Как происходит дыхание у птиц. Дыхательная система птиц: функции, строение

Дыхательная система птиц особенная. Это связано с тем, что для полета требуется больше энергии, чем это требуется для хождения по земле и тем более для плавания в толще воды. Чтобы в организме вырабатывалось больше энергии, ему требуется больше кислорода. Следовательно, дыхательная система птиц в процессе эволюции должна была стать очень эффективной, что и произошло. Для птиц характерно так называемое двойное дыхание , когда кислород в легкие поступает и при вдохе и при выдохе. Такое дыхание еще называют непрерывным. Это возможно благодаря тому, что у птиц есть не только легкие , но и легочные мешки . Легочные мешки также называют воздушными мешками.

При вдохе птицы воздух заполняет как легкие, так и задние легочные мешки. Газообмен (то есть проникновение в кровь кислорода и выделение из нее углекислого газа) происходит только в легких. Поэтому на вдохе воздух в задних легочных мешках остается свежим (богатым кислородом). На выдохе использованный воздух из легких выходит в передние воздушные мешки, а свежий воздух из задних легочных мешков поступает в легкие. Из передних воздушных мешков выходит через центральные бронхи и трахею наружу при выдохе.

Как известно, дыхательную систему животных (в том числе и птиц) составляют не только легкие, но и другие органы, в основном играющие вспомогательную функцию. У птиц это гортань, трахея, бронхи. Кроме того у птиц в нижней части трахеи есть нижняя гортань с голосовым аппаратом. Сначала идет верхняя гортань, потом трахея, далее нижняя гортань, от нее отходит один центральный бронх, который ветвится на два (правый и левый). Бронхи заходят в легкие и ветвятся там на мелкие вторичные и третичные.

Сами легкие птиц имеют губчатое строение. Причем эта «губка» достаточно плотная, состоящая в основном из мелких ответвлений бронхов. Стенки вторичных и третичных бронхов содержат густую капиллярную сеть.

Легочные мешки птиц по объему могут в разы превышать легкие. Это важно не только для процесса дыхания, но и для уменьшения плотности тела, а также для его охлаждения в процессе полета. Энергия выделяется в том числе и в виде тепла. Если бы птицы при этом эффективно не охлаждали тело, то перегрелись бы.

В дыхательной системе птиц обычно воздушных мешков четыре пары и один непарный. Они имеют тонкие стенки, легко растягиваются. Мешки образуются как выросты бронхов. Воздушные мешки лежат среди внутренних органов, между мышцами, и даже заходят в полости трубчатых костей.

Механизм засасывания и выбрасывания воздуха у птиц в полете и в покое (когда они не летят) различается. В покое птицы расширяют и сжимают грудную клетку. В полете расширяются и сжимаются воздушные мешки благодаря движениям мышц крыльев и брюшным мышцам. Грудь птиц в полете остается почти неподвижной и создает опору для крыльев. Когда крылья поднимаются, воздушные мешки растягиваются, когда опускаются, то мешки сжимаются. Таким образом, чем сильнее и чаще птица машет крыльями, тем интенсивнее осуществляется процесс дыхания. Количество вдохов-выдохов в минуту в полете у птиц может быть больше в десятки раз по-сравнению с состоянием покоя.

Птицы - наиболее молодые в эволюционном отношении, высокоразвитые животные, для которых характерны хождение на двух ногах, перьевой покров, крылья и клюв, теплокровность с интенсивным обменом веществ, хорошо развитый головной мозг и сложное поведение. Все эти особенности птиц позволили им широко расселиться по земному шару и занять все среды обитания - сушу, воду, воздух; они заселяют любые территории от высоких полярных широт до мельчайших океанических островов.

Среда обитания явилась фактором отбора в эволюции птиц (строение тела, крыльев, конечностей, способы передвижения, добычи пищи, особенности выведения потомства).

Птицам свойственны сезонные циклы, которые наиболее заметны у перелетных птиц и менее выражены у кочующих в пределах своей зоны или оседлых птиц. Наибольшее видовое разнообразие птиц сосредоточено в тропической зоне. Почти каждый вид птиц может обитать в нескольких различных биогеоценозах.

Наиболее многочисленна группа птиц леса, среди которых имеются плотоядные, растительноядные и всеядные. Гнездятся они в дуплах, на ветвях, на земле. Птицы открытых мест - лугов, степей, пустынь - строят гнезда на земле; птицы побережий гнездятся на скалах, образуя птичьи базары, где несколько видов птиц не только совместно обитают, но и защищаются от врагов.

Для птиц характерна четко выраженная динамика изменения численности популяции. Так, максимум птиц на Земле (до 100 млрд. особей) наблюдается после вылета молодняка, минимум - к началу следующего лета (снижение численности до 10 раз). Большую роль в изменении числа птиц играет хозяйственная деятельность человека. Сокращаются площади лесов, болот, лугов, естественных водоемов, некоторых птиц просто истребляют.

Роль птиц в цепях питания велика, поскольку они представляют конечные звенья многих цепей питания.

Большое значение имеют птицы в распространении плодов и семян. В хозяйственной деятельности человека значение птиц в основном положительное: они истребляют грызунов, насекомых-вредителей, семена сорных растений, что можно рассматривать как биологическую защиту полей и садов. Птиц надо охранять и беречь, подкармливать, особенно зимой, не разорять их гнезда. Без птиц - таких ярких, подвижных, звонкоголосых - наши леса, парки, луга, водоемы становятся безрадостными, мертвыми.

Ущерб, наносимый птицами, несравненно ниже их пользы. Они опустошают сады и виноградники, выклевывают посеянные семена, выдергивают проростки, поэтому их приходится отпугивать. Участились случаи сталкивания птиц с самолетами. Птицы разносят инфекционные болезни - грипп, энцефалит, сальмонеллёз, распространяют клещей, блох.

Человек занимается птицеводством, разводя домашнюю птицу, а также декоративных и певчих птиц.

В Красную книгу СССР занесено 80 видов птиц.

В мировой фауне насчитывается около 8600 видов птиц, из них в пределах территории нашей страны встречается примерно 750 видов. Птицы распространены на всех материках земного шара за исключением внутренних районов Антарктиды; некоторые из них большую часть жизни проводят в открытом море. На суше разные виды птиц встречаются повсеместно, где для них имеется растительная или животная пища, - в лесах, кустарниковых зарослях, парках, лесополосах, на лугах, болотах, в пустынях, горах и тундре.

Характеристика класса

Птицы по своему строению очень сходны с рептилиями и представляют их прогрессивную ветвь, эволюция которой шла по пути приспособления к полету. Нередко птиц объединяют с рептилиями в группу ящерообразных (Sauropsida). Птицы - двуногие амниоты, передние конечности которых превратились в крылья; тело покрыто перьями, температура тела постоянная и высокая.

