Антон Трошин. Біологія птахів
Серце у птахів четирехкамерное, великий і малий кола кровообігу повністю розділені. Маса серця у різних видів складає різний відсоток від маси тіла, при чому маса серця більше у птахів, в житті яких переважає політ і які "краще" літають, у менш "летючих" птахів маса серця менше. Так само зворотна пропорційність в масі серця у великих і дрібних птахів. Так маса серця чеглока становить 1,7% від маси тіла, боривітри - 1,2%, колібрі - 2,5%, синиці гаички - 1,5%, сороки - 0,09%. Кровообіг, як і інші процеси, у птахів дуже інтенсивне. Частота скорочень серця у будинкового горобця в спокої становить 460, а в польоті до 1000! У голуба - 136-600, у чайки - 130-650, у курячих - 128-340.
Дихальна система птахів, якщо не найдосконаліша, то найскладніша серед хребетних. У дихальних шляхах мертвий обсяг обмежується тільки трахеєю. а повітря рухається через легені тільки в одному напрямку, при чому повний цикл повітря робить за дві пари дихальних рухів (вдих-видих-вдих-видих), так зване подвійне дихання.
Дихальні шляхи птахів починаються з ніздрів, тривають в носову порожнину і верхню гортань, за гортанню слід трахея, довжина і кількість хрящових кілець в якій у різних птахів сильно варіюють, потім в місці розгалуження трахеї на два бронха знаходиться нижня гортань птахів (сірінкс), яка є основним голосовим апаратом птахів. Бронхи. увійшовши в легке, віддають вторинні бронхи, частково виходять за межі легкого і утворюють повітряні мішки, розташовані в різних частинах тіла птиці. Вторинні бронхи повідомляються між собою численними парабронхамі, обплетеними мережею кровоносних капілярів.
Повітряні мішки в кілька разів перевершують легкі за обсягом. Повітряні мішки розташовані між внутрішніми органами, між м'язами, під шкірою і повідомляються з деякими порожнинами кісток. Мішки не беруть участі в газообміні. вони виконують безліч функцій, серед яких найбільш важливі це забезпечення вентиляції легенів і тепловіддача.
Повітряні мішки - єдина ефективна система охолодження птахів. Перебуваючи в самих "гарячих місцях", між і навколо працюючих м'язів, в черевній порожнині і т.д. повітряні мішки наповнюються повітрям, що має температуру навколишнього середовища (а з огляду на високу температуру у птахів, яка у різних видів коливається від 38> до 43,5C. температура середовища в більшості випадків буде нижче), при цьому відбувається випаровування рідини із стінок мішків, що сприяє охолодження їх стінок, таким чином здійснюючи охолодження тіла. А в польоті, коли посилюється м'язова робота, а значить і теплопродукція, частішає і робота серця і посилюється зовнішнє дихання, посилення дихання буде сприяти інтенсивної тепловіддачі. Вони ж можуть бути і термоізолятора. запобігаючи теплообмін між тканинами, які вони поділяють, зокрема це внутрішні органи і покривні тканини.
Існує п'ять пар повітряних мішків і один непарний. Їх так само поділяють на передні і задні. Передні: шийні, межключічние і переднегрудной, задні: заднегрудние, черевні і межключічний (непарний). Задні мішки більше передніх.
Основна особливість дихання птахів - легкі, що не підлягають розтягуванню, укладені в жорстку грудну клітку, яка не змінює свого об'єму. Тому легкі продуваються повітрям через систему бронхів, а рух повітря забезпечується зміною обсягу дихальних мішків.
Повітря при вдиху по трахеї і первинним бронхах потрапляє переважно в задні мішки, при видиху просувається в легені. При другому вдиху повітря з легенів потрапляє в передні мішки, при другому видиху виходить назовні.
Примітно, що в дихальних шляхах птахів не виявлено ніяких клапанів, так що все химерні руху повітря відбуваються за законами гідродинаміки.
Інтенсивності газообміну сприяє наявність противоточной системи кровообігу в легенях птахів, тобто кров і повітря рухаються в протилежних напрямках, на зустріч один одному. Через це "свіжіші" порції повітря контактують з "більш артеріальної" кров'ю, що забезпечує ефективний газообмін.
Птахи з 1 літра повітря витягують 40 мл кисню (ссавці - 30 мл), при цьому напруженість кисню в артеріальною крові більше, а двоокису вуглецю менше, ніж в повітрі, що видихається!
Спробуємо схематично показати, як же протівоточная система забезпечує такий чудовий газообмін.
Мал. 7. Газообмін у птахів
Зверху - парабронх, знизу - капіляр, напрямок струму повітря і крові вказані стрілками. Червоними і синіми гуртками позначені соответствено: кисень і вуглекислота. При контакті повітря і крові через аерогематичний бар'єр концентрації кисню в повітрі і в крові прагнуть вирівняти. Те ж стосується і вуглекислоти. Зверніть особливу увагу на різницю між результатами газообміну - повітрям, що видихається і артеріальною кров'ю. Про цю різницю співвідношень газів говорилося раніше. Частота дихальних рухів, як і частота серцевих скорочень, тим більше, чим менше маса птиці. У качки крижня в спокої - 10-16, у дрібних горобиних - 60-100 дих.двіж. / Хв.
Газообмін у інших ссавців
Мал. 8. Газообмін у ссавців
Тут схематично зображено альвеола легкого і капіляр. Напрямок струму крові, а так само повітря при вдиху (зліва) і видиху (праворуч) показано стрілками.
Знову ж таки, при контакті повітря і крові через аерогематичний бар'єр концентрації кисню, так само як і вуглекислоти. в повітрі і в крові прагнуть вирівняти. Однак контакт з повітрям відбувається тільки один раз і концентрації газів в артеріальній крові і в повітрі, що видихається рівні.
Це наочна схема, хоча і вельми грубо ілюструє механізм газообміну. Зокрема, зі схеми можна зробити висновок, ніби при вдиху в альвеолах виявляється відразу вдихаємо повітря, що зовсім не так (повітря в альвеолах взагалі не рухається, відбувається тільки дифузія газів між вдихуваним і альвеолярним повітрям).