UKŁAD ODDECHOWY PTAKÓW

Płuca ptaka są anatomicznie wyjątkowe spośród wszystkich kręgowców. 10 specjalnych worków powietrznych łączy się z płucami. Wciskają się one między narządy wewnętrzne, a także wchodzą między mięśnie i pod skórę, oraz wnikają nawet do wnętrza pneumatycznych kości. Worki te powiększają wewnętrzne przestrzenie ciała ptaka i obniżają jego ciężar właściwy. Działają, jak bogate w tlen miechy umożliwiające stały przepływ świeżego powietrza. Prawdopodobnie są również rezonatorami podczas ptasiego śpiewu.

Płuca są stosunkowo małe, bogate w naczynia krwionośne i posiadają wielką powierzchnię wewnętrzną. Takie rozwiązanie umożliwia kontakt krwi z tlenem na wielkiej przestrzeni i szybką wymianę gazową. System rureczek przebiegających przez płuca sprawia, że powietrze przepływa przez nie stale. Są to oskrzeliki wdechowe i wydechowe.

Tlen z powietrza styka się z krwią poprzez płuca dwukrotnie: - unoszenie skrzydeł /wdech/, - ich opuszczanie /wydech/. Jest to system podwójnego oddychania tak niezwykłego i charakterystycznego dla ptaków. Dlatego mogą one bardzo długo latać nie okazując zadyszki, jak np. ssaki.

Cały system oddechowy jest również regulatorem ciepła. Ptaki, podobnie jak psy nie mają gruczołów potowych i nie pocą się. Do pozbycia się nadmiaru ciepła w upalne dni wystarczy im nawet normalne oddychanie, a tym bardziej ziajanie. Dzieje się tak, bo drogi oddechowe są wyłożone na całej długości wilgotną błoną śluzową i wyparowuje z nich dużo wody.

Płuca ptaków są stosunkowo małe, elastyczne i silnie unaczynione. Przeponę tworzy delikatna blaszka ścięgnista. Są pozbawione opłucnej i mocno wciśnięte w przestrzenie międzyżebrowe. Z żebrami zespala je tkanka łączna. Na grzbietowej stronie znajdują się odciski żeber. Oskrzela wchodzą w płuca na granicy przedniej i środkowej części płuc od spodu. Tutaj tracą pierścienie i przybierają postać kanału. Stają się oskrzelem głównym. Tam, gdzie oskrzele główne wychodzi z płuc jest wąski otwór z pierścieniem chrzęstnym i prowadzi on do worka powietrznego brzusznego. Oskrzela odgałęziające się od pnia głównego dzielimy na dwie grupy:

1. oskrzela grzbietowe wdechowe skierowane do górnej części płuc

2. oskrzela brzuszne wydechowe znajdujące się w dolnych partiach płuc

Wewnętrzna ściana oskrzela głównego jest przebita różnymi otworami. Przednie wiodą do oskrzeli brzusznych (wydechowych). Tylne zaś prowadzą do oskrzeli grzbietowych, wdechowych w swej funkcji. Ich liczba wynosi od 6-12 w zależności od gatunku ptaka. Poza tym znajdują się tu duże ilości drobniutki otworów łączących pień główny z cieniutkimi oskrzelikami drążącymi całe płuca.

Oskrzela brzuszne i grzbietowe łączą się ze sobą za pomocą drobniutkich oskrzelików. Są one ułożone, jak piszczałki w organach: równolegle z przebiegiem z dołu do góry. Oskrzela grzbietowe po wyjściu z pnia głównego kierują się do górnej powierzchni płuc, tu zaginają się do przodu i rozgałęziają na parabronchia. One zaś przebiegają dalej pod wierzchnią stroną płuc, a przy jej krawędzi zaginają się po raz drugi, tym razem w dół i łączą się z oskrzelami brzusznymi. Parabronchia mają podobną budowę do oskrzelików: tworzą je na zewnątrz włókna elastyczne. Wewnątrz znajdują się włókna mięsni gładkich ułożonych w pierścienie. Między tymi pierścieniami występują liczne otworki prowadzące do mikroskopijnych rureczek, tzn. kapilarów powietrznych (5-10 mikronów średnicy). Rozchodzą się one promieniście na zewnątrz oskrzelików. Kapilary wraz z włosowatymi naczyniami żylnymi zwiększają grubość ścian oskrzelików i upodabniają je do plastra miodu w ulu. To jest miąższ płuc, gdzie odbywa się wymiana gazowa. (c.d.n.)

budowa oskrzelika

1 - kapilary powietrzne; 2 - granica oskrzelika; oskrzeliki gęsi w przekroju poprzecznym. Po lewej stronie tętnice nastrzykane, po prawej przestrzenie powietrzne;

rozmieszczenie oskrzelików;

A - przekrój wzdłużny płuca; B - przekrój poprzeczny płuca;

