Airbag (pasăre) - biologie

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Antibiotice din bacterii

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Airbag (pasăre)

Saci de aer (Sacci pneumatici) de păsări sunt apendicele cu pereți subțiri ai plămânilor care, asemenea burdufului, ghidează aerul prin plămâni. Cu toate acestea, în ele nu are loc niciun schimb de gaze. Sunt pungi subțiri de napolitane cu un perete transparent. Pe lângă funcția lor de „motor al respirației”, ei sunt implicați și în antrenamentul vocii. Expirațiile (expirațiile) de înaltă frecvență sunt generate în capul vocal (Syrinx) modulat la cântecul păsărilor. A treia funcție importantă a sacilor de aer este de a participa la termoreglare prin eliberarea căldurii prin evaporare.

constructie

Majoritatea sacilor de aer sunt căptușiți cu un monostrat de epiteliu scuamos. În unele cazuri, apar și celule epiteliale ciliate cubice și foarte prismatice. Fibrele elastice și mușchii netezi sunt încorporate în peretele său. De asemenea, conține fibre nervoase individuale, dintre care unele au fost descrise ca provenind din nervul vag la unele păsări, dar a căror funcție nu a fost încă cunoscută.

Clasificarea sacilor de aer

Sacii de aer sunt creați foarte devreme în embrion în timpul dezvoltării. La pui se dezvoltă în a 5-a și a 6-a zi de embrion, simultan cu dezvoltarea plămânilor, dar înainte de formarea bronhiilor secundare. În a 10-a zi, sacii de aer sunt deja pe deplin dezvoltați și, după aceea, arată doar o creștere a dimensiunii.

În embrion sunt create șase perechi de saci de aer, dintre care două perechi se îmbină în aproape toate păsările (cu excepția marelui gălbui crestat) în dezvoltarea ulterioară pentru a forma un sac de aer uniform cu claviculă. Doar 5 perechi de saci de aer sunt create în curcan.

Stânga și dreapta Sac de aer pentru gât (Saccus cervical) se întinde de-a lungul coloanei cervicale și are umflături (diverticuli) în interiorul și în afara vertebrelor cervicale. La găini, ambele saci de aer cervical fuzionează într-o cameră mediană principală. Marele grebe cu crestă nu are saci de aer.

Compus inițial din două perechi Sac de aer colar (Saccus clavicular) fuzionează mediana în păsări, cu excepția marelui ghețar cu creasta, într-un sac nepereche. Diverticulele își au originea în interiorul și în exteriorul pieptului. Acestea din urmă se extind, de asemenea, în oasele centurii umărului și a humerusului. Aceste oase sunt astfel umplute cu aer (pneumatizate) la păsări. Humerusul nu este pneumatizat în struț. Semnificația funcțională a acestei pneumatizări nu a fost încă clarificată în cele din urmă.

saci de aer din sân (Sacci thoracici craniales) se află între două membrane ale țesutului conjunctiv (Septum orizontal și obliquum) în cutia toracică și cuprind inima și stomacul glandular (Proventriculus). La păsările cântătoare, acestea se îmbină cu sacul de aer uniform al claviculei.

sacii aerieni toracici posteriori (Sacci thoracici caudales) se află direct pe peretele corpului și se află în spatele sacilor de aer din piept. Curcanii nu au (și nici nu sunt creați embrionari), puii au doar saci posteriori mici. La berze, acestea sunt împărțite astfel încât să aibă 4 saci de aer posteriori pentru sân.

Sacii de aer abdominali (Sacci abdominali) se întind ca niște baloane subțiri între buclele intestinale și, de asemenea, pneumatizează centura pelviană. La papagali, struți și paserini, sacii de aer sunt relativ mici.

Păsările au maximum 12 saci de aer, dar datorită îmbinării celor patru saci de claviculă, de regulă doar 9. Numărul specific speciei variază între 7 și 11.

