Przeczytaj

Płuca kręgowców lądowych wypełniają się powietrzem dzięki mechanizmom tłoczącym, opartym na ruchach dna jamy gębowej u płazów, oraz mechanizmom ssącym, uwarunkowanym przez ruchy klatki piersiowej u gadów, ptaków i ssaków. U ptaków dodatkowo w oddychaniu uczestniczą worki powietrzneworki powietrzneworki powietrzne, a u ssaków – przepona.

bg‑azure

Mechanizm tłoczący u płazów

Płazy nie mają klatki piersiowej, a tym samym mięśni międzyżebrowych (oddechowych), dlatego nie mogą aktywnie zmieniać objętości płuc. Ich mechanizm wentylacyjny polega na tłoczeniu powietrza poprzez ruchy dna jamy gębowej. Podnoszenie i opuszczanie dna jamy gębowej powoduje usunięcie zużytego powietrza z płuc i wypełnienie ich powietrzem bogatym w tlen.

R1ALsl0NbdoUT1
Fotografia przedstawia przedstawiciela bezpłucnikowatych. Płaz ma podłużny kształt zbliżony do węża, ciało ma kolor brązowy z dwoma szlaczkami biegnącymi po bokach. Jego głowa jest półokrągła, posiada parę czarnych oczu. Zwierzę znajduje się na zielonym mchu.
Przedstawiciel bezpłucnikowatych (Plethodontidae) - Batrachoseps attenuatus.
Źródło: Kaldari, Wikimedia Commons, licencja: CC 0 1.0.

W oddychaniu płazów uczestniczy także ich skóra, przepuszczalna dla wody i gazów. By proces ten był możliwy, skóra płaza musi być wilgotna. W oddychaniu bierze też udział błona śluzowa jamy ustnej. Różne gatunki płazów w różnym stopniu polegają na danym rodzaju oddychania (istnieją płazy oddychające wyłącznie skórnie - bezpłucnikowate, przedstawione na zdjęciu).

RRh3Tde3ijCzD1
Schemat przedstawia cykl oddechowy płazów. Na pierwszym rysunku przedstawiona jest żaba w przekroju. Do jej otworu gębowego skierowana jest strzałka z napisem ŚWIEŻE POWIETRZE. Nad nim znajduje się napis: NOZDRZA ZEWNĘTRZNE OTWARTE, ZAMKNIĘTY OTWÓR GEBOWY. Do dna jamy gębowej żaby prowadzi strzałka i napis: OBNIŻONE DNO JAMY GĘBOWEJ, a do krtani strzałka z napisem: KRTAŃ ZAMKNIETA. Pod rysunkiem żaby widnieje cyfra 1 oraz opis: Obniżenie dna jamy gębowej zasysa powietrza. Świeże powietrze jest wciągane do jamy gębowej przez otwarte nozdrza zewnętrzne. Na drugim rysunku przedstawiona jest również żaba w przekroju. Z jej otworu gębowego wychodzi strzałka z napisem POWIETRZE ZUŻYTE. Okrągła przestrzeń wewnątrz ciała żaby obrazuje płuca, które z zewnątrz okalają strzałki. Widnieje przy nich napis: SKURCZ ELASTYCZNEJ ŚCIANY PŁUC. Do krtani prowadzi strzałka z napisem: KRTAŃ ZAMKNIETA. Pod rysunkiem żaby widnieje cyfra 2 oraz opis: Skurcz ściany workowatych płuc i otwarcie krtani wypychają z płuc część zużytego powietrza przez otwarte nozdrza zewnętrzne i otwór gębowy. Na trzecim rysunku w kierunku dna jamy gębowej żaby skierowane są trzy strzałki i podpis: PODNIESIENIE DNA JAMY GĘBOWEJ. Nad głową płaza znajduje się napis: NOZDRZA ZAMKNIĘTE, KRTAŃ OTWARTA. Pod rysunkiem widnieje cyfra 3 oraz opis: Podniesienie dna jamy gębowej przy zamkniętych nozdrzach i otworze gębowym przepycha świeże powietrze do płuc. Czwarty rysunek przedstawia żabę. Widnieją na nim dwa napisy: NOZDRZA ZEWNĘTRZNE OTWARTE, KRTAŃ ZAMKNIĘTA. Pod rysunkiem widnieje cyfra 4 oraz opis: Zamknięcie krtani i otwarcie nozdrzy zewnętrznych umożliwiają ponowne wypełnienie jamy gębowej świeżym powietrzem.
Cykl oddechowy płazów.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑red

