Przeczytaj
Aktywny lot i utrzymywanie wysokiej temperatury ciała na stałym poziomie wiąże się z dużym zapotrzebowaniem energetycznym. Do tego niezbędne są stałe, duże dostawy tlenu i pokarmu.
Tlen zapewniają ptakom rurkowate płuca, obecność worków powietrznych i mechanizm podwójnego oddychaniapodwójnego oddychania.
Ptaki wędrowne przemierzają setki kilometrów dziennie bez odpoczynku. Przez wiele godzin wykonują ruchy skrzydłami. Zapotrzebowanie energetyczne ptaków jest stale na wysokim poziomie, nie tylko podczas wędrówek. Wpływa na to tryb życia ptaków, wysoki metabolizm oraz termoregulacja.
![Na fotografii przedstawiono bociana białego lecącego nisko nad powierzchnią ziemi. Jest to duży ptak, który ma brzuch o białym upierzeniu i rozłożyste skrzydła. Pióra na krawędziach skrzydeł są czarne, a bliżej nasady części białe. W tylnej części tułowia widać ogon z długimi piórami, znajdujące się poniżej ogona nogi są cienkie, długie i czerwone. Głowa bociana jest ona niewielka i okrągła, znajduje się na długiej szyi. Po bokach głowy znajdują się czarne oczy, a z przodu podłużny, zaostrzony czerwony dziób.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RpqgB6i2pXvqA/1637851922/1Cj9KlNbm0IjfxYDoYR6YPAP5yGX5Acj.jpg)
Więcej informacji na temat ptaków w e‑materiale Ogólna charakterystyka ptakówOgólna charakterystyka ptaków.
Budowa układu oddechowego ptaków
Drogi oddechowe rozpoczynają się nozdrzami prowadzącymi przez jamę nosową do krtani, a dalej do szerokiej i długiej tchawicy.
Szczytowa część tchawicy łączy się z krtanią górną, a miejsce rozgałęzienia na dwa oskrzela główne z krtanią dolną.
Oskrzela kończą drogi oddechowe i prowadzą do płuc zbudowanych z parabronchiparabronchi – rurek oplecionych naczyniami włosowatymi.
Płuca połączone są z cienkościennymi workami powietrznymiworkami powietrznymi.
Worki powietrzne nie biorą udziału w wymianie gazowej. Umożliwiają pobieranie większej ilości tlenu, magazynują i wtłaczają powietrze do płuc, zmniejszają ciężar ciała, biorą udział w termoregulacji.
Ptaki w spoczynku zużywają dużo więcej tlenu niż inne kręgowce, a podczas lotu zapotrzebowanie na tlen wielokrotnie wzrasta. Małe, sztywne rurkowate płuca nie zmieniają objętości podczas wdechu i wydechu. Płuca z workami powietrznymi zapewniają ptakom odpowiednią ilość tlenu.
Podczas spoczynku wentylacja płuc ptaków jest wynikiem skurczów mięśni międzyżebrowych.
Wentylacja płuc w czasie lotu jest wynikiem zmiany rozmiaru klatki piersiowej, wywołanej ruchem skrzydeł.
Większość ptaków ma dziewięć worków powietrznych:
nieparzysty obojczykowy;
dwa worki szyjne;
dwie pary worków piersiowych (przednie i tylne);
dwa worki powietrzne brzuszne.
Niektóre gatunki ptaków mają więcej lub mniej worków powietrznych:
bocian biały (Ciconia ciconia) ma tylne worki powietrzne podzielone, worek obojczykowy, razem 11 worków;
perkoz dwuczuby (Podiceps cristatus) ma 4 worki powietrzne obojczyka, nie ma worków szyjnych, razem 10 worków;
dzięcioł zielony (Picus viridis), podobnie jak kukułka zwyczajna (Cuculus canorus), mają niesparowany worek powietrzny obojczyka; połączony z przednimi workami powietrznymi, razem 7 worków.