Организация птиц приспособлена к условиям полета. Туловище компактно, скелет чрезвычайно облегчен. Расправленные крылья и хвост образуют плошадь, гораздо большую по сравнению с площадью туловища. В строении тела птиц можно отметить не только черты, характерные для птиц, но и признаки, общие с рептилиями. Так, в коже птиц нет желез, за исключением копчиковой железы над корнем хвоста. У некоторых птиц отсутствует и эта железа.

Покровы тела . Кожа очень тонка. На клюве имеются роговые чехлы, на конечностях -- роговые чешуи, на пальцах - когти. Производными кожи являются перья, филогенетически связанные с чешуйчатыми образованиями (на это указывает сходство в развитии пера и чешуи в ранних стадиях). Перья покрывают снаружи тело птиц, помогают сохранить тепло (теплоизоляционная функция), обеспечивают обтекаемость тела, защищают его от повреждений, образуют несущие плоскости в полете (крылья, хвост).

Различают контурные и пуховые перья.

Контурные перья состоят из прочного и упругого полого рогового ствола (стержня) и мягкого опахала. Опахало образовано густой сетью тонких роговых пластинок - бородок. От стержня параллельно одна другой отходят бородки первого порядка, с обеих сторон которых в свою очередь отходят многочисленные более тонкие бородки второго порядка, последние сцепляются между собой мелкими крючочками. Различают длинные и особо прочные перья - маховые, - они образуют плоскость крыла; длинные и прочные рулевые перья образуют плоскость хвоста, остальные покровные контурные перья обеспечивают обтекаемую форму тела. 9-10 первостепенных маховых перьев прикрепляются к заднему краю скелета кисти, во время полета они образуют тягу, которая несет птицу вперед, в меньшей мере - подъемную силу. Второстепенные маховые перья прикрепляются к предплечью, они составляют основную несущую поверхность крыла. На переднем крае последнего имеется маленькое крылышко с несколькими короткими перышками, которые облегчают птице приземление. Рулевые перья принимают участие в управлении полетом и торможении.

Пуховые перья имеют тонкий короткий стержень и мягкое опахало с более тонкими и пушистыми бородками, без крючков (т.е. не соединенные между собой). Пуховые перья увеличивают теплоизоляцию и способствуют уменьшению теплоотдачи.

Птицы периодически (один-два раза в год) линяют, на месте старых перьев у них вырастают новые.

Скелет . Кости скелета наполнены воздухом (пневматичны) и отличаются легкостью. Толщина костей небольшая, трубчатые кости внутри полые, кроме воздуха частично заполнены костным мозгом. Многие кости срастаются между собой. Благодаря таким особенностям скелет птицы легкий и крепкий. В позвоночнике различают пять отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. Шейные позвонки (их от 11 до 25) подвижно соединены между собой. Позвонки же других отделов сращены между собой и неподвижны, что необходимо во время полета. Грудные позвонки почти неподвижны, к ним прикреплены ребра. На ребрах имеются крючковидные отростки, которые налегают на соседние задние ребра. Грудные позвонки, ребра и широкая грудная кость, или грудина, образуют грудную клетку. Грудина имеет внизу высокий гребень - киль. К нему и грудине прикрепляется мощная мускулатура, двигающая крыло.

Все поясничные и крестцовые (их два) позвонки срастаются между собой и с подвздошными костями; к ним присоединяется несколько хвостовых позвонков, образуя характерный для птиц сложный крестец. Он служит опорой пары задних конечностей, несущих на себе всю тяжесть тела. Свободных хвостовых позвонков 5-9, концевые хвостовые позвонки срастаются в копчиковую кость, к которой прикрепляются рулевые перья.

Пояс передних конечностей состоит из трех парных костей: коракоидов, лопаток и ключиц. Скелет передней конечности, которая превратилась в крыло, значительно видоизменен. Скелет крыла состоит из одной плечевой кости, двух костей предплечья (локтевой и лучевой), нескольких костей кисти (большая часть их слилась, образовав одну кость) и трех пальцев. Скелет пальцев резко редуцирован.

При передвижении по суше вся тяжесть тела переносится на тазовый пояс и задние конечности, в связи с этим они также преобразованы. Пояс задних конечностей состоит из трех пар костей, которые срастаются, образуя таз. По средней линии тела тазовые кости не срастаются, это так называемый открытый таз, который дает возможность птицам откладывать крупные яйца. Скелет задней конечности образован длинными и крепкими трубчатыми костями. Общая длина ноги превышает длину туловища. Скелет задней конечности состоит из одной бедренной кости, сросшихся костей голени и костей стопы, которые образуют цевку, и четырех пальцев.

Для черепа характерны полное сращение всех костей вплоть до исчезновения швов, чрезвычайная легкость и крупные, сближенные друг с другом глазницы. Челюсти птиц представлены легким клювом, лишенным зубов.

Мускулатура хорошо развита, ее относительная масса больше, чем у пресмыкающихся. При этом брюшные мышцы слабее, чем грудные, которые составляют 10-25 % общей массы птицы, т. е. приблизительно столько же, сколько все другие мышцы вместе взятые. Это связано с тем, что парные большие и малые грудные мышцы, начинающиеся на грудной кости и ее киле, опускают и поднимают крылья во время полета. Кроме грудных мышц, сложной работой крыла в полете управляют несколько десятков мелких мышц, прикрепляющихся на туловище и передних конечностях. Очень сложна мускулатура шеи и ног. У многих птиц на сухожилии мышцы глубокого сгибателя пальцев ног имеется специальное приспособление, которое автоматически закрепляет пальцы ног в сжатом состоянии, когда птица обхватывает ими ветку. Поэтому птицы могут спать, сидя на ветках.

Пищеварительная система . Органы пищеварения характеризуются полным отсутствием зубов у современных птиц, что значительно облегчает тело для полета. У зерноядных птиц их заменяет мышечный желудок, который служит для механического перетирания пищи, в то время как железистый желудок служит для ферментативного воздействия.

Органы пищеварения начинаются клювом - это основной орган захвата пищи. Клюв состоит из верхней части (надклювья) и нижней (подклювья). Форма и особенности строения клюва у разных птиц различны и зависят от способа питания. Ко дну ротовой полости прикрепляется язык, его форма и особенности строения зависят от характера пищи. В ротовую полость открываются протоки слюнных желез. У некоторых птиц в слюне имеется фермент амилаза и переваривание пищи начинается в ротовой полости. Ласточки и некоторые стрижи используют липкую слюну при постройке гнезд, у дятлов к смоченному липкой слюной длинному языку прилипают насекомые. Смоченная слюной пища легко заглатывается и попадает в пищевод, нижняя часть которого у многих птиц образует расширение - зоб (в нем пища размачивается и частично переваривается). Далее по пищеводу пища поступает в тонкостенный железистый желудок, в котором многочисленные железы выделяют пищеварительные ферменты. Обработанная ферментами пища переходит в мускульный желудок. В стенках последнего хорошо развиты сильные мышцы, благодаря сокращению которых пища перетирается. Перетертая пища поступает в двенадцатиперстную кишку, в которую впадают протоки поджелудочной железы и желчного пузыря (птицы имеют двухлопастную печень). Затем пища попадает в тонкий кишечник и далее в задний отдел кишечника, который не дифференцирован на толстую и прямую кишки и значительно укорочен. Через задний отдел кишечника непереваренные остатки пищи выводятся в клоаку.

