Подушка безпеки (птах) - біологія
Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?
Антибіотики від бактерій
Міграція клітин: нещодавно виявлена функція відомого білка
Молекулярний компас для вирівнювання клітин
Від чого листя старіє восени
Демократичність грифа-цесарки
Середовище Екембо: Люди також жили на відкритих ландшафтах
| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво
Сорт пшениці був створений шляхом схрещування дикорослих трав
Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?
Подушка безпеки (птах)
Повітряні мішки (Sacci pneumatici) птахів - це тонкостінні відростки легенів, які, як сильфон, ведуть повітря через легені. Однак в них ніякого газообміну не відбувається. Вони являють собою тонкі вафельні мішки з прозорою стінкою. На додаток до своєї функції як «двигуна дихання», вони також беруть участь у тренуванні голосу. Високочастотні видихи (видихи) генеруються в голосовій голові (Сиринкс) модулюється під спів птахів. Третя важлива функція повітряних мішків - участь у терморегуляції за рахунок виділення тепла шляхом випаровування.
будівництво
Більшість повітряних мішків покриті моношаром плоского епітелію. У деяких випадках також з’являються кубічні та високопризматичні клітини миготливого епітелію. У її стінку вбудовані еластичні волокна і гладкі м’язи. Він також містить окремі нервові волокна, деякі з яких описані як такі, що походять від блукаючого нерва у деяких птахів, але функція яких ще не відома.
Класифікація повітряних мішків
Повітряні мішечки створюються дуже рано в ембріоні під час розвитку. У курей вони розвиваються на 5 і 6 день ембріона, одночасно з розвитком легенів, але до формування вторинних бронхів. На 10-й день повітряні мішки вже повністю розвинені, а згодом лише демонструють збільшення в розмірах.
Шість пар повітряних мішків створюються в зародку, з яких дві пари зливаються майже у всіх птахів (за винятком великого чубатого) у подальшому розвитку, утворюючи рівномірний ключичний повітряний мішок. В індичці створено лише 5 пар повітряних мішків.
Ліва і права Горловий повітряний мішок (Шийний сакус) лежить уздовж шийного відділу хребта і має опуклості (дивертикули) всередині і зовні шийних хребців. У курчат обидва шийні повітряні мішки зливаються, утворюючи головну серединну камеру. У великого чубатка немає повітряних мішків.
Спочатку складався з двох пар Ключиця повітряний мішок (Ключично-сакусовий) зливає медіану у птахів, за винятком великої чубатої поганки, до непарного мішка. Дивертикули походять від нього всередині і зовні грудної клітки. Останні також поширюються на кістки плечового поясу та плечової кістки. Таким чином, ці кістки наповнюються повітрям (пневматизуються) у птахів. Плечова кістка у страуса не пневматизована. Функціональне значення цієї пневматизації ще остаточно не з’ясовано.
передні грудні повітряні мішки (Sacci thoracici craniales) лежать між двома сполучнотканинними мембранами (Перегородка горизонтальна і похила рідина) у грудній клітці і охоплюють серце та залозистий шлунок (Провентрикулус). У співочих птахів вони зливаються з рівномірним ключичним повітряним мішком.
задні подушки грудної клітки (Sacci thoracici caudales) лежать безпосередньо на стінці тіла і розташовані позаду передніх грудних повітряних мішків. У індиків немає (і вони також не створюються в ембріональному стані), у курей лише невеликі задні мішечки. У лелек вони розділені так, що у них є 4 задні подушечки на грудях.
Черевні повітряні мішки (Сакчі черевної) лежать як тонкі балони між кишковими петлями, а також пневматизують тазовий пояс. У папуг, страусів та воробців повітряні мішки порівняно невеликі.
У птахів максимум 12 повітряних мішків, але внаслідок злиття чотирьох ключичних повітряних мішків, як правило, лише 9. Видоспецифічна кількість варіюється від 7 до 11.
Кількість повітряних мішків у деяких птахів
Системи подушок безпеки
Функціонально існує дві різні системи подушок безпеки:
черепно-мозкова система повітряних мішків складається з шийного, ключичного та двох передніх грудних повітряних мішків. Вони провітрюються через так звані посередньовентральні вторинні бронхи (гілки головних бронхів, спрямовані до середини та донизу) і зазвичай активні лише при посиленому диханні.
система каудального повітряного мішка складається із задніх грудних та черевних повітряних мішків. Вони з'єднані через латеровентральний вторинний бронх або безпосередньо з головним бронхом.
Механіка дихання у птахів
Дихання птахів принципово відрізняється від дихання ссавців. Хоча тут є м’язи для вдиху (вдиху) та видиху (видиху), вони не впливають на легені, оскільки у птахів вони нерухомо зросли в грудях і не можуть змінити об’єм. Діафрагма також не розвинена у птахів.
Найважливішими м’язами натхнення є м’язи ребра (Апендикокостальні м’язи). Їх скорочення призводить до розширення грудної клітки. Рух грудної клітини вниз також суттєво сприяє цьому процесу. Це призводить до негативного тиску в порожнині тіла і, отже, до розширення повітряних мішків, завдяки чому повітря всмоктується через легені. Найважливішими м’язами видиху є м’язи живота, які стискають порожнину тіла і таким чином витісняють повітря з повітряних мішків.
принцип повітряного потоку
І на вдиху, і на видиху повітря тече ззаду вперед через парабронхію легенів.
Дихання в спокої (рис. А)
При диханні в спокої, як правило, активна лише система задніх подушок безпеки. Від двох задніх пар повітряних подушок повітря транспортується через частину легенів (т. Зв Неопульмо), трохи свіжого повітря також потрапляє в ці повітряні мішки. Це означає, що в кінці вдиху в задніх мішках повітря є змішане повітря з досі корисною часткою кисню. Під час видиху це змішане повітря знову проходить через легені і, отже, використовується набагато ефективніше, ніж у ссавців із їх сліпими дихальними шляхами і відповідно високим мертвим простором.