Worki powietrzne to element układu oddechowego spotykany tylko u ptaków.
Więcej na temat wentylacji płuc u kręgowców w e‑materiale Mechanizmy wentylacji płuc u kręgowców lądowychMechanizmy wentylacji płuc u kręgowców lądowych.
Podwójne oddychanie
Płuca ptaków łączą się z workami powietrznymi, które nie biorą bezpośrednio udziału w wymianie gazowej. Umożliwiają dwukrotny, jednokierunkowy przepływ powietrza bogatego w tlen przez płuca - podczas wdechu i podczas wydechu.
Znaczenie podwójnego oddychania
U ptaków – zarówno podczas wdechu, jak i wydechu – przez płuca przepływa powietrze bogate w tlen. Dwa razy, przy wdechu i przy wydechu, w płucach zachodzi wymiana gazowa.
Mechanizm ten nosi nazwę podwójnego oddychania. Dwukrotna wymiana gazowa zapewnia ptakom dużą ilość tlenu i utrzymanie wysokiego tempa metabolizmu. Dzięki temu możliwe jest utrzymanie wysokiej, stałej temperatury ciała i uzyskanie dużych ilości energii niezbędnej do aktywnego lotu.
Przykład zmiany tempa wentylacji płuc spowodowanej różnym zapotrzebowaniem energetycznym u koliberka rubinobrodego (Archilochus colubris)
![Zdjęcie przedstawia koliberka rubinobrodego. Jest to mały ptak, na zdjęciu uchwycony podczas lotu. Brzuch oraz spód skrzydeł jest jasnoszary z zielonymi plamami, z kolei plecy, góra skrzydeł oraz ogon posiadają czarne upierzenie. Dość duża w stosunku do reszty ciała głowa do reszty ciała głowa pokryta jest czarnymi piórami oprócz obszaru pod dziobem i na policzkach, który jest czerwony. Po bokach głowy znajduje się czarna para oczu, a z przodu czarny, podłużny dziób.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/Rm0bt7ElHFhMA/1637851926/2ZLvubI9frVBE8PmPxvHZYyjvJwTTZBT.jpg)
Tętno u kolibrów jest niezwykle wysokie, podczas lotu osiąga nawet 1250 uderzeń na minutę. Powoduje to szybkie krążenie krwi, która dostarcza tlen do mięśni podczas ich szybkich ruchów w trakcie lotu.
Tętno spoczynkowe spada do około 250 uderzeń na minutę.
Zwarte i symetryczne płuca kolibra dostarczają tlen do krwiobiegu i służą do chłodzenia. Dziewięć cienkościennych worków powietrznych tłoczy powietrze do płuc.
Częstość oddechów tych ptaków wynosi około 250 oddechów na minutę – około czterech oddechów na sekundę.
Aby zaspokoić niezwykle duże zapotrzebowanie energetyczne, zwłaszcza podczas lotu, koliber ważący 4‑5 g spożywa około 2 g sacharozy dziennie. Przed migracją wzrasta zawartość tłuszczu w organizmie. Koliber gromadzi około 0,15g lipidów dziennie na gram masy ciała - jest to wartość, która u człowieka odpowiadałaby przyrostowi masy ciała o 10 kg dziennie.
Słownik
cienkie rurki budujące płuca ptaków; kapilary umożliwiają przepływ powietrza w głąb sąsiadujących naczyń krwionośnych
mechanizm oddychania charakterystyczny dla ptaków; dzięki obecności worków powietrznych wymiana gazowa w płucach zachodzi dwa razy, podczas fazy wdechu i fazy wydechu
charakterystyczne dla ptaków płuca, zbudowane z licznych rurek, które są głównymi drogami przepływu powietrza podczas oddychania
cienkościenne uchyłki płuc ptaków należące do układu oddechowego; uczestniczą w procesie podwójnego oddychania