1 - oskrzele główne; 2 - oskrzele tylne (bronchus caudalis); 3 - oskrzele szyjne; 4 - oskrzele obojczykowe; 5 - bronchus claviculo-dorsalis; 6 - bronchus diaphragmaticum anterior; 7 - oskrzela grzbietowe? (bronchia dorsales); 8 - gałązki bronchia dorsales 9 - oskrzele boczne; 10 - oskrzeliki (piszczałki płucne); 11 - bronchus medialis; 12 - otwór oskrzela do worka powietrznego; 13 - rozszerzenie oskrzela głównego;

widok od strony brzusznej płuca

1 - otwór worka powietrznego piersiowego; 2 - oskrzele główne; 3,4,5 - oskrzela wtórne; 6 - otwór worka powietrznego brzusznego; 7 - arteria pulmonaris wchodząca do płuc; 8 - otwór worka piersiowego tylnego; 9 - vena pulmonaris wychodząca z płuc; 10 - otwór worka powietrznego obojczykowego; 11 - otwór worka powietrznego szyjnego; 12 - krtań dolna; 13 - tchawica;

Jednym z charakterystycznych i niezwykłych elementów ptasiej anatomii jest układ oddechowy wspomagany przez worki powietrzne. Te wielkie, półprzezroczyste pęcherze zbudowane z nadzwyczaj cienkiej błonki dzielącej się na dwie warstwy: wewnętrzną stanowiącą dalszą część błony śluzowej oskrzeli i zewnętrzną błonę surowiczą. Są one ubogo unaczynione i unerwione, a naczynia krwionośne nie mają nic wspólnego z krwioobiegiem płuc. Pełnią one przede wszystkim rolę rezerwuarów powietrza czyniąc proces oddychania bardziej wydajnym. Worki powietrzne, połączone są z oskrzelami. Posiadają liczne uchyłki, które wciskają się między narządy wewnętrzne dając im izolację termiczną i osłaniając przed urazami mechanicznymi, a także wnikają w kości czyniąc je pneumatycznymi. Worki powietrzne są połączone z tchawicą, a można to łatwo sprawdzić. U martwego ptaka worki się zapadają, a można je „napompować” wprowadzając powietrze właśnie do tchawicy.

U ptaków występują 4 worki parzyste i jeden nieparzysty stanowiąc ok 80% objętości oddechowej układu oddechowego.

1. worek obojczykowy jest nieparzysty i sięga od obojczyka aż po serce. Graniczy z tchawicą, przełykiem oraz z boków z workami piersiowymi przednimi, z kośćmi kruczymi i żebrami a także z przednią częścią mostka. Posiada 3 komory: środkową, dwie boczne i liczne uchyłki.

Komora środkowa:

• uchyłek podsercowy leży między mostkiem i sercem;

• uchyłek nadsercowy znajduje się ponad sercem;

• uchyłek położony między przełykiem i tchawicą;

Komory boczne:

• uchyłki żebrowe leżą między żebrami mostkowymi i sercem, pneumatyzują mostek i żebra;

• uchyłek podłopatkowy wchodzi głęboko między kość kruczą i łopatkę oraz między kręgosłup i pierwsze żebra. Pneumatyzuje kość kruczą i łopatkę;

• uchyłek pachowy sięga między mięśnie barku i ramienia i pneumatyzuje kość ramieniową;

• uchyłek ponadramieniowy otacza główkę kości ramieniowej, a jego dodatkowe uchyłki wciskają się między mięśnie ramienia;

• uchyłek mostkowy obejmuje przednią część mostka;

2. worki szyjne stanowią przedłużenie lewego i prawego oskrzela szyjnego brzusznego. Sięgają do wpustu klatki piersiowej. Leżą w sferze grzbietowej przełyku i tchawicy. Swoje wypustki wpuszczają między mięśnie karku i szyi. Z przodu /w stronę głowy/ obydwa worki szyjne zmieniają się w długie wypustki i jako przewody pneumatyzują kręgi szyjne. Przewody te dają początek kończącym się ślepo uchyłkom nadkręgowym, które okrywają powierzchnie stawowe kręgów. „Rozrastają się” one najbardziej w części środkowej szyi i ograniczają ruchowo ten odcinek kręgosłupa.

Z kolei z tyłu na końcach worków szyjnych znajdują się cienkie przewody wchodzące do kanału kręgowego przez otwory międzykręgowe pierwszego kręgu piersiowego. W kanale kręgowym przewody łączą się w jeden wspólny uchyłek sięgający do ostatniego kręgu piersiowego. Uchyłek ten daje początek mniejszym rozgałęzieniom pneumatyzującym kręgi piersiowe i żebra.

3. worki piersiowe przednie nie posiadają żadnych uchyłków, nie łączą się z innymi workami powietrznymi i są również parzyste. Przedłużają oskrzela brzuszne tylne, leżą po bokach serca. Są ostatnimi po workach obojczykowych i szyjnych o funkcji wydechowej.

