა სახის რესპირატორული სისტემა აქვთ ფრინველებს, შეგვიძლია დავასკვნათ: მისი მოწყობილობის მახასიათებლები საკმაოდ ეხმარება ამ მოთხოვნილების დაკმაყოფილებას. მიუხედავად იმისა, რომ ფრინველებს აქვთ ფილტვები, ისინი ძირითადად ვენტილაციისთვის ეყრდნობიან საჰაერო ტომრებს, რომლებიც მათი სხეულის მთლიანი მოცულობის 15%-ს შეადგენს. ამავდროულად, მათ კედლებს არ აქვს კარგი სისხლით მომარაგება, ამიტომ ისინი არ თამაშობენ პირდაპირ როლს გაზის გაცვლაში. ისინი მოქმედებენ როგორც შუამავლები ჰაერის გადასაადგილებლად სასუნთქ სისტემაში.
ფრთიანებს არ აქვთ დიაფრაგმა. ამიტომ, სასუნთქი ორგანოების რეგულარული გაფართოებისა და შეკუმშვის ნაცვლად, როგორც ეს შეინიშნება ძუძუმწოვრებში, ფრინველებში აქტიური ფაზა არის ამოსუნთქვა, რომელიც მოითხოვს კუნთების შეკუმშვას. არსებობს სხვადასხვა თეორია იმის შესახებ, თუ როგორ სუნთქავენ ფრინველები. ბევრი მეცნიერი ჯერ კიდევ სწავლობს პროცესს. ფრინველებისა და ძუძუმწოვრების სასუნთქი სისტემის სტრუქტურული მახასიათებლები ყოველთვის არ ემთხვევა ერთმანეთს. ეს განსხვავებები საშუალებას აძლევს ჩვენს ფრთოსან ძმებს ჰქონდეთ საჭირო ადაპტაცია ფრენისა და სიმღერისთვის. ეს ასევე აუცილებელი ადაპტაციაა ყველა მფრინავი არსებისთვის მეტაბოლიზმის მაღალი მაჩვენებლის შესანარჩუნებლად.
