Het ademhalingssysteem van vogels is uniek. Bij vogels gaan luchtstromen maar in één richting, wat niet kenmerkend is voor andere gewervelde dieren. Hoe kun je in- en uitademen door één luchtpijp? De oplossing is een verbazingwekkende combinatie van unieke anatomische kenmerken en atmosferische stromingsmanipulatie. Kenmerken van het ademhalingssysteem van vogels bepalen de complexe mechanismen van de luchtzakken. Ze zijn niet aanwezig bij zoogdieren.
Vogel ademhalingssysteem: diagram
Het proces bij gevleugelde dieren is iets anders dan bij zoogdieren. Naast longen hebben ze ook luchtzakjes. Afhankelijk van de soort kan het ademhalingssysteem van vogels zeven of negen van deze lobben omvatten, die toegang hebben tot het opperarmbeen en het dijbeen, de wervels en zelfs de schedel. Door het ontbreken van een diafragma wordt lucht verplaatst door de druk in de luchtzakken te veranderen met behulp van de borstspieren. Dit creëert een negatieve druk in de schoepen, waardoor lucht in het ademhalingssysteem wordt geperst. Dergelijke acties zijn niet passief. Ze vereisen bepaalde spiersamentrekkingen om de druk op de luchtzakken te verhogen en de lucht naar buiten te duwen.
De structuur van het ademhalingssysteem van vogels houdt in dat het borstbeen tijdens het proces wordt opgetild. Verenlongen zetten niet uit of krimpen niet zoals zoogdierorganen. Bij dieren vindt de uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide plaats in microscopisch kleine zakjes die alveoli worden genoemd. Bij gevleugelde familieleden vindt gasuitwisseling plaats in de wanden van microscopisch kleine buisjes die luchtcapillairen worden genoemd. De ademhalingsorganen van vogels werken efficiënter dan die van zoogdieren. Ze kunnen bij elke ademhaling meer zuurstof vervoeren. In vergelijking met dieren van vergelijkbaar gewicht zijn er langzamere ademhalingssnelheden.
Hoe ademen vogels?
Vogels hebben drie verschillende sets ademhalingsorganen. Dit zijn de voorste luchtzakken, de longen en de achterste luchtzakken. Tijdens de eerste ademhaling passeert zuurstof de neusgaten op de kruising tussen de bovenkant van de snavel en de kop. Hier wordt het verwarmd, bevochtigd en gefilterd. Het vlezige weefsel dat hen omringt, wordt bij sommige soorten cere genoemd. De stroom gaat dan naar de neusholte. De ingeademde lucht reist verder naar beneden in de luchtpijp, of luchtpijp, die zich in twee bronchiën verdeelt. Ze vertakken zich vervolgens in vele paden in elke long.
Het meeste weefsel van dit orgaan bestaat uit ongeveer 1800 kleine aangrenzende tertiaire bronchiën. Ze leiden naar kleine luchtcapillairen die verstrengelen met bloedvaten, waar gasuitwisseling plaatsvindt. De luchtstroom gaat niet rechtstreeks naar de longen. In plaats daarvan volgt het in de staartzakken. Een kleine hoeveelheid passeert de staartformaties door de bronchiën,die op hun beurt zijn verdeeld in kleinere haarvaten in diameter. Wanneer de vogel voor de tweede keer inademt, stroomt zuurstof in de schedelluchtzakken en via de fistel terug naar buiten in de luchtpijp door het strottenhoofd. En tenslotte door de neusholte en uit de neusgaten.
Complex systeem
Het ademhalingssysteem van vogels bestaat uit gepaarde longen. Ze bevatten statische structuren op het oppervlak voor gasuitwisseling. Alleen de luchtzakjes zetten uit en trekken samen, waardoor zuurstof door de onbeweeglijke longen wordt gedwongen. De ingeademde lucht blijft twee volledige cycli in het systeem voordat deze volledig is opgebruikt. Welk deel van het ademhalingssysteem van de vogel is verantwoordelijk voor de gasuitwisseling? De longen spelen deze belangrijke rol. De lucht die daar wordt afgevoerd, begint het lichaam via de luchtpijp te verlaten. Tijdens de eerste ademhaling gaan de afvalgassen naar de voorste luchtzakken.
Ze kunnen het lichaam niet meteen verlaten, want bij de tweede ademhaling komt er weer frisse lucht in zowel de rugtassen als de longen. Dan, tijdens de tweede uitademing, stroomt de eerste stroom door de luchtpijp, en verse zuurstof uit de achterste zakjes komt de organen binnen voor gasuitwisseling. De structuur van het ademhalingssysteem van vogels heeft een structuur waarmee je een unidirectionele (eenzijdige) instroom van frisse lucht boven het oppervlak van de voortdurende gasuitwisseling in de longen kunt creëren. Bovendien passeert deze stroom daar tijdens zowel inademing als uitademing. Hierdoor vindt de uitwisseling van zuurstof en kooldioxide continu plaats.