Numărul de saci de aer la unele păsări

Sisteme airbag

Funcțional, se face distincția între două sisteme de airbag:

sistemul sacului cranian constă din colul uterin, claviculă și cele două saci aerieni toracici anteriori. Acestea sunt ventilate prin așa-numitele bronhii secundare medioventrale (ramuri ale bronhiilor principale direcționate spre mijloc și în jos) și sunt de obicei active numai atunci când respirația este crescută.

sistemul sacului aer caudal este format din sacii aerieni toracici și abdominali. Acestea sunt conectate printr-o bronhie secundară lateroventrală sau direct la bronhia principală.

Mecanica respiratorie la păsări

Respirația păsărilor este fundamental diferită de cea a mamiferelor. Deși aici există mușchi pentru inspirație (inhalare) și expirație (expirație), aceștia nu au niciun efect asupra plămânilor, deoarece la păsări aceștia au crescut nemodificat în piept și nu își pot schimba volumul. O diafragmă nu este de asemenea dezvoltată la păsări.

Cei mai importanți mușchi de inspirație sunt mușchii coastei (Mușchii apendicocostali). Contracția lor determină extinderea pieptului. De asemenea, mișcarea descendentă a sternului contribuie semnificativ la acest proces. Acest lucru duce la o presiune negativă în cavitatea corpului și astfel la o expansiune a sacilor de aer, prin care aerul este aspirat prin plămâni. Cei mai importanți mușchi expiratori sunt mușchii abdominali, care constrâng cavitatea corpului și astfel deplasează aerul din sacii de aer.

principiul fluxului de aer

Atât prin inhalare, cât și prin expirație, aerul curge din spate în față prin parabronchia plămânilor.

Respirați-vă respirația (Fig. A)

Când respirați în repaus, doar sistemul airbag din spate este de obicei activ. Din cele două perechi de saci de aer din spate, aerul este transportat printr-o parte a plămânilor (așa-numitul Neopulmo), un pic de aer proaspăt pătrunde și în aceste saci de aer. Aceasta înseamnă că la sfârșitul inhalării există aer amestecat cu o proporție încă utilizabilă de oxigen în sacii de aer din spate. În timpul expirației, acest aer mixt este trecut din nou prin plămâni și este astfel utilizat mult mai eficient decât la mamiferele cu căile respiratorii orbe și cu spațiul mort ridicat corespunzător.

Acest sistem eficient compensează și volumul mare de trahee la păsări, care este mai lung, mai gros și de aproximativ 4,5 ori volumul spațiului mort comparativ cu mamiferele.

Respirație forțată (Fig. B)

Odată cu respirația crescută, sistemul sacului aerian anterior se adaugă respirației normale. Aspiră aer proaspăt prin restul plămânilor (numit Palaeopulmo). Aerul folosit în acest sistem de airbaguri intră direct în trahee atunci când expirați și nu este trecut din nou prin plămâni.

Particularitățile speciei în mecanica respiratorie

La speciile de păsări fără neopulmo (de exemplu, pinguini) doar aerul proaspăt intră în sacii de aer din spate; aceștia folosesc sistemul frontal la inhalare și sistemul posterior la expirare. La berze, neopulmo este slab dezvoltat.

Consecințele mecanicii respirației

Când țineți și manipulați păsările, trebuie respectată mecanica complexă de respirație. Când îl luați în mână, este important să vă asigurați că mișcarea pieptului nu este prea limitată. Dacă păsările sunt așezate pe spate, povara celorlalte organe împiedică dezvoltarea sacilor de aer abdominali și gravitatea mușchiului toracic împiedică cea a sternului, astfel încât respirația scurtă sau chiar sufocarea pot apărea rapid.

Originea evolutivă a sistemului airbag și mecanica respirației la păsări

La numeroși reprezentanți ai teropodelor, a fost demonstrat un grup asemănător păsărilor dinozaurilor, vertebrelor și coastelor cu foramină pneumatică comparabilă cu cele ale păsărilor recente, cum este cazul păsărilor primitive Archaeopteryx. Ei subliniază că, chiar și la strămoșii păsărilor, anumite oase erau umplute cu saci (diverticuli) ai unui sistem de saci de aer (adică pneumatizați). În cadrul arozaurilor, ai căror descendenți recenți sunt crocodilii și păsările, pe lângă teropode, care sunt considerați a fi grupul părinte presupus al păsărilor, alte grupuri (pterosaurii și sauropodii) aveau oase pneumatizate, astfel încât unii paleontologi presupun că este un sistem airbag nu numai o caracteristică primordială a păsărilor, ci aceea a unui grup mult mai mare și mai vechi, așa-numiții ornitodiri.

