دستگاه تنفسی پرندگان

پرنده‌ها برای فعالیت زیاد و پر انرژی خود خصوصاً در هنگام پرواز نیاز به یک سیستم هوارسانی قوی دارند. به همین دلیل سیستم تنفس در پرندگان تغییر کرده و علاوه بر دو شش چپ و راس، 9 کیسه هوایی نیز به شش‌هایشان اضافه شده است که می‌تواند اکسیژن را ذخیره کرده و در غلظت‌های کم اکسیژن در ارتفاع بالا مورد استفاده پرنده قرار گیرد. پرندگان شش‌هایی به نسبت کوچک و فشرده دارند، اتساع دیواره در قفسۀ سینه محدود است و دیافراگم عضلانی وجود ندارد. با این وجود ششها به واسطۀ ارتباطی که با کیسه‌های هوایی دارند، سیستم منحصر به فردی را به وجود می‌آورند که سبب می‌شود فرآیند باز دم در آنها نسبت به فرآیند دم فعالتر باشد.

علاوه بر این کیسه‌های هوایی پرندگان باعث می‌شوند که جرم حجمی پرنده کمتر شده و در در هوا و روی آب سبک‌تر شود و راحت‌تر پرواز یا شنا کند. برخی دانشمندان معتقد هستند که سیستم تنفسی پرنده‌ها بهترین نوع سیستم تنفسی در بین موجودات خشکی‌زی است. در پرندگان برخلاف سایر مهره‌داران فرآیند بازدمی فعال است. این بدان معنی است که بر خلاف انسان که هنگام دم هوای تازه را وارد شش‌ها می‌کند، در پرندگان به واسطه دارا بودن کیسه‌های هوایی و عملکرد آنها در تنفس، هوا در هنگام بازدم از کیسه‌های هوایی وارد شش‌ها می‌شود. همچنین ساز و کار تنفس در زمان استراحت و در هنگام پرواز اندکی متفاوت است. در زمان استراحت به واسطۀ فعالیت ماهیچه‌های شکمی و بین دنده‌ای، جناغ نیز به سمت بالا و پایین حرکت کرده، کیسه‌های هوایی و ششها پر و خالی می‌شوند. ولی در هنگام پرواز جناغ بی‌حرکت است و تهویۀ هوا به کمک بالا و پایین آمدن پشت پرنده که متناسب با فرآیند بال‌زدن است انجام می‌شود. بنابراین رابطۀ مستقیمی میان سرعت بال‌زدن و سرعت گردش هوا و تبادلات گازی در ششها شکل می‌گیرد.

در پرندگان تعدادی کیسه‌های هوایی در اطراف ششها و در میان امعاء و احشاء و حتی درون برخی استخوانهای بزرگ قرار دارد. شکل کلی کیسه‌های هوایی در پرندگان مختلف یکسان است ولی اندک تفاوتهایی نیز در میان گونه‌ها قابل مشاهده است. تعداد این کیسه‌ها اغلب زوج است ولی در کبوترها کیسه‌های هوایی بین ترقوه¬ای در مراحل اولیه تکامل جنینی به یکدیگر جوش خورده‌اند و بنابراین کبوتر دارای 9 کیسۀ هوایی اصلی است. این کیسه‌ها دارای سطحی صاف بوده و فاقد مویرگ هستند لذا در تبادلات گازی شرکت نمی‌کنند ولی به عنوان مخزنهای هوایی در جابه‌جایی هوای باقی مانده، سبب تجدید کامل هوا در ششها می‌شوند. این ساختار سبب می‌شود تا سیستم تنفسی در پرندگان بسیار تخصصی و کارآمد باشد. به علاوه، این کیسه‌های هوایی به سبکی بیشتر و کاهش وزن مخصوص بدن کمک می‌کند و شناوری پرنده را در هوا تسهیل می‌نماید. دانشمندان نقشهای دیگری را نیز برای کیسه‌های هوایی برمی‌شمرند که تنظیم دمای بدن (با توجه به عدم وجود غدد عرق در پرندگان) و تسهیل حرکات قلب در قفسۀ سینه از آن جمله است.