Птицы характеризуются высокой интенсивностью пищеварения. Например, воробьи переваривают гусениц за 15-20 мин, жуков- около 1 ч, зерно - 3-4 ч.

Дыхательная система . Органы дыхания начинаются ноздрями, расположенными у основания надклювья. Изо рта гортанная щель ведет в гортань, а из нее в трахею. В нижней части трахеи и начальных участках бронхов находится голосовой аппарат птиц - нижняя гортань. Источником звуков служат вибрирующие при прохождении воздуха перепонки между последними хрящевыми кольцами трахеи и полукольцами бронхов. Бронхи проникают в легкие, разветвляются в них на мелкие трубочки - бронхиолы - и очень тонкие воздушные капилляры, которые образуют в легких воздухоносную сеть. С ней тесно переплетаются кровеносные капилляры, газообмен происходит через стенки последних. Часть бронхиальных ответвлений не разделяется на бронхиолы, выходит за пределы легких, образуя тонкостенные воздушные мешки, расположенные между внутренними органами, мышцами, под кожей и даже внутри полых костей. Объем воздушных мешков почти в 10 раз превышает объем легких. Парные легкие небольшие, представляют собой плотногубчатые тела, а не мешки, как у рептилий, и мало растяжимы; они прирастают к ребрам по бокам позвоночника.

В спокойном состоянии и во время движения по земле акт дыхания осуществляется за счет движения грудной клетки, Грудная кость при вдохе опускается, отдаляясь от позвоночника, а при выдохе поднимается, приближаясь к нему. Во время полета грудная кость неподвижна. При поднятии крыльев происходит вдох за счет того, что воздушыне мешки растягиваются и воздух всасывается в легкие и мешки. При опускании крыльев происходит выдох, богатый кислородом воздух попадает из воздушных мешков в легкие, где осуществляется газообмен. Таким образом, насыщенный кислородом воздух проходит через легкие и при вдохе, и при выдохе (так называемое двойное дыхание). Воздушные мешки предотвращают перегрев организма, так как избыток тепла удаляется с воздухом.

Выделительная система . Органы выделения представлены двумя крупными почками, составляющими 1-2 % массы тела, они лежат в глубине таза по обе стороны позвоночника. Мочевого пузыря нет. По двум мочеточникам мочевая кислота в виде белой кашицеобразной массы стекает в клоаку и выделяется наружу вместе с экскрементами не задерживаясь в теле. Это уменьшает массу тела птицы и актуально при полете.

Кровеносная система . Сердце у птиц относительно велико, его масса составляет 1-2% массы тела. Интенсивность работы сердца также большая: пульс в покое - 200-300 ударов в 1 мин, а полете - до 400-500 (у птиц средней величины). Большой объем сердца и частый пульс обеспечивают быструю циркуляцию крови в организме, интенсивное снабжение кислородом тканей и органов и удаление продуктов обмена.

В строении сердца обращает на себя внимание полное разделение сердца продольной сплошной перегородкой на правую венозную и левую артериальную половины. Из двух дуг аорты сохраняется только правая, берущая начало от левого желудочка. Большой и малый круги кровообращения полностью разобщены. Большой круг кровообращения начинается с левого желудочка и кончается в правом предсердии; артериальная кровь по артериям разносится по всему телу (все органы снабжаются только артериальной кровью), венозная кровь по венам попадает в правое предсердие, а из него в правый желудочек. Малый круг кровообращения начинается с правого желудочка и заканчивается в левом предсердии. Венозная кровь по легочным артериям попадает в легкие, окисляется там, и артериальная кровь по легочным венам попадает в левое предсердие, а из него в левый желудочек и в большой круг кровообращения. В результате того что артериальная и венозная кровь не смешивается, органы получают артериальную кровь. Это усиливает обмен веществ, повышает жизнедеятельность организма, обусловливает весьма высокую и постоянную температуру тела птиц (42-45 °С). Постоянство температуры тела и независимость ее от температуры окружающей среды - важный прогрессивный признак птиц и млекопитающих по сравнению с предыдущими классами животных.

Нервная система . Головной мозг имеет относительно большие полушария и зрительные доли, хорошо развитый мозжечок и очень маленькие обонятельные доли. Это связано с более сложным и разнообразным поведением и способностью к полету. От головного мозга отходят все 12 пар черепномозговых нервов.

Из органов чувств лучще всего развито зрение. Глазные яблоки большие, что обеспечивает получение на сетчатке больших изображений с четкими деталями. На глазу имеется три века - верхнее, нижнее и прозрачное внутреннее, или мигательная перепонка. Аккомодация (наводка глаза на резкость) осуществляется изменением формы хрусталика и одновременным изменением расстояния между хрусталиком и сетчаткой, а также некоторым изменением кривизны роговицы. Все птицы имеют цветное зрение. Острота зрения птиц в несколько раз выше, чем острота зрения человека. Свойство это связано с огромным значением зрения при полете.

Орган слуха анатомически сходен с органом слуха пресмыкающихся, состоит из внутреннего и среднего уха. Во внутреннем ухе лучше развита улитка, в ней увеличено число чувствительных клеток. Полость среднего уха имеет большие размеры, единственная слуховая косточка - стремечко - более сложной формы, она более подвижна при колебаниях куполообразной барабанной перепонки. Барабанная перепонка находится глубже, чем поверхность кожи, к ней ведет канал - наружный слуховой проход. Слух у птиц очень острый.

По сравнению с пресмыкающимися у птиц увеличена поверхность носовой полости и обонятельного эпителия. У некоторых птиц (утки, кулики, питающиеся падалью хищники и др.) обоняние хорошо развито и используется при поиске корма. У других птиц обоняние развито слабо.

Органы вкуса представлены вкусовыми почками в слизистой оболочке ротовой полости, на языке и у его основания. Многие птицы различают соленое, сладкое и горькое.

Органы размножения . У самца имеется два семенника, семяпроводы образуют в нижней части небольшое расширение - семенной пузырек - и впадают в клоаку. У самки развит только один левый яичник и левый яйцевод, который впадает в левую часть клоаки. Оплодотворение внутреннее и происходит в начальной части яйцевода. Благодаря сокращению стенок яйцевода оплодотворенная яйцеклетка перемещается по направлению к клоаке. В яйцеводе находятся белковые железы и железы, которые образуют на яйце двухслойную кожистую подскорлуповую оболочку, пористую известковую скорлупу и тоненькую надскорлуповую оболочку. Последняя защищает яйцо от микроорганизмов.

