Mfumo wa upumuaji wa ndege ni wa kipekee. Katika ndege, mikondo ya hewa huenda tu katika mwelekeo mmoja, ambayo sio tabia ya wanyama wengine wa uti wa mgongo. Unawezaje kuvuta pumzi na kutolea nje kupitia trachea moja? Suluhisho ni mchanganyiko wa ajabu wa vipengele vya kipekee vya anatomia na uendeshaji wa mtiririko wa anga. Makala ya mfumo wa kupumua wa ndege huamua taratibu ngumu za mifuko ya hewa. Hawapo katika mamalia.
Mfumo wa upumuaji wa ndege: mchoro
Mchakato wa wanyama wenye mabawa ni tofauti kwa kiasi fulani kuliko mamalia. Mbali na mapafu, pia wana mifuko ya hewa. Kulingana na aina, mfumo wa kupumua wa ndege unaweza kujumuisha lobes saba au tisa, ambazo zinaweza kufikia humerus na femur, vertebrae, na hata fuvu. Kutokana na ukosefu wa diaphragm, hewa huhamishwa kwa kubadilisha shinikizo kwenye mifuko ya hewa kwa msaada wa misuli ya pectoral. Hii inajenga shinikizo hasi katika vanes, na kulazimisha hewa ndani ya mfumo wa kupumua. Vitendo kama hivyo sio vya kupita kiasi. Zinahitaji mikazo fulani ya misuli ili kuongeza shinikizo kwenye mifuko ya hewa na kusukuma hewa nje.
Muundo wa mfumo wa upumuaji wa ndege unahusisha kuinua sternum wakati wa mchakato. Mapafu ya manyoya hayapanui au kusinyaa kama viungo vya mamalia. Katika wanyama, ubadilishanaji wa oksijeni na dioksidi kaboni hufanyika katika mifuko ya microscopic inayoitwa alveoli. Katika jamaa wenye mabawa, kubadilishana gesi hufanyika katika kuta za zilizopo za microscopic zinazoitwa capillaries za hewa. Viungo vya kupumua vya ndege hufanya kazi kwa ufanisi zaidi kuliko wale wa mamalia. Wana uwezo wa kubeba oksijeni zaidi kwa kila pumzi. Ikilinganishwa na wanyama wa uzani sawa, kuna viwango vya kupumua polepole.
Ndege hupumua vipi?
Ndege wana seti tatu tofauti za viungo vya upumuaji. Hizi ni mifuko ya hewa ya mbele, mapafu na mifuko ya hewa ya nyuma. Wakati wa pumzi ya kwanza, oksijeni hupita kupitia pua kwenye makutano kati ya juu ya mdomo na kichwa. Hapa ni joto, unyevu na kuchujwa. Tishu zenye nyama zinazowazunguka huitwa cere katika baadhi ya spishi. Kisha mtiririko huingia kwenye cavity ya pua. Hewa iliyopuliziwa husafiri chini zaidi kwenye trachea, au bomba la upepo, ambalo hugawanyika katika bronchi mbili. Kisha hujikita katika njia nyingi katika kila pafu.
Nyingi ya tishu za kiungo hiki ni takriban 1800 ndogo zinazopakana na tertiary bronchi. Wanaongoza kwa capillaries ndogo za hewa zinazoingiliana na mishipa ya damu, ambapo kubadilishana gesi hufanyika. Mtiririko wa hewa hauendi moja kwa moja kwenye mapafu. Badala yake, inafuata kwenye mifuko ya caudal. Kiasi kidogo hupitia muundo wa mkia kupitia bronchi,ambayo, kwa upande wake, imegawanywa katika capillaries ndogo kwa kipenyo. Ndege anapovuta pumzi kwa mara ya pili, oksijeni husogea kwenye vifuko vya hewa ya fuvu na kurudi nje kupitia fistula hadi kwenye trachea kupitia larynx. Na hatimaye kupitia tundu la pua na kutoka puani.
Mfumo tata
Mfumo wa upumuaji wa ndege unajumuisha mapafu yaliyooanishwa. Zina miundo ya tuli juu ya uso kwa kubadilishana gesi. Mifuko ya hewa pekee hupanuka na kusinyaa, hivyo kulazimisha oksijeni kupita kwenye mapafu yasiyohamishika. Hewa iliyopuliziwa inabaki kwenye mfumo kwa mizunguko miwili kamili kabla haijatumika kabisa. Ni sehemu gani ya mfumo wa upumuaji wa ndege inawajibika kwa kubadilishana gesi? Mapafu huchukua jukumu hili muhimu. Hewa iliyochoka hapo huanza kuondoka kwenye mwili kupitia trachea. Wakati wa pumzi ya kwanza, gesi taka hupita kwenye mifuko ya hewa ya mbele.
Hawawezi kuondoka kwenye mwili mara moja, kwa sababu wakati wa pumzi ya pili, hewa safi huingia tena kwenye mifuko ya nyuma na mapafu. Kisha, wakati wa kuvuta pumzi ya pili, mtiririko wa kwanza unatoka kupitia trachea, na oksijeni safi kutoka kwa mifuko ya nyuma huingia kwenye viungo vya kubadilishana gesi. Muundo wa mfumo wa kupumua wa ndege una muundo unaokuwezesha kuunda uingizaji wa unidirectional (upande mmoja) wa hewa safi juu ya uso wa kubadilishana gesi inayoendelea kwenye mapafu. Kwa kuongeza, mtiririko huu hupita pale wakati wa kuvuta pumzi na kuvuta pumzi. Kwa sababu hiyo, ubadilishanaji wa oksijeni na kaboni dioksidi unafanywa mfululizo.