چرخه تنفسی

هنگامی که یک پستاندار تنفس می‌کند، هوا به داخل ششها جریان می‌یابد، سپس به همراه باز دم خارج می‌شود. اما ششها در پرندگان به گونه‌ای متفاوت عمل میکند. هوا از طریق کیسه‌های هوایی وارد ششها شده و مسیری یک طرفه را طی میکند. گردش خون در مسیری مخالف جریان هوای ششها در حرکت است و بنابراین تبادل اکسیژن و دی‌اکسیدکربن در این موجودات بسیار کارآمدتر از سایر مهره‌داران است. به همین دلیل پرندگان قادرند در ارتفاعات بالا (حتی بالاتر از 10 کیلومتری سطح زمین) یعنی جایی که اغلب پستانداران به دلیل کمبود اکسیژن هوشیاری خود را از دست می‌دهند، به راحتی پرواز نموده و تنفس کنند.

چرخۀ تنفسی در پرندگان با پستانداران متفاوت است. هوای ورودی به نای و ششها به دو تناوب دم و بازدم نیاز دارد تا مجدداً از بدن خارج شود.

الف) اولین دم: در ابتدای چرخه با اتساع کیسه‌های هوایی جلویی و پشتی، هوا از طریق نای به داخل کیسه‌های هوایی پشتی وارد می‌شود.

ب) اولین بازدم: کیسه‌های هوایی پشتی و جلویی فشرده شده و هوای موجود در کیسه‌های هوای پشتی وارد ششها می‌شود.

ج) دومین دم: کیسه‌های هوایی مجدداً متسع شده و هوا از طریق نای وارد کیسه‌های هوایی پشتی می¬شود. همزمان هوایی که از قبل در ششها وجود دارد به سمت کیسه‌های هوایی جلویی حرکت می‌کند.

د) دومین بازدم: کیسه‌های هوایی فشرده می‌شود و ضمن ورود هوای جدید به ششها از طریق کیسه‌های هوایی پشتی، هوای موجود در کیسه‌های هوایی جلویی از مسیر نای تخلیه شده و به این ترتیب چرخه دوتایی تنفس پرنده کامل می‌شود.

ایجاد صوت در پرندگان

1) سیرینکس (Syrinx): از مهمترین اندامها در تولید صوت محسوب می‌شود. پرندگان مختلف تفاوتهای قابل توجهی در ساختار سیرینکس دارند که توسط آن می‌توان گونه‌های مختلف را از یکدیگر تفکیک نمود.

2) نای (Trachea): نای از یک تعداد حلقه‌های غضروفی تشکیل شده و در فرآیند تولید صوت به عنوان اندام رابط بین سیرینکس و حنجره محسوب می‌شود. این اندام نظیر یک لوله، باعث تشدید صوت می‌گردد.

3) حنجره: حنجرۀ پرندگان فاقد تارهای صوتی است و چنین به نظر می‌رسد که نقشی در ایجاد صوت ندارد و یا نقش آن بسیار کم اثر است. در عوض حفرۀ دهانی در پرندگان سبب تشدید صوت می‌گردد. پرندگان میتوانند حفرۀ دهانی خود را به کمک زبان کنترل کنند اما فقط تعداد کمی از آنها از جمله طوطیها قادرند همانند انسان از زبان برای کنترل صوت استفاده نمایند.

برای درک بهتر تصاویر زیر، توجه به مطالبی که در ادامه آمده، مفید خواهد بود.

الف) در هنگام تنفس، هوا آزادانه درون نای در حرکت بوده و سیرینکس در حال استراحت است.

ب) دیواره‌های دو طرف در اثر فشار عضلات تنگ می‌شوند. نایژکها با تنظیم دیواره، اندکی بالا می‌آیند.

ج) دیوا ه‌ها توسط جریان هوای عبوری مرتعش شده و صدای ایجاد شده را تا رسیدن به انتهای مسیر تنفسی تشدید می‌کنند.

دریافت مشاوره تخصصی رایگان