Яйцо перемещается по яйцеводу в течение 12-48 ч и последовательно покрывается толстой белковой оболочкой, подскорлуповыми, скорлуповой и надскорлуповой оболочками. В это время происходит развитие зародыша. В момент откладки яйца он имеет вид зародышевого диска, который находится на поверхности желтка. Два извитых белковых шнура - халазы - идут от внутренней подскорлуповой оболочки к желтку и поддерживают желток так, чтобы зародышевый диск находился сверху, ближе к телу птицы, которая насиживает яйцо. Для развития яйца необходима температура 38-39,5 °C. У разных птиц продолжительность насиживания различна: от 12-14 дней у мелких воробьиных до 44-45 дней у орла-беркута и почти двух месяцев у крупных пингвинов, альбатросов, грифов. У разных видов птиц яйца насиживают самка, самец или оба поочередно. Некоторые птицы не насиживают яиц: кулик-бегунок в Туркмении зарывает яйца в горячий песок, сорные (или большеногие) куры Австралии и Малайского архипелага откладывают их в кучи песка и гниющих растений, при гниении образуется необходимое для развития зародыша тепло.

Большинство птиц насиживают яйца в гнезде. Чаще всего птицы складывают или плетут гнезда из веточек, травы, мха, нередко скрепляя их каким-либо дополнительным материалом (волосками, шерстью, глиной, грязью и т. п.). Гнездо обычно имеет поднятые края и углубленную внутреннюю часть - лоток, в котором находятся яйца и птенцы. Дрозды, зяблики, щеглы укрепляют гнезда в развилках ветвей на кустарниках и деревьях. У крапивника и длиннохвостой синицы гнездо имеет вид плотного шара с толстыми стенками и боковым входом, укрепленного в развилке ветвей. Жаворонки, трясогузки устраивают гнезда на почве, в выстланной травой ямке. Дятлы, поползни, синицы, мухоловки, вертишейки гнездятся в дуплах, зимородки, щурки, береговые ласточки - в норах по берегам рек. Многие ласточки лепят гнездо из комочков глины и грязи, скрепленных липкой слюной. Грачи, вороны, аисты, многие дневные хищники строят гнезда из больших сучков и веток. Чайки, кайры, гагары откладывают яйца в песок, углубления на уступах скал. Самки уток, гусей, гаг выщипывают на своем брюшке пух и выстилают им гнездо. Колебания температуры в гнез.-дах значительно меньше, чем в окружающей среде; это улучшает условия инкубации.

По степени физиологической зрелости птенцов в момент вылупления всех птиц делят на две группы - выводковых и птенцовых. У выводковых птиц птенцы сразу после вылупления покрыты пухом, зрячие, могут передвигаться и самостоятельно находить корм. Взрослые птицы защищают выводок, периодически греют птенцов (это особенно важно в первые дни жизни), помогают в поисках корма. К этой группе относятся курообразные (тетерева, рябчики, фазаны, куропатки, перепела, куры), гусеобразные (гуси, утки, лебеди, гаги), журавли, дрофы, страусы. У птенцовых птиц птенцы вначале слепые, глухие, голые или слабо опушенные, не могут передвигаться, в гнезде остаются долго (у воробьиных - 10-12 дней, у некоторых птиц - до 2 месяцев). Все это время родители их выкармливают и обогревают. К этой группе относятся голуби, попугаи, воробьиные, дятлообразные и многие другие. Сначала родители носят птенцам мягкий питательный корм (например, синицы в первые дни кормят птенцов пауками). Птенцы покидают гнездо оперенными, почти достигнув размеров взрослых птиц, но с неуверенным полетом. В продолжение 1-2 недель после вылета родители продолжают кормить их. Одновременно птенцы обучаются поиску корма. Благодаря разнообразным формам заботы о потомстве плодовитость птиц гораздо ниже, чем плодовитость пресмыкающихся, земноводных и рыб.

Вымершие формы и филогения . Все особенности птиц, отличающие их от рептилий, носят преимущественно приспособительный к полету характер. Вполне естественно считать, что птицы произошли от рептилий. Происходят птицы от древнейших рептилий - псевдозухий, у которых задние конечности были построены так же, как у птиц. Переходная форма - археоптерикс - в виде ископаемых остатков (отпечатков) обнаружена в верхнеюрских отложениях. Наряду с чертами, характерными для рептилий, они имеют признаки строения птиц.

Систематика . Современные формы птиц делятся на три группы: бескилевые (южноамериканские, африканские, австралийские страусы и киви), пингвины и килевые; последние объединяют огромное число видов. К килевым птицам относится около 30 отрядов. Из них наиболее важны воробьиные, куриные, дневные хищники, гусеобразные, голубиные и др.

Перелеты

Оседлые птицы живут на определенных территориях на протяжении всего года, например воробьи, синицы, сороки, сойки, вороны. Кочующие птицы после сезона размножения совершают кочевки протяженностью в сотни километров, но не покидают пределов определенной природной зоны, например свиристели, снегири, чечетки, клесты, многие совы. Перелетные птицы регулярно улетают на зимовки за тысячи километров от мест гнездования по четко определенным пролетным дорогам в другие природные зоны.

Перелеты - сезонное явление в жизни птиц, которое возникло в процессе эволюции под воздействием периодических изменений погодных условий, связанных со сменой времен года, интенсивными процессами горообразования на обширных территориях и резкими похолоданиями в четвертичном периоде. Длинный северный день и большое количество животного и растительного корма способствуют выкармливанию потомков. Во второй половине лета в северных областях сокращается продолжительность светового дня, уменьшается количество животного корма (особенно насекомых), ухудшаются условия его добычи, у птиц изменяется характер обмена веществ, что при усиленном питании приводит к накоплению жировых запасов (у американских древесных славок перед полетом над морем запасы жира составляют до 35% массы птиц). Множество птиц начинают объединяться в стайки и откочевывать в места зимовки. Во время миграций птицы летят с обычными скоростями, мелкие воробьиные за сутки перемещаются на 50-100, утки - на 100-500 км. Миграции большинства птиц проходят на высоте 450-750 м. В горах стаи летящих журавлей, куликов, гусей наблюдали на высоте 6-9 км.

Перелеты у одних видов происходят днем, у других ночью. Перелет чередуется с остановками для отдыха и кормежки. Мигрирующие птицы способны к астронавигации, т.е. к выбору нужного направления перелета по положению солнца, луны и звезд. Выбранное правильное общее направление полета корректируется по зрительным ориентирам: птицы при перелетах придерживаются русел рек, лесных массивов н т.п. Направление и скорость миграций, места зимовок и ряд других особенностей птиц изучаются с помощью их массового кольцевания. Ежегодно в мире кольцуют около 1 млн. птиц, в том числе в СССР - около 100 тыс. На ногу птице одевают легкое металлическое кольцо с номером и условным обозначением учреждения, производившего кольцевание. При поимке окольцованной птицы кольцо снимают и отсылают в Москву в Центр кольцевания АН СССР.