4. worki piersiowe tylne jako pierwsze mają funkcję wdechową. Parzyste, mają tzw. saccobronchii przez które gromadzą w workach świeże powietrze bezpośrednio w czasie wdechu, oddając je do płuc w czasie wydechu w celu dokonania wymiany gazowej i nasycenia krwi tlenem (tzw. podwójne oddychanie ptaka o czym mowa będzie jeszcze poniżej).

Większy z worków, piersiowy tylny lewy, osłania żołądek sięgając dalej w tył ciała od worka prawego. Obydwa zaś chronią wątrobę i jelita przylegając zarazem dość ściśle do worków brzusznych;

5. worki brzuszne jako najpotężniejsze z wszystkich worków powietrznych są przedłużeniem oskrzeli głównych i zaczynają się w miejscu, gdzie te oskrzela wychodzą z płuc. Worki brzuszne są również parzyste z tym, że lewy worek jest mniejszy. Posiadają dwa uchyłki:

• uchyłki miednicze przylegają do kręgów lędźwiowych, a ich wypustki pneumatyzują kręgi krzyżowe, lędźwiowe i elementy kostne miednicy;

• uchyłki biodrowe otulają staw biodrowy. Wypustki i uchyłki wtórne wnikają do kości udowej od samej główki pneumatyzując tę kość. Ograniczają także zakres ruchów uda w obrębie stawu biodrowego;

Znaczenie worków powietrznych:

1. służą one przede wszystkim do gromadzenia dużej ilości powietrza opływającego płuca również w czasie wydechu co umożliwia ptakowi sprostanie tak wielkiemu wysiłkowi, jakim jest lot (tzw. system podwójnego oddychania – podrozdział: „fizjologia oddychania”);

2. zmniejszanie ciężaru właściwego za pomocą uchyłków o czym była mowa wyżej;

3. termoregulacja organizmu – świeże powietrze (chłodne) napływające do worków działa podobnie, jak chłodnica w samochodzie odprowadzając nadmiar ciepła z organizmu ptaka. Zastępuje tym samym gruczoły potowe. Z drugiej strony powietrze już zgromadzone w workach jest ogrzane i dzięki temu stanowi izolację termiczną w organizmie nie dopuszczając do utraty ciepła.

4. mają one udział również w … śpiewie ptaków wzmacniając wydawany przez ptaka głos. Tę funkcję rezonatora spełnia przede wszystkim worek obojczykowy, który otacza krtań dolną (pełni ona rolę narządu głosu; znajduje się tam, gdzie rozgałęzia się tchawica);

5. worki powietrzne wpływają nawet na położenie środka ciężkości, a więc są po części regulatorem równowagi;

”MECHANIZM ODDYCHANIA”

Fenomenem ptaków oprócz oczywiście umiejętności latania jest tzw. podwójne oddychanie. W czasie lotu działa to w ten sposób:

Podczas wdechu powietrze dostaje się niezależnie do:

1. płuc

2. dwóch tylnych worków – brzusznych i piersiowych tylnych, gdzie nagromadzone i świeże w tlen czeka na wydech;

A w czasie wydechu do „akcji” włączają się właśnie te dwa worki. Świeżutkie powietrze jest wówczas z nich tłoczone do tylnych i bocznych części płuc, a więc płuca w tych miejscach są ponownie zaopatrywane w tlen i to w czasie wydechu. Mówiąc najkrócej nawet w trakcie wydychania ptak „oddycha !!”. Przepompowywanie świeżego powietrza z tylnych worków odbywa się przez saccobronchia istniejące w workach piersiowych tylnych. W/g teorii Brandesa (1924) z kolei do środkowych i przednich części płuc jak i przednich worków powietrznych (obojczykowego, szyjnego i piersiowego przedniego) powietrze dopływa poprzez oskrzela grzbietowe. A więc to tylne i boczne części płuc są przede wszystkim stale zaopatrywane w świeże powietrze, a tym samym tlen (podwójne oddychanie). Dzięki takiemu systemowi oddychania zużycie tlenu jest całkowite, a zmęczenie lecącego ptaka minimalne, bo płuca (szczególnie okolice boczne i środkowe) mają zawsze świeże i bogate w tlen powietrze. Żadna inna grupa zwierząt nie ma „takiej kondycji”.

Odpoczywający ptak oddycha podobnie jak człowiek, czyli przy wdechu powiększa się nieznacznie objętość klatki piersiowej, a przy wydechu maleje.

Ułożenie worków powietrznych

U góry ptak mający tylko stare płuco, u dołu także nowe płuco; np - nowe płuco; sp - stare płuco; tch - tchawica; wb - worek brzuszny; wm - worek międzyobojczykowy; ws - worek szyjny; wtp - worek tułowiowy (piersiowy) przedni; wtt - worek tułowiowy (piersiowy) tylny; (według Dunckera z książki "Anatomia porównawcza kręgowców" pod red. HENRYKA SZARSKIEGO).

http://www.jezioro.com.pl/fauna/systematyka.html?id=2238

Źródło: R.J. Wojtusiak, B.Ferens „Ornitologia ogólna; ptak, jego budowa i życie”