Ufanisi wa mfumo
Sifa za mfumo wa upumuaji wa ndege hukuruhusu kupata kiasi cha oksijeni kinachohitajika kwa seli za mwili. Faida kubwa ni asili ya unidirectional na muundo wa bronchi. Hapa, capillaries ya hewa ina eneo kubwa zaidi la uso kuliko, kwa mfano, katika mamalia. Kadiri takwimu hii inavyoongezeka, ndivyo oksijeni na kaboni dioksidi inavyoweza kuzunguka katika damu na tishu, jambo ambalo huhakikisha kupumua kwa ufanisi zaidi.
Muundo na anatomy ya mifuko ya hewa
Ndege ana seti kadhaa za tanki za hewa, ikiwa ni pamoja na sehemu ya ndani ya tumbo na kifua cha kifua. Muundo wa fuvu ni pamoja na mifuko ya kizazi, clavicular na cranial thoracic. Kupunguza au upanuzi wao hutokea wakati sehemu ya mwili ambayo huwekwa inabadilika. Ukubwa wa cavity unadhibitiwa na harakati za misuli. Chombo kikubwa zaidi cha hewa iko ndani ya ukuta wa peritoneum na huzunguka viungo vilivyomo ndani yake. Katika hali ya kazi, kwa mfano wakati wa kukimbia, ndege inahitaji oksijeni zaidi. Uwezo wa kubana na kupanua mashimo ya mwili hauruhusu tu kuendesha hewa zaidi kwa haraka kupitia mapafu, lakini pia kupunguza uzito wa kiumbe mwenye manyoya.
Wakati wa kuruka, msogeo wa haraka wa mbawa huunda mtiririko wa angahewa unaojaza mifuko ya hewa. Misuli ya tumbo kwa kiasi kikubwa inawajibika kwa mchakato wakati wa kupumzika. Mfumo wa kupumua wa ndege hutofautiana kimuundo na kiutendaji na ule wa mamalia. Ndege wana mapafu - miundo midogo midogo ya sponji inayoundwa kati ya mbavu pande zote za mgongo kwenye patiti la kifua. Tishu zenye uzani wa viungo hivi vyenye mabawa ni sawa na zile za mamalia wa uzani sawa wa mwili, lakini huchukua nusu ya ujazo tu. Watu wenye afya nzuri huwa na mapafu mepesi ya waridi.
Kuimba
Utendaji wa mfumo wa upumuaji wa ndege haukomei kwenye kupumua na kusambaza oksijeni kwa seli za mwili. Hii pia inajumuisha kuimba, kwa njia ambayo mawasiliano hutokea kati ya watu binafsi. Kupiga miluzi ni sauti inayotolewa na kiungo cha sauti kilicho chini ya kimo cha trachea. Kama ilivyo kwa larynx ya mamalia, hutolewa na mtetemo wa hewa inayopita kupitia chombo. Sifa hii ya kipekee inaruhusu aina fulani za ndege kutoa sauti ngumu sana, hadi kuiga usemi wa wanadamu. Baadhi ya aina za nyimbo zinaweza kutoa sauti nyingi tofauti.
Hatua za mizunguko ya kupumua
Hewa iliyovutwa hupitia mizunguko miwili ya upumuaji. Kwa jumla, zinajumuisha hatua nne. Msururu wa hatua kadhaa zinazohusiana huongeza mawasiliano ya hewa safi na uso wa kupumua wa mapafu. Mchakato ni kama ifuatavyo:
- Hewa nyingi inayovutwa wakati wa hatua ya kwanza hupitia bronchi ya msingi hadi kwenye tundu za nyuma za hewa.
- Oksijeni iliyovutwa hutoka kwenye mifuko ya nyuma hadi kwenye mapafu. Hapa ndipo kubadilishana gesi hufanyika.
- Wakati ujao ndege anavuta pumzi, ameshibamtiririko wa oksijeni husogea kutoka kwenye mapafu hadi kwenye matangi ya mbele.
- Mvuto wa pili husukuma hewa iliyorutubishwa na kaboni dioksidi kutoka kwenye vifuko vya mbele kupitia bronchi na trachea kurudi kwenye angahewa.
Mahitaji ya juu ya oksijeni
Kwa sababu ya kasi ya juu ya kimetaboliki inayohitajika kwa safari ya ndege, daima kuna hitaji kubwa la oksijeni. Kuzingatia kwa undani ni aina gani ya ndege ya mfumo wa kupumua, tunaweza kuhitimisha: vipengele vya kifaa chake husaidia kabisa kukidhi haja hii. Ingawa ndege wana mapafu, mara nyingi hutegemea mifuko ya hewa kwa uingizaji hewa, ambayo hufanya 15% ya jumla ya kiasi cha miili yao. Wakati huo huo, kuta zao hazina damu nzuri, kwa hiyo hawana jukumu la moja kwa moja katika kubadilishana gesi. Hufanya kazi kama vipatanishi vya kusogeza hewa kupitia mfumo wa upumuaji.
Zile zenye mabawa hazina diaphragm. Kwa hivyo, badala ya upanuzi wa kawaida na kusinyaa kwa viungo vya kupumua, kama inavyoonekana kwa mamalia, awamu ya kazi katika ndege ni kumalizika kwa muda, ambayo inahitaji mkazo wa misuli. Kuna nadharia mbalimbali kuhusu jinsi ndege wanavyopumua. Wanasayansi wengi bado wanasoma mchakato huo. Vipengele vya muundo wa mfumo wa kupumua wa ndege na mamalia sio sanjari kila wakati. Tofauti hizi huruhusu ndugu zetu wenye mabawa kuwa na marekebisho muhimu kwa kuruka na kuimba. Pia ni marekebisho muhimu ili kudumisha kiwango cha juu cha kimetaboliki kwa viumbe vyote vinavyoruka.