Значение птиц

Птицы имеют большое хозяйственное значение, так как являются источником получения мяса, яиц, пуха, пера. Они уничтожают вредителей полей, лесов, садов и огородов. Многие виды домашних и диких птиц болеют орнитозами - вирусными заболеваниями, которыми может заразиться и человек. Птицы, живущие в тайге, наряду с млекопитающими представляют собой природный резервуар вируса таежного энцефалита. Птицы, обитающие в Средней Азии, наряду с млекопитающими и пресмыкающимися могут быть природным резервуаром возбудителей клещевого возвратного тифа.

Однако ни одна птица не может считаться только полезной или только вредной, все зависит от обстоятельств и времени года. Например, воробьи и некоторые зерноядные птицы питаются семенами культурных растений, могут склевывать в садах сочные плоды (черешни, вишни, шелковицы), однако своих птенцов выкармливают насекомыми. Для выкармливания птенцов необходимо особенно много пищи. Большая синица приносит птенцам корм до 400 раз в день, уничтожая при этом до 6 тыс. насекомых. Мухоловка-пеструшка для питания шести птенцов в течение 15 дней собирает 1-1,5 кг насекомых, предпочтительно мелких гусениц. Черный дрозд во время осеннего перелета уничтожает массу клопов вредной черепашки в лесополосах и зарослях кустарников: клопы вредной черепашки в этот период составляют до 74% общего количества насекомых в желудках дроздов. Особенно много вредных насекомых на посевах сельскохозяйственных культур и в лесных насаждениях уничтожают синицы, мухоловки, соловьи, ласточки, поползни, стрижи, сорокопуты, скворцы, грачи, дятлы и др. Насекомоядные птицы поедают много комаров, мошек, мух, которые переносят возбудителей болезней. Многие птицы (жаворонки, голуби, чечетки, щеглы, куропатки, перепелки, снегири и др.) питаются семенами сорняков, очищая от них поля. Хищные птицы - орлы, канюки, соколы (кобчики, балобаны, пустельги), некоторые луни, а также совы уничтожают большое количество мышевидных грызунов, некоторые питаются падалью и, таким образом, имеют немаловажное санитарное значение.

В определенных условиях некоторые виды птиц могут вредить. В частности, щурка вблизи пасек питается пчелами, зато в других местах уничтожает много вредных насекомых. Серая ворона поедает яйца и птенцов мелких птиц, но питается также насекомыми, грызунами, падалью. Ястреб-тетеревятник, ястреб-перепелятник, лунь болотный уничтожают большое количество птиц, в частности, лунь болотный - птенцов водоплавающих птиц. Один грач съедает за сезон более 8 тыс. личинок майских жуков, щелкунов, свекловичных долгоносиков, но весной грачи выдергивают всходы кукурузы и некоторых других культур, поэтому приходится защищать от них посевы.

Столкновения с птицами иногда приводят к серьезным авариям реактивных и винтомоторных самолетов. В районах аэродромов птиц приходится отпугивать (в частности, с помощью трансляции записанных криков бедствия или сигналов тревоги).

Совершая трансконтинентальные перелеты, птицы способствуют распространению возбудителей некоторых вирусных заболеваний (например, гриппа, орнитозов, энцефалитов и др.). Тем не менее большинство птиц можно считать полезными. Многие птицы служат объектами спортивной или промысловой охоты. Весенняя и осенняя охота разрешена на рябчиков, глухарей, тетеревов, фазанов, куропаток, уток и других птиц. На островах и побережьях Северного Ледовитого океана собирают легкий и теплый гагачий пух, которым гаги выстилают гнезда. Пух используют для утепления одежды летчиков и полярников.

Птицеводство

Птицеводство - важная отрасль сельского хозяйства, развивающаяся быстрыми темпами. На птицефабриках и птицефермах разводят кур (яйценоские породы - леггорны, русские белые, орловские; яйце-мясные - загорские, ленинградские, московские), гусей, уток, индюков. В инкубаторы одновременно закладываются десятки тысяч яиц. Кормление, сбор яиц, поддержание необходимых температуры и освещенности, процессы уборки и т.п. механизированы и автоматизированы.

Охрана птиц

Для увеличения численности полезных птиц необходимо создавать благоприятные условия для их гнездования, например, смешанные лесные насаждения с разнообразным кустарниковым подлеском, высадка куртин кустарников в парках и садах. Развеской искусственных гнездовий (скворечниц, дуплянок и др.) можно добиться увеличения численности синиц, мухоловок, скворцов и других птиц в 10-25 раз. Зимой оседлых птиц рекомендуется подкармливать, устанавливая кормушки на подоконниках, в палисадниках, садах, парках. Не следует беспокоить птиц в период гнездования, разорять гнезда и собирать яйца. Во время вывода птенцов охота на птиц запрещена. Следует охранять птиц и в местах их зимовки. Большое значение в охране птиц имеют государственные заповедники и заказники. Для некоторых редких и исчезающих видов птиц (например, белый журавль и др.) разрабатываются мероприятия по искусственному содержанию и разведению в условиях заповедников.

Преодолевая воздушные потоки с большой легкостью, птицы выполняют различные плавные движения, чередуя направление полета. Возможно, вам интересно будет узнать, что подобные маневры пернатые совершают благодаря дыхательной системе. Птицы умело улавливают встречный ветер. По мнению ученых, механизм летающих созданий, отвечающий за прохождение воздуха, отлажен исключительно и гораздо сложнее, чем у других животных.

Большие возможности пернатых

Интересно то, что птицы, совершая полеты на дальние расстояния, затрачивают минимальное количество энергии. Многие из них, пролетев несколько тысяч километров, практически не прилагают при этом особых усилий. Было доказано, что пернатым помогает техника планирования. Птичье мастерство заключается в том, что они могут извлекать энергию из ветра. Сначала они взлетают далеко ввысь в потоке встречного ветра, а затем, развернувшись в определенной точке, летят попутно вместе с этой же воздушной струей. При этом немаловажную роль играет и анатомическое строение дыхательной системы птиц. Детальное рассмотрение птичьих органов и их функций поможет нам раскрыть секрет удивительных возможностей пернатых.

Общие сведения

Если говорить о дыхательной системе птиц кратко, то она имеет следующие особенности:

Простое строение и небольшая величина носовой полости.
На разветвлении трахеи (в бифуркации), где она переходит в два основных бронха, имеется механизм для издания звуков - певчая гортань.
Оптимальное расположение легкого, позволяющее бронхам войти внутрь его и образовать губчатую ветвь из бронхиол, опутанных паутиной капилляров. Некоторые более толстые бронхи не образуют развилок, сильно вытягиваются, выступая за пределы органа в виде тонкостенных мешков.

Схема дыхательной системы птиц представляет собой некий хорошо слаженный потенциал, состоящий из следующих отделов:

полость носа;
ротовая полость;
гортань;
трахея;
певчая гортань;
бронхи;
легкое;
воздухоносные мешки.