Mechanizm ssący u gadów, ptaków i ssaków

Jest oparty na ruchach klatki piersiowej, warunkowanych pracą mięśni międzyżebrowych. Powodują one powstanie podciśnienia (ujemnego ciśnienia oddechowego) zasysającego świeże powietrze do płuc. Wdech jest fazą czynną. Skurcz mięśni międzyżebrowych prowadzi do uniesienia się mostka (oddalenia go od kręgosłupa) i żeber oraz zwiększenia objętości jamy klatki piersiowej. Wydech to faza bierna. Rozluźnienie mięśni międzyżebrowych sprawia, że mostek i żebra opadają, a objętość jamy klatki piersiowej zmniejsza się.

1
Gady

Mają mocną i sprężystą klatkę piersiową oraz mięśnie międzyżebrowe i brzuszne, których skurcze pozwalają na zmiany objętości jamy klatki piersiowej i płuc. W odróżnieniu od płazów, skóra gadów jest nieprzepuszczalna dla gazów, więc nie mogą one przez nią oddychać.

RgUg1kOlCS1Rm1
Grafika przedstawia przednią część ciała jaszczurki w przekroju. Na pierwszej ilustracji widoczna jest podłużna głowa gada z otwartym pyskiem. W jego stronę skierowana jest strzałka z napisem WDECH. Na wysokości klatki piersiowej przy grzbiecie widoczny jest kręgosłup, od którego odchodzą w dół cienkie, zakrzywione kostne wyrostki. Łączą je mięśnie międzyżebrowe. Pomiędzy żebrami, w klatce piersiowej znajdują się płuca. Żebra są w odległości od siebie, a klatka piersiowa jest rozprężona. Nad rysunkiem znajduje się cyfra 1 z opisem: Wdech - mięśnie międzyżebrowe kurczą się, powodując zwiększenie objętości klatki piersiowej i rozciągnięcie płuc. Powstałe w ten sposób podciśnienie umożliwia zasysanie powietrza. Na drugim obrazku widoczna jest podłużna głowa gada z otwartym pyskiem, od której odchodzi strzałka z napisem WYDECH. Pozostałe elementy ilustracji są takie same, za wyjątkiem tego, że żebra są zbliżone do siebie, a klatka piersiowa jest sprężona. Nad rysunkiem znajduje się cyfra 2 z opisem: Wydech - mięśnie międzyżebrowe rozluźniają się, co zmniejsza objętość jamy klatki piersiowej i prowadzi do kurczenia się płuc. Powstałe w ten sposób nadciśnienie umożliwia usunięcie powietrza z płuc. Od pierwszego do drugiego obrazka górą prowadzi półokrągła strzałka, a od drugiego do pierwszego obrazka strzałka dołem, co sugeruje, że cykl się powtarza.
Mechanizm wentylacji płuc u gadów.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Żółwie nie wykonują ruchów oddechowych, a zmiany objętości jamy klatki piersiowej i płuc wynikają u nich z ruchów mięśni brzucha i kończyn. U krokodyli wykształciło się już podniebienie twardepodniebienie twardepodniebienie twarde (kostna przegroda między jamą nosową a jamą gębową). Mogą więc oddychać, gdy jamę gębową mają wypełnioną pokarmem lub wodą.

Ptaki

Wentylacja płuc u ptaków opiera się na ruchach klatki piersiowej. Dodatkowo biorą w niej udział worki powietrzne, które nie uczestniczą w wymianie gazowej, ale pełnią funkcję pompy ssąco‑tłoczącej. Zapewniają jednokierunkowy przepływ powietrza – od ogona do głowy. Płuca ptaków są mało elastyczne i nie zmieniają objętości podczas wymiany gazowej.