Systeemefficiëntie
Kenmerken van het ademhalingssysteem van vogels stellen je in staat om de hoeveelheid zuurstof te krijgen die nodig is voor de cellen van het lichaam. Het grote voordeel is het unidirectionele karakter en de structuur van de bronchiën. Hier hebben de luchtcapillairen een groter totaal oppervlak dan bijvoorbeeld bij zoogdieren. Hoe hoger dit cijfer, hoe meer zuurstof en kooldioxide er in het bloed en de weefsels kunnen circuleren, wat zorgt voor een efficiëntere ademhaling.
Structuur en anatomie van de luchtzakken
De vogel heeft verschillende sets luchttanks, waaronder caudale ventrale en caudale thoracale. De samenstelling van de schedel omvat de cervicale, claviculaire en craniale thoracale zakjes. Hun samentrekking of uitzetting vindt plaats wanneer het deel van het lichaam waarin ze zijn geplaatst, verandert. De grootte van de holte wordt bepaald door spierbewegingen. De grootste container voor lucht bevindt zich in de wand van het buikvlies en omringt de organen die zich daarin bevinden. In actieve toestand, bijvoorbeeld tijdens de vlucht, heeft de vogel meer zuurstof nodig. Het vermogen om lichaamsholten samen te trekken en uit te zetten, maakt het niet alleen mogelijk om snel meer lucht door de longen te drijven, maar ook om het gewicht van het gevederde wezen te verlichten.
Tijdens de vlucht creëert de snelle beweging van de vleugels een atmosferische stroom die de luchtzakken vult. De buikspieren zijn grotendeels verantwoordelijk voor het proces in rust. Het ademhalingssysteem van vogels verschilt zowel structureel als functioneel van dat van zoogdieren. Vogels hebben longen - kleine, compacte sponsachtige structuren gevormd tussen de ribben aan weerszijden van de wervelkolom in de borstholte. De dichte weefsels van deze gevleugelde organen wegen evenveel als die van zoogdieren met een gelijk lichaamsgewicht, maar nemen slechts de helft van het volume in beslag. Gezonde mensen hebben meestal lichtroze longen.
Zingen
De functies van het ademhalingssysteem van vogels zijn niet beperkt tot ademhaling en zuurstofvoorziening van lichaamscellen. Dit omvat ook zingen, waardoor communicatie plaatsvindt tussen individuen. Fluiten is het geluid dat wordt geproduceerd door het stemorgaan dat zich aan de voet van de hoogte van de luchtpijp bevindt. Net als bij het strottenhoofd van zoogdieren, wordt het geproduceerd door de trilling van lucht die door het orgel stroomt. Deze eigenaardige eigenschap stelt sommige vogelsoorten in staat om uiterst complexe vocalisaties te produceren, tot aan de imitatie van menselijke spraak. Sommige zangsoorten kunnen veel verschillende geluiden produceren.
Stadia van ademhalingscycli
De ingeademde lucht gaat door twee ademhalingscycli. In hun totaliteit bestaan ze uit vier fasen. Een reeks van verschillende onderling gerelateerde stappen maximaliseert het contact van frisse lucht met het ademhalingsoppervlak van de longen. Het proces is als volgt:
- De meeste lucht die tijdens de eerste stap wordt ingeademd, gaat door de primaire bronchiën naar de achterste luchtkwabben.
- De ingeademde zuurstof gaat van de achterste zakjes naar de longen. Hier vindt gasuitwisseling plaats.
- De volgende keer dat de vogel inhaleert, verzadigdzuurstofstroom gaat van de longen naar de voortanks.
- De tweede uitademing duwt met kooldioxide verrijkte lucht uit de voorste zakjes door de bronchiën en de luchtpijp terug in de atmosfeer.
Hoog zuurstofverbruik
Vanwege de hoge stofwisseling die nodig is om te vliegen, is er altijd een grote vraag naar zuurstof. Als we in detail bekijken wat voor soort ademhalingssysteem vogels hebben, kunnen we concluderen: de kenmerken van het apparaat helpen behoorlijk om aan deze behoefte te voldoen. Hoewel vogels longen hebben, zijn ze meestal afhankelijk van luchtzakken voor ventilatie, die 15% van hun totale lichaamsvolume uitmaken. Tegelijkertijd hebben hun wanden geen goede bloedtoevoer, daarom spelen ze geen directe rol bij de gasuitwisseling. Ze fungeren als tussenpersonen om lucht door het ademhalingssysteem te verplaatsen.
De gevleugelde hebben geen diafragma. Daarom is de actieve fase bij vogels, in plaats van de regelmatige uitzetting en samentrekking van de ademhalingsorganen, zoals waargenomen bij zoogdieren, de uitademing, waarvoor spiercontractie vereist is. Er zijn verschillende theorieën over hoe vogels ademen. Veel wetenschappers bestuderen het proces nog steeds. Structurele kenmerken van het ademhalingssysteem van vogels en zoogdieren vallen niet altijd samen. Deze verschillen stellen onze gevleugelde broeders in staat om de nodige aanpassingen te krijgen voor vliegen en zingen. Het is ook een noodzakelijke aanpassing om een hoog metabolisme voor alle vliegende wezens te behouden.