Строение воздухопроводящих путей

Начальной точкой дыхательной системы птиц являются ноздри. Они открывают путь для прохождения воздуха в полость носа и через верхнюю гортань в трахею. Строение самой трахеи у всех птиц очень разное и в основном зависит от длины и количества колец, состоящих из хрящевой ткани. На месте бифуркации трофеи находится сиринкс, который представляет голосовой аппарат пернатых. Располагается этот особый орган в нижней части гортани. В этом же месте трахея образует развилку из двух бронхов, которые заходят в легкое. Преобразовавшись во вторичные бронхи, эти органы частично выходят из легкого, образуя воздухоносные мешки в различных областях тела птиц. В организме пернатых имеется множество парабронхов, опутанных кровеносными капиллярами, взаимодействующих со вторичными.

Легкие

Данный орган имеет вытянутую форму, почти не эластичен и не располагается свободно. Легкие плотно закреплены между ребрами путем вдавливания верхней дорсальной поверхностью. На них можно заметить следы от ребер в виде бороздок. Такие органы дыхательной системы птиц, как легкие и бронхи, имеют уникальное строение. Сливаясь между собой, они представляют плотную губку, состоящую из небольших ответвлений. При входе в легкие, бронхи расходятся на более мелкие образования. За счет вторичных и третичных развилок бронхов легкие птиц отличаются губчатым строением. Они имеют светло-красный цвет и выполняют важнейшую функцию в газообмене. Находящиеся в легких мелкие дыхательные трубочки пропускают атмосферный воздух в кровь сквозь эпителиальные клетки. Насыщение кислородом происходит также и через эндотелий капилляров.

Сложный процесс дыхания

Главная особенность строения дыхательной системы птиц - обхваченное грудной клеткой легкое, не подвластное растягиванию. Костная ткань не позволяет изменять конфигурацию птицы в этой области, поэтому легкое пропускает воздух с помощью бронхов. Далее следуют воздушные мешки, обеспечивающие прохождение воздуха за счет изменения своего объема. Растягивающиеся емкости способны пропускать большую часть кислорода (75%), попавшего во вторичные бронхи, остальной задерживается легкими. Когда птица находится в полете, дыхательные мешки постоянно расширяются и сжимаются. Причем, чем быстрее будет происходить взмах ее крыльев, тем интенсивнее будет дыхание. При совершении махов вверх, воздух стремительно затягивается в легкие и тонкостенные образования, а когда пернатая опускает крылья, на выдохе, из мешков воздух повторно проходит сквозь легкие.

Особенность, описанная выше, срабатывает у птиц только в состоянии полета. Когда они находятся на отдыхе, грудная клетка обретает способность сужаться и расширяться.

Благодаря тому, что между дыханием и движением крыльев существует тесная взаимосвязь, птица не погибнет в полете. Стоит обратить внимание еще на одну важную деталь при совершении этого процесса - усиленный газообмен.

Двойное дыхание

Дыхательная система птиц устроена таким образом, что в воздушных мешках насыщение крови кислородом не происходит. Как уже упоминалось, в легких задерживается меньший объем воздуха (25%) и для окисления крови используется малая его часть. Чтобы пополнить недостающий запас кислорода, на выходе струя воздуха из мешков вновь проходит через легкие. Таким образом, как при вдохе, так и при выдохе, легкие обогащаются кислородом, а процесс насыщения крови происходит именно в этом органе. Чтобы более насыщенный воздух сообщался с артериальной кровью, их потоки движутся противоположно друг другу. Данный газообменный процесс принято называть вторым дыханием.

Роль воздушных мешков

При вдохе главные бронхи доставляют жизненно важный поток в легкие и задние дыхательные мешки. На обратном пути воздух, прошедший через легкие, поступает в передние резервуары. Дело в том, что отработанный воздух сразу не покидает организм птицы. В результате первого выдоха он задерживается в переднем мешке, а только после второго покидает его. Проделывая путь через центральные бронхи и трахею, он выходит в виде диоксида углерода. На его место моментально поступает следующая порция воздуха из заднего мешка, прошедшая сквозь легкие. Движение потока происходит в одном направлении. Как видно, тонкостенным образованиям отводится важная роль в процессе дыхания птиц.

Воздухоносных емкостей у пернатых достаточно для того, чтобы обеспечить комфортный полет. За счет них тело птицы становится легче, и уменьшается его плотность. Хорошо наполненные мешки, находящиеся между органами, защищают птиц от перегрева в период путешествия.

Классификация воздухоносных мешков

Пернатые имеют 9 тонкостенных воздухоносных образований, относящихся к основным. Кроме них, дыхательная система птиц наделена промежуточными наростами и мешками, располагающимися сзади туловища.

Основные разделяются на 4 парных образования и один отдельный: шейные, переднегрудные, брюшные, заднегрудные и непарный ключичный. Внутри слизистую оболочку мешка покрывает слой мерцательного эпителия. Их стенки довольно эластичны и имеют капиллярную сеть. Воздухоносные образования укладываются между внутренними органами и мышцами. Некоторые из них видны даже в полостях некоторых трубчатых костей.

Благодаря наличию целого комплекта дыхательных мешков, в организме птиц они могут выполнять следующие роли:

принимать участие в газообменном процессе;
задавать правильное положение тела в полете;
обеспечивать своевременное охлаждение тела;
создавать защиту внутренним органам, выступая в роли амортизаторов;
облегчать вес тела;
служить резервуаром для воздуха.

Голосовой аппарат

Одна из интереснейших функций дыхательной системы птиц - умение петь. Такое мастерство опять же обуславливается устройством уникального механизма воздухопроводимого аппарата. Верхняя щель, расположенная за языком, приводит в верхнюю часть гортани, называемую фаринксом. Эта область состоит из типичных хрящей и в качестве голосового аппарата у пернатых не выступает (как свойственно другим наземным животным из класса позвоночных).

Сиринкс, находящийся на нижней части гортани, и отвечает за приятное пение птиц. Хрящевые кольца трахеи поддерживают оптимальное расширение стенки этого органа. От ее наружной части отходят голосовые перепонки и впадают в сиринкс. В области бифуркации трофеи внутрь гортани входит еще одна перепонка, называемая внутренней голосовой. Когда певчие мышцы начинают сокращаться, перепонки напрягаются. При выдохе воздух из легких проникает в голосовые щели и производит колебание перепонок, в результате чего они начинают издавать звуки. При этом трахея служит резонатором и расширяется в объеме в момент пения.

Из-за особого свойства голосового аппарата изменять свою форму, пернатые могут воспроизводить различные звуки, а некоторые из них способны имитировать речь людей. Чтобы этот орган нормально функционировал, ему отводится достаточно места в птичьем организме. Исходя из этого, у мелких птиц в процесс пения вовлекается почти все тело.

У маленьких птичек частота актов дыхания значительно больше, чем у крупных. Например, малый веретенник преодолевает расстояние до 10 000 тысяч километров примерно за 9 суток. Он обладает способностью чувствовать приближение вихрей и старается улавливать попутный ветер.