Dzięki pracy worków powietrznych ptaki korzystają z mechanizmu podwójnego oddychania. W ich płucach zarówno podczas wdechu, jak i wydechu znajduje się świeże powietrze.

R13BXYF4y9u1p1
Grafika przedstawia schemat oddechowy ptaków. Na pierwszej ilustracji znajduje się kontur ciała ptaka. W stronę dziobu ptaka prowadzi niebieska strzałka. Wewnątrz jego ciała znajduje się prowadzący od dziobu, wąski przewód z podpisem TCHAWICA, przez które prowadzą niebieskie strzałki. Na jej wysokości znajduje się cyfra 1 i opis: Podczas wdechu świeże powietrze przepływa przez tchawicę i oskrzela do worków powietrznych tylnych (wdechowych). Dalej strzałki prowadzą do kulistej struktury podpisanej jako TYLNE WORKI POWIETRZNE, a od nich dalej przez wąskie kanaliki do kolejnej kulistej struktury podpisanej jako PRZEDNIE WORKI POWIETRZNE. Przy nich znajduje się cyfra 3 z podpisem: podczas wdechu zużyte powietrze z płuc przechodzi do worków powietrznych przednich (wydechowych). Na drugiej ilustracji również znajduje się kontur ciała ptaka. Od przednich worków powietrznych prowadzą w odwrotną stronę niebieskie strzałki. Na ich wysokości widnieje cyfra 4 i opis: podczas wydechu powietrze zużyte z płuc i worków powietrznych przednich wyprowadzane jest na zewnątrz. Od tylnych worków powietrznych prowadzą z kolei czerwone strzałki przez wąskie kanaliki w ciele ptaka. Znajduje się przy nich cyfra 2 i opis: Podczas wydechu świeże powietrze zgromadzone w workach tylnych płynie do płuc. Od dziobu ptaka na zewnątrz prowadzi gruba, niebieska strzałka.
Mechanizm oddechowy ptaków.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

  • Przepływ powietrza przez płuca i worki powietrzne wymaga dwóch cykli wdechu i wydechu. Cykl pierwszy tworzą procesy 1. i 2., a cykl drugi – procesy 3. i 4.

  • W czasie wdechu droga z oskrzeli do worków przednich jest zamknięta, a worki powietrzne rozciągają się.

  • W czasie wydechu droga z worków przednich do oskrzeli jest otwarta, a worki powietrzne zapadają się.

  • Procesy 1. i 3. (wdech) oraz 2. i 4. (wydech) zachodzą równocześnie.

Wentylację płuc ptaków w czasie spoczynku wspomagają ruchy klatki piersiowej. Podczas lotu mostek – miejsce przyczepu mięśni skrzydeł – musi pozostać nieruchomy, dlatego wentylację wspomaga praca skrzydeł. Uniesienie ich do góry powoduje wdech. Kręgosłup unosi się, oddalając się od mostka i zwiększając objętość jamy klatki piersiowej oraz worków powietrznych. Przy opuszczaniu skrzydeł w dół następuje wydech. Kręgosłup zbliża się do mostka, zmniejszając objętość jamy klatki piersiowej i worków powietrznych.

Ssaki

Płuca ssaków leżą w jamie klatki piersiowej i są oddzielone od jamy brzusznej przeponąprzeponaprzeponą – najsilniejszym mięśniem wdechowym, który wspólnie z klatką piersiową uczestniczy w mechanizmie wentylacji płuc. U ssaków główną rolę w oddychaniu pełnią narządy oddechowe, ale ok. 1% ogólnej wymiany gazowej zachodzi przez skórę.

R18DmH5udLyDE
Ilustracja przedstawia mechanizm oddechowy ssaków. Na pierwszym obrazku znajduje się kontur ciała człowieka od brzucha w górę. Do jego ust prowadzi niebieska strzałka, dalej przedstawiona jest jama ustna, tchawica oraz płuca otoczone żebrami. Na schemacie od żeber w górę odchodzą liczne, czerwone strzałki oraz jedna, duża, czerwona strzałka w dół od płuc w stronę jamy brzusznej Na schemacie znajdują się cyfry 1 i 2 z następującymi opisami: 1. Wdech - mięśnie międzyżebrowe kurcząc się powodują, że