Ця ефективна система також компенсує великий обсяг трахеї у птахів, який довший, товщі і приблизно в 4,5 рази більше мертвого простору порівняно з ссавцями.
Примусове дихання (рис. Б)
При посиленому диханні система переднього повітряного мішка додається до нормального дихання. Він засмоктує свіже повітря через решту легенів (так званий Палеопульмо). Використовуване повітря в цій системі подушок безпеки потрапляє прямо в дихальну трубу, коли ви видихаєте повітря, і знову не пропускається через легені.
Видові особливості в механіці дихання
У видів птахів без неопульмо (наприклад, пінгвінів) у задні повітряні мішки потрапляє лише свіже повітря; вони використовують передню систему при вдиху та задню систему при видиху. Неопульмо слабо розвинений у лелек.
Наслідки від механіки дихання
При утриманні та маніпулюванні птахами слід дотримуватися складної механіки дихання. Беручи його в руки, слід подбати про те, щоб рух грудей не був занадто обмежений. Якщо птахів покласти на спину, навантаження на інші органи заважає розвитку черевних повітряних мішків, а сила тяжіння м’яза грудної клітини заважає грудній клітці, так що може швидко виникнути задишка або навіть задуха.
Еволюційне походження системи подушок безпеки та механіка дихання у птахів
У численних представників тероподів було продемонстровано птахоподібну групу динозаврів, хребців та ребер із пневматичними отворами, порівнянними з нещодавніми птахами, як це було у первісних птахів Археоптерикс. Вони вказують, що навіть у предків птахів певні кістки були заповнені мішечками (дивертикулами) системи повітряних мішків (тобто пневматизованими). У архозаврів, недавніми нащадками яких є крокодили та птахи, крім тероподів, які вважаються передбачуваною батьківською групою птахів, інші групи (птерозаври та зауроподи) мали пневматизовані кістки, так що деякі палеонтологи припускають, що це система подушок безпеки не тільки первісна характеристика птахів, але й набагато більшої та старшої групи, так званих орнітодірів.
Те, наскільки функція дихальної системи у птахів і тероподів була подібною, є суперечливим: О’Коннор та Классенс (2005) пропонують форму перфузійного дихання, подібну до дихання птахів для тероподів. Вони показали добре збережений викопний зразок примітивного роду тероподів Majungatholus пневматичні отвори в шийних, грудних та тазових хребцях.
Той факт, що нервові дуги грудних хребців 12 і 13 мають особливо маленькі отвори порівняно з передніми і ззаду, вони інтерпретують як поділ між передньою (черепною) і задньою (каудальною) системою повітряних мішків, до якої дівертикули в передньому і задньому тілах хребців і відповідно Необхідно призначити нервові дуги. О’Коннор та Классенс вважають наявність системи задніх подушок безпеки, яку механічно легше «провітрювати», ніж передньої, головною передумовою для пташиного потоку через легені (див. Дихання у спокої у недавніх птахів, рис. А).
На якій філогенетичній стадії спочатку існував механізм дихання, подібний до сучасних птахів, все ще залишається відкритим. До того, як його використовували для дихання, система повітряних мішків у динозаврів та птерозаврів могла виконувати терморегуляційну функцію та сприяти втраті ваги. Рубен та ін. (1997, 1999) вірять у скам’янілість дрібних тероподних динозаврів Синозавроптерикс і Сципіонікс Наявність скам'янілих м’яких тканин грудної клітки та живота свідчить, що дихання тероподів не схоже на дихання птахів: нібито, як і крокодили, грудна клітка була розділена діафрагмою, поршнеподібний рух якої регулював вдих та видих. Однак ця теорія ігнорує дані про пневматичні отвори у великій кількості тероподів. І те, що скам'янілості або шкірні тіні в області живота згаданих зразків насправді дозволяють наведені вище твердження про розташування та анатомію внутрішніх органів, серед палеонтологів вважається сумнівним.
Клінічне значення
Система повітряних мішків часто уражається захворюваннями дихальних шляхів. Конструкція повітряних мішків означає, що птахи, на відміну від ссавців, не можуть відкашлювати сторонні тіла. Найпоширенішими бактеріальними збудниками, що викликають запалення повітряного мішка (аеросаккуліт), є Кишкова паличка, Мікоплазма (Mycoplasma gallisepticum та інші) та хламідіоз (орнітоз, Chlamydophila psittaci), рідше пастерелла (Pasteurella gallinarum), Ornithobacterium rhinotracheale та борделі (Бордетелла авіум). Для виявлення бактеріальних збудників може проводитися зрошення, аналогічне бронхоальвеолярному промиванню. Перш за все мікози повітряних мішків, спричинені грибами, є Aspergillus fumigatus залучені. Аспергільоз є однією з найпоширеніших інфекцій повітряних мішків. Вірусні захворювання, такі як пташиний грип ("пташиний грип"), хвороба Ньюкасла (атиповий пташиний грип), інфекційний бронхіт курки (ІБ) та інфекційний ларинготрахеїт (ІЛТ) також можуть викликати аеросаккуліт. Нарешті, паразити, такі як глисти (Серратоспікулум spp.) або кліщів (повітряний мішковий кліщ Нутоз цитодитів) атакують повітряний мішок. Хвороби повітряних мішків, як правило, пов’язані з важкою задишкою.
Повітряні мішки є обмежуючим фактором для ультразвукового дослідження птахів, оскільки повітря викликає повне відбиття звукових хвиль. Безпосереднє введення ізофлурану в повітряний мішок описується як варіант знеболення.