Самая маленькая птичка колибри за одну секунду выполняет до 80 движений крыльями. При этом она умело исполняет свой танец в воздухе, летая в стороны, и наоборот. Весит она чуть больше одного грамма, а по размеру такая же, как пчела. Примечательно, что эта миниатюрная птичка является близкой родственницей обычных стрижей.

Дыхательная система птиц позволяет некоторым из них разговаривать. Самым известным говоруном считался попугай Жако. Он также являлся и представителем Красной книги. Ему удавалось выговаривать полные предложения на разных языках. Словарный запас попугая составлял около 400 слов.

Для черного стрижа небо служит родным домом. Птица может находиться в вышине несколько лет, не возвращаясь на землю. Все свои потребности она осуществляет в полете.

Помимо анатомического строения, полет крупных птиц осуществляется благодаря особой конструкции: перья орлов и аистов по краям их крыльев выворачиваются вверх, образуя вертикальный изгиб. Эта особенность позволяет умножить подъемную силу пернатых при небольшом размере крыла, что значительно облегчает их полет.

Сапсан - одна из самых скоростных представителей во всем мире, которая может набирать до 300 км/ч. К тому же птицы тело птицы доходит до 1 м в длину. Их самки обычно крупнее, чем самцы.

Заключение

Рассмотрев особенности дыхательной системы птиц, можно смело заключить, что это один из самых сложных механизмов, имеющихся в природе. Например, наличие двух гортаней позволяет пернатым общаться между собой на своем языке и исполнять красивые мелодии для людей.

Птиц является уникальной. У пернатых воздушные потоки идут только в одном направлении, что не свойственно другим позвоночным. Каким образом можно вдыхать и выдыхать через одну трахею? Решение представляет собой удивительное сочетание уникальных анатомических особенностей и манипуляций атмосферного потока. Особенности дыхательной системы птиц обуславливают сложные механизмы работы воздушных мешков. Они не присутствуют в организме млекопитающих.

Дыхательная система птиц: схема

Процесс у крылатых осуществляется несколько иначе, чем у млекопитающих. Помимо лёгких, у них имеются также воздушные мешки. В зависимости от вида, дыхательная система птиц может включать семь или девять этих лопастей, которые имеют выход в плечевую и бедренную кости, позвонки и даже череп. Из-за отсутствия диафрагмы воздух перемещается путём изменения давления в воздушных мешках при помощи грудных мышц. Это создаёт отрицательное давление в лопастях, заставляя воздух входить в дыхательную систему. Подобные действия не являются пассивными. Они требуют определённые мышечные сокращения для усиления давления на воздушные мешочки и выталкивания воздуха наружу.

Строение дыхательной системы птиц предполагает поднятие грудины во время процесса. Лёгкие пернатых не расширяются или сжимаются, как органы млекопитающих. У животных обмен кислорода и происходит в микроскопических мешочках, называемых альвеолами. У крылатых сородичей газообмен осуществляется в стенах микроскопических трубочек, называемых воздушными капиллярами. птиц работают эффективнее, чем у млекопитающих. Они способны переносить больше кислорода с каждым вдохом. При сравнении с животными аналогичного веса, имеются более медленные частоты дыхания.

Как дышат пернатые?

Птицы имеют три разных набора органов дыхания. Это передние воздушные мешки, лёгкие и задние воздушные мешочки. В течение первого вдоха кислород проходит через ноздри на стыке между верхней частью клюва и головы. Тут он нагревается, увлажняется и фильтруется. Мясистая ткань, которая их окружает, у некоторых видов называется восковицей. Затем поток движется в носовую полость. Вдыхаемый воздух идёт далее вниз в трахею, или дыхательное горло, которое разделяется на два бронха. Далее они разветвляются на множество путей в каждом лёгком.

Большую часть ткани этого органа составляют около 1800 небольших смежных третичных бронхов. Они ведут в крошечные воздушные капилляры, которые переплетаются с кровяными, где происходит обмен газов. Поток воздуха не идёт напрямую в лёгкие. Вместо этого он следует в каудальные мешочки. Небольшое количество проходит через хвостовые образования через бронхи, которые, в свою очередь, делятся на более мелкие в диаметре капилляры. Когда птица вдыхает во второй раз, кислород перемещается в черепные воздушные мешочки, а обратно выходит через свищ в трахею через гортань. И, наконец, через носовую полость и выходит из ноздрей.

Сложная система

Дыхательная система птиц состоит из парных лёгких. Они содержат статические структуры на поверхности для газообмена. Расширяются и сокращаются лишь воздушные мешки, заставляя кислород двигаться через неподвижные лёгкие. Вдыхаемый воздух остаётся в системе в течение двух полных циклов, прежде чем будет полностью израсходован. Какая часть дыхательной системы птиц отвечает за газообмен? Эту важную роль выполняют лёгкие. Отработанный там воздух начинает выходить из организма через трахеи. Во время первого вдоха отработанные газы переходят в передние воздушные мешочки.

Они не могут сразу покинуть тело, так как во время второго вдоха свежий воздух снова поступает в оба задних мешка и лёгкие. Затем во время второго выдоха первый поток течёт наружу через трахею, и свежий кислород из задних мешков поступает в органы для газообмена. Строение дыхательной системы птиц имеет структуру, которая позволяет создавать однонаправленный (односторонний) приток свежего воздуха над поверхностью происходящего газообмена в лёгких. Кроме того, этот поток проходит там во время как вдоха, так и выдоха. В результате обмен кислорода и углекислого газа осуществляется непрерывно.

Эффективность системы

Особенности дыхательной системы птиц позволяют получать количество кислорода, необходимое для клеток организма. Большим преимуществом является однонаправленный характер и структура бронхов. Тут воздушные капилляры имеют большую общую площадь поверхности, чем, например, у млекопитающих. Чем больше составляет этот показатель, тем больше кислорода и углекислого газа могут циркулировать в крови и тканях, что обеспечивает более эффективное дыхание.

Структура и анатомия воздушных мешочков

У птицы имеется несколько комплектов воздушных ёмкостей, включая хвостовые брюшные и каудальные грудные. В состав черепных входят шейный, ключичный и краниальный грудной мешки. Их сжатие или расширение возникает, когда изменяется часть тела, в которой они размещены. Размер полости контролируется движением мышц. Самая крупная ёмкость для воздуха располагается внутри стенки брюшины и окружает органы, размещённые в ней. В активном состоянии, например во время полёта, птице требуется больше кислорода. Способность к сжатию и расширению полостей тела позволяет не только быстрее прогонять больше воздуха через лёгкие, но и облегчать вес пернатого существа.

Во время полёта учащённое движение крыльев создаёт атмосферный поток, который наполняет воздушные мешочки. Мышцы брюшного пресса в значительной степени ответственны за процесс, находясь в спокойном состоянии. Дыхательная система птиц отличается как структурно, так и функционально от той, что присуща млекопитающим. Птицы имеют лёгкие - небольшие, компактные губчатые структуры, сформированные среди рёбер по обеим сторонам позвоночника в грудной полости. Плотные ткани этих органов крылатых весят столько же, сколько у млекопитающих равного веса тела, но занимают только половину объёма. Здоровые особи, как правило, имеют лёгкие светло-розового цвета.