Măsura în care funcția sistemului respirator la păsări și teropode a fost similară este controversată: O'Connor și Claessens (2005) propun o formă de respirație de perfuzie similară cu cea a păsărilor pentru teropode. Au arătat într-un exemplar fosil bine conservat din genul teropod primitiv Majungatholus deschideri pneumatice în vertebrele cervicale, toracice și pelvine.

Faptul că arcurile neuronale ale vertebrelor toracice 12 și 13 prezintă deschideri deosebit de mici în comparație cu partea din față și din spatele lor, ele se interpretează ca o separare între un sistem de sac de aer anterior (cranian) și unul posterior (caudal), la care diverticulii din corpurile vertebrale anterioare și posterioare și respectiv Arce neuronale urmează să fie atribuite. O’Connor și Claessens consideră prezența unui sistem de airbaguri din spate, care este mai ușor de „ventilat” mecanic decât unul din față, ca o condiție esențială pentru un flux asemănător unei păsări prin plămâni (vezi respirația de repaus la păsările recente, Fig. A).

În care etapă filogenetică a existat pentru prima dată un mecanism de respirație similar cu cel al păsărilor de astăzi este încă în mare parte deschis. Înainte de a fi folosit pentru respirație, sistemul sacului aerian la dinozauri și pterosauri ar fi putut avea o funcție de termoreglare și ar fi contribuit la pierderea în greutate. Ruben și colab. (1997, 1999) cred în fosilele micilor dinozauri teropodi Sinosauropteryx și Scipionix Prezența țesuturilor moi fosilizate ale pieptului și abdomenului arată că respirația teropodelor nu este similară cu cea a păsărilor: presupus, la fel ca crocodilii, pieptul a fost împărțit de o diafragmă, a cărei mișcare asemănătoare pistonului a controlat inhalarea și expirația. Cu toate acestea, această teorie nu ține cont de dovezile foraminei pneumatice la un număr mare de teropode. Și faptul că fosilele sau umbrele pielii din zona cavității abdominale a exemplarelor menționate permit de fapt afirmațiile de mai sus despre localizarea și anatomia organelor interne este considerat dubios în rândul paleontologilor.

Semnificația clinică

Sistemul sacului aerian este adesea afectat de boli ale căilor respiratorii. Construcția sacilor de aer înseamnă că, spre deosebire de mamifere, păsările nu pot tuse corpuri străine. Cei mai comuni agenți patogeni bacterieni care cauzează inflamația sacului aerian (aerosacculită) sunt Escherichia coli, Micoplasma (Mycoplasma gallisepticum tu. a.) și chlamydia (ornitoza, Chlamydophila psittaci), mai rar Pasteurella (Pasteurella gallinarum), Ornithobacterium rhinotracheale și bordeluri (Bordetella avium). Pentru a detecta agenții patogeni bacterieni, se poate efectua irigare similară cu spălarea bronhoalveolară. Mai presus de toate, micozele sacilor de aer cauzate de ciuperci sunt Aspergillus fumigatus implicat. Aspergiloza se numără printre cele mai frecvente infecții ale sacilor de aer. Bolile virale precum gripa aviară („gripa aviară”), boala Newcastle (gripa aviară atipică), bronșita infecțioasă a puiului (IB) și laringotraheita infecțioasă (ILT) pot provoca, de asemenea, aerosacculită. În cele din urmă, paraziți precum viermii (Serratospiculum spp.) sau acarieni (acarianul sacului de aer Citodites nudus) ataca sacul de aer. Bolile sacului aerian sunt în general asociate cu dificultăți severe de respirație.

Sacii de aer sunt un factor limitativ pentru examinarea cu ultrasunete a păsărilor, deoarece aerul provoacă o reflectare totală a undelor sonore. O aplicare directă a izofluranului în sacul de aer este descrisă ca o opțiune anestezică.