Въздушна възглавница (птица) - биология
Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?
Антибиотици от бактерии
Клетъчна миграция: новооткрита функция на известен протеин
Молекулярен компас за подравняване на клетките
Какво кара листата да стареят през есента
Демокрацията на лешоядите токачки
Околната среда на Ekembo: Хората също живееха в открити пейзажи
| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство
Сортът пшеница е създаден чрез кръстосване на диви треви
Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?
Въздушна възглавница (птица)
The Въздушни торбички (Sacci pneumatici) на птиците са тънкостенни придатъци на белите дробове, които подобно на духалото водят въздуха през белите дробове. В тях обаче не се извършва обмен на газ. Те са тънки торбички с прозрачна стена. В допълнение към функцията си на „двигател на дишането“, те участват и в обучението на глас. Високочестотни издишвания (издишвания) се генерират в гласовата глава (Сиринкс) модулиран към птичи песни. Третата важна функция на въздушните торбички е да участват в терморегулацията чрез отделяне на топлина чрез изпаряване.
строителство
Повечето въздушни торбички са облицовани с еднослоен плосък епител. В някои случаи се появяват и кубични и силно призматични ресничести епителни клетки. В стената му са вградени еластични влакна и гладки мускули. Той също така съдържа отделни нервни влакна, някои от които са описани като произхождащи от блуждаещия нерв при някои птици, но чиято функция все още не е известна.
Класификация на въздушните торбички
Въздушните торбички се създават много рано в ембриона по време на развитието. Те възникват при пилетата на 5-ия и 6-ия ден на ембриона, едновременно с развитието на белите дробове, но преди образуването на вторичните бронхи. На 10-ия ден въздушните торбички вече са напълно развити и след това показват само нарастване на размера.
В ембриона се създават шест чифта въздушни торбички, от които две двойки се сливат при почти всички птици (с изключение на голямата гребен) в по-нататъшното развитие, за да образуват еднакъв въздушен сак на ключицата. В пуйката се създават само 5 двойки въздушни торбички.
Отляво и отдясно Въздушна торбичка в гърлото (Шиен сакус) лежи по протежение на шийния отдел на гръбначния стълб и има изпъкналости (дивертикули) във и извън шийните прешлени. При пилетата и двете цервикални въздушни торбички се сливат в основна средна камера. Големият гребенец няма въздушни торбички.
Първоначално съставен от две двойки Ключица въздушна торбичка (Ключикуларен сакус) обединява медиана при птиците, с изключение на голямата гребен, в несдвоена торба. Дивертикулите произхождат от него вътре и извън гърдите. Последните също се простират в костите на раменния пояс и раменната кост. По този начин тези кости са пълни с въздух (пневматизирани) при птиците. Раменната кост не е пневматизирана в щрауса. Функционалното значение на тази пневматизация все още не е изяснено окончателно.
The предни гърди въздушни торбички (Sacci thoracici craniales) лежат между две мембрани на съединителната тъкан (Хоризонтална преграда и косо) в рамките на гръдния кош и обхващат сърцето и жлезистия стомах (Провентрикулус). При пойните птици те се сливат с еднаквата въздушна торбичка на ключицата.
The задни гърди въздушни торбички (Sacci thoracici caudales) лежат директно до стената на тялото и са разположени зад предните въздушни торбички на гърдите. Пуйките нямат (и също не са създадени ембрионално), пилетата имат само малки задни торбички. При щъркелите те са разделени така, че да имат 4 задни въздушни торбички на гърдите.
The Коремни въздушни торбички (Sacci коремна) лежат като тънки балони между чревните бримки и също пневматизират тазовия пояс. При папагалите, щраусите и птиците, въздушните торбички са относително малки.
Птиците имат максимум 12 въздушни торбички, но поради сливането на четирите ключични въздушни торбички, като правило само 9. Броят на видовете варира между 7 и 11.
Брой въздушни торбички при някои птици
Системи на въздушните възглавници
Функционално се прави разлика между две системи въздушни възглавници:
The черепно-въздушна торбичка система Състои се от шията, ключицата и двете предни гръдни въздушни торбички. Те се проветряват чрез т. Нар. Медиовентрални вторични бронхи (клонове на главните бронхи, насочени към средата и надолу) и обикновено са активни само при засилено дишане.
The система на опашната въздушна торбичка се състои от задните гръдни и коремни въздушни торбички. Те са свързани чрез латеровентрален вторичен бронх или директно към главния бронх.
Дихателна механика при птици
Дишането на птиците е коренно различно от това на бозайниците. Въпреки че тук има мускули за вдъхновение (вдишване) и издишване (издишване), те нямат ефект върху белите дробове, тъй като при птиците те са нараснали неподвижно в гърдите и не могат да променят обема си. Диафрагмата също не е развита при птиците.
Най-важните мускули на вдъхновението са мускулите на ребрата (Апендикокостални мускули). Тяхното свиване води до разширяване на гръдния кош. Движението на гръдната кост надолу също допринася значително за този процес. Това води до отрицателно налягане в телесната кухина и по този начин до разширяване на въздушните торбички, в резултат на което въздухът се засмуква през белите дробове. Най-важните мускули за издишване са коремните мускули, които свиват телесната кухина и по този начин изместват въздуха от въздушните торбички.
принцип въздушен поток
Както при вдишване, така и при издишване въздухът тече отзад напред от парабронхията на белите дробове.
Спокойно дишане (фиг. А)
Когато дишате в покой, обикновено е активна само системата на задните въздушни възглавници. От двете задни двойки въздушни възглавници въздухът се транспортира през част от белите дробове (т.нар Неопулмо), малко чист въздух също попада в тези въздушни торбички. Това означава, че в края на вдишването в задните въздушни торбички има смесен въздух с все още използваема част от кислорода. По време на издишването този смесен въздух отново преминава през белите дробове и по този начин се използва много по-ефективно, отколкото при бозайници със слепи дихателни пътища и съответно високо мъртво пространство.
Тази ефективна система компенсира и големия обем на трахеята при птиците, който е по-дълъг, по-дебел и приблизително 4,5 пъти по-голям обем на мъртвото пространство в сравнение с бозайниците.
Принудително дишане (фиг. Б)
При засилено дишане системата на предните въздушни торбички се добавя към нормалното дишане. Той изсмуква чист въздух през останалите бели дробове (наречен Палеопулмо). Използваният въздух в тази система на въздушните възглавници отива направо в дихателната тръба, когато издишвате и не преминава отново през белите дробове.
Видови особености в дихателната механика
В случай на видове птици без неопулмо (напр. Пингвини) в задните въздушни торбички попада само чист въздух; те използват предната система при вдишване и задната система при издишване. Неопулмото е слабо развито при щъркелите.
Последици от дихателната механика
При задържане и манипулиране на птици трябва да се спазва сложната механика на дишането. Когато го вземате в ръка, е важно да се уверите, че движението на гърдите не е твърде ограничено. Ако птиците са поставени по гръб, тежестта върху останалите органи възпрепятства развитието на коремните въздушни торбички, а гравитацията на гръдния мускул възпрепятства тази на гръдната кост, така че бързо може да се появи задух или дори задушаване.
Еволюционен произход на системата на въздушните възглавници и дихателната механика при птиците
При многобройни представители на тероподите е доказана подобна на птици група динозаври, прешлени и ребра с пневматични отвори, сравними с тези на последните птици, както е при примитивните птици Археоптерикс. Те посочват, че дори при предците на птиците определени кости са били пълни с торбички (дивертикули) на система от въздушни торбички (т.е. пневматизирани). В рамките на архозаврите, чиито последни потомци са крокодилите и птиците, освен тероподите, които се считат за предполагаема родителска група на птиците, други групи (птерозаврите и завроподите) имат пневматизирани кости, така че някои палеонтолози предполагат, че това е система на въздушни възглавници не само първична характеристика на птиците, но и на много по-голяма и по-стара група, така наречените орнитодири.
Степента, до която функцията на дихателната система при птиците и тероподите е била сходна е противоречива: O’Connor и Claessens (2005) предлагат форма на перфузионно дишане, подобна на тази на птиците за тероподите. Те показаха в добре запазен изкопаем образец от примитивния род тероподи Majungatholus пневматични отвори в шийните, гръдните и тазовите прешлени.
Фактът, че нервните дъги на гръдните прешлени 12 и 13 показват особено малки отвори в сравнение отпред и отзад, те интерпретират като отделяне между предна (черепна) и задна (опашна) система на въздушната торбичка, към която дивертикулите в предните и задните гръбначни тела и съответно Присвояват се невронни дъги. O’Connor и Claessens смятат, че наличието на система от задни въздушни възглавници, която е механично по-лесна за „проветряване“ от предната, е ключова предпоставка за подобен на птица поток през белите дробове (вж. Дишане в покой при скорошни птици, фиг. А).
На какъв филогенетичен етап е съществувал механизмът на дишане, подобен на този на днешните птици, все още е до голяма степен отворен. Преди да се използва за дишане, системата на въздушните торбички при динозаврите и птерозаврите е можела да има терморегулаторна функция и да допринася за загуба на тегло. Рубен и сътр. (1997, 1999) вярват във вкаменелости на малки теноподни динозаври Синозауроптерикс и Scipionyx Наличието на вкаменени меки тъкани на гърдите и корема показва, че дишането на тероподите не е подобно на това на птиците: Твърди се, че подобно на крокодилите, гърдите са разделени от диафрагма, чието движение, подобно на бутало, контролира вдишването и издишването. Тази теория обаче игнорира доказателства за пневматични отвори в голям брой тероподи. И че вкаменелостите или кожните сенки в областта на коремната кухина на споменатите проби всъщност позволяват горните твърдения за местоположението и анатомията на вътрешните органи, се смята за съмнително сред палеонтолозите.
Клинично значение
Системата на въздушните торбички често е засегната от заболявания на дихателните пътища. Конструкцията на въздушните торбички означава, че птиците, за разлика от бозайниците, не могат да изкашлят чужди тела. Най-често срещаните бактериални патогени, причиняващи възпаление на въздушната торбичка (аерозакулит), са Ешерихия коли, Микоплазма (Mycoplasma gallisepticum u. а.) и хламидия (орнитоза, Chlamydophila psittaci), по-рядко Pasteurella (Pasteurella gallinarum), Ornithobacterium rhinotracheale и публични домове (Bordetella avium). За откриване на бактериални патогени може да се извърши напояване, аналогично на бронхоалвеоларна промивка. Преди всичко микозите на въздушните сакове, причинени от гъбички, са Aspergillus fumigatus участващи. Аспергилозата е сред най-честите инфекции на въздушните торбички. Вирусни заболявания като инфлуенца по птиците („птичи грип“), нюкасълска болест (атипичен инфлуенца по птиците), инфекциозен бронхит на пилето (IB) и инфекциозен ларинготрахеит (ILT) също могат да причинят аерозакулит. И накрая, паразити като червеи (Serratospiculum spp.) или акари (въздушна торбичка Cytodites nudus) атакува въздушната торбичка. Болестите на въздушните торбички обикновено се свързват със силен задух.
Въздушните торбички са ограничаващ фактор за ултразвуково изследване на птици, тъй като въздухът води до пълно отражение на звуковите вълни. Директното приложение на изофлуран във въздушната торбичка е описано като анестетик.