Пение

Функции дыхательной системы птиц не ограничиваются одним лишь дыханием и насыщением кислородом клеток тела. Сюда также можно отнести пение, с помощью которого происходит общение между особями. Свист - это звук, получаемый вокальным органом, расположенным у основания высоты трахеи. Как и в случае с гортанью млекопитающих, он производится вибрацией воздуха, протекающей через орган. Такое своеобразное свойство позволяет некоторым видам птиц производить чрезвычайно сложные вокализации, вплоть до имитации человеческой речи. Некоторые певчие виды могут производить множество разных звуков.

Этапы циклов дыхания

Вдыхаемый воздух проходит через два дыхательных цикла. В своей совокупности они состоят из четырёх этапов. Серия из нескольких взаимосвязанных шагов максимизирует контакт свежего воздуха с дыхательной поверхности лёгких. Процесс происходит следующим образом:

Большая часть воздуха, вдыхаемого за первый шаг, проходит через первичные бронхи в задние воздушные лопасти.
Вдыхаемый кислород перемещается из задних мешков в лёгкие. Тут происходит газообмен.
В следующий раз, когда птица вдыхает, насыщенный кислородом поток перемещается из лёгких в передние ёмкости.
Второй выдох вытесняет обогащённый углекислым газом воздух из передних мешков через бронхи и трахею обратно в атмосферу.

Высокая потребность в кислороде

Благодаря высокой скорости обмена веществ, необходимых для полёта, всегда существует высокая потребность в кислороде. Подробно рассматривая, какая дыхательная система у птиц, можно сделать вывод:особенности её устройства вполне помогают удовлетворить эту потребность. Хотя пернатые имеют лёгкие, они в основном полагаются на воздушные мешочки для вентиляции, которые составляют 15% от общего объёма тела. Одновременно их стенки не имеют хорошего кровоснабжения, поэтому не играют непосредственную роль в газообмене. Они ведут себя как посредники для перемещения воздуха через дыхательную систему.

У крылатых отсутствует диафрагма. Поэтому вместо регулярного расширения и сужения дыхательных органов, как это наблюдается у млекопитающих, активной фазой у птиц является выдох, который требует мышечного сокращения. Существуют различные теории о том, как птицы дышат. Многие учёные до сих пор изучают процесс. Особенности строения дыхательной системы птиц и млекопитающих не всегда совпадают. Эти различия позволяют нашим крылатым собратьям иметь необходимые приспособления для полёта и пения. Это также необходимая адаптация для поддержания высокой скорости обмена веществ для всех летающих созданий.

Высочайшая потребность птиц в кислороде отразились на строении их воздухоносных путей и легких, а также привела к появлению воздушных мешков.

Воздухоносные пути у птиц начинаются носовыми отверстиями (ноздрями) в клюве. Вход в них окружен венчиком из перьев, предотвращающих проникновение пыли и воды (у водоплавающих птиц ноздри дополнительно окружены восковой кожицей) в носовую полость. Из нее воздух через хоаны и ротоглоточную полость поступает в верхнюю гортань. Здесь надгортанного хряща нет, а его функцию при глотании выполняет поперечная складка слизистой оболочки и задняя часть языка. Верхняя гортань переходит в длинную трахею, которая состоит из большого числа (у кур от 100 до 130, а у гусей - до 200) замкнутых колец. В конце трахеи расположена нижняя, или певчая гортань. Она представляет собой (рис. 3) расширение, которое через две голосовые щели, открывается в правый и левый главные (или первичные) бронхи .

Рис. 3. Певчая гортань:

1 - трахея; 2 - расширение гортани; 3 - мостик;

Стенки голосовых щелей при выдохе способны колебаться со звуковыми частотами, а расширение нижней гортани усиливает образующийся звук (резонатора). Поэтому, нижняя гортань наряду с функцией воздухоносных путей, способна формировать голос птиц.

Каждый главный бронх (правый и левый) идет от нижней гортани к легкому на своей стороне.

Легкие птиц расположены в грудобрюшной полости (у птиц имеются лишь зачатки диафрагмы) слева и справа от позвоночника. Они являются упругими (у млекопитающих они эластичные), а их дорсальная поверхность соединена с ребрами . Легкие состоят из системы открытых с обоих концов трубочек, в которых воздух движется только в одном направлении. Эти трубочки образуются при последовательном делении правого (в правом легком) и левого (в левом легком) первичных бронхов на вторичные эндо- и эктобронхи . В дорсальной части легкого преимущественно образуются эндобронхи , а в вентральной - эктобронхи . Эндобронхи проникают в паренхиму легкого и там последовательно распадаются на множество более мелких парабронхов и оплетенных кровеносными сосудами воздушных капилляров (здесь происходит обмен газов между воздухом и кровью). Эктобронхи почти не проникают в паренхиму легкого, а выходят из него и образуют слепые выросты, названные воздушными мешками .

Воздушные мешки расположены между внутренними органами, между мышцами, под кожей, а некоторые (особенно у хищных птиц) даже соединяются с полостями пневматических костей (шейные и спинные кости, позвонки, плечевая, грудная и крестцовая кости, позвоночные концы ребер). Поэтому через их выступающий обломок птица может дышать при повреждении гортани и трахеи. К основным воздушным мешкам относятся четыре парных (шейные, переднегрудные, заднегрудные и брюшные) и один непарный (ключичный). По локализации и вкладу во внешнее дыхание их делят на передние (шейные, ключичный и переднегрудные) и задние (заднегрудные и брюшные) воздушные мешки. Их общий объем в несколько раз больше легких.

Газообмен в воздушных мешках не происходит, а основная их функция заключается в обеспечении вентиляции легких (втягивают и выталкивают воздух). Кроме того, воздухоносные мешки обеспечивают охлаждение птиц, снижают плотность ее тела, служат резервуаром воздуха, способствуют нормальному положению тела при полете, выполняют роль амортизатора для внутренних органов при резких перемещениях, а также улучшают прохождение кишечного содержимого и выделение помета .

Таким образом, органы дыхания и малый круг кровообращения способствуют газообмену между альвеолами легких и кровью. Затем, насыщенная кислородом артериальная кровь должна быть доставлена к клеткам, а образовавшийся в них избыток углекислого газа уже с венозной кровью - поступить в структуры, обеспечивающие его выход в окружающую среду.

Следовательно, дыхание у животных с легочным типом дыхания можно разделить на следующие этапы:

внешнее дыхание или вентиляция легких;

обмен газов между альвеолами легких и кровью капилляров малого круга кровообращения;

транспорт газов кровью;

газообмен между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей;

внутреннее (клеточное или тканевое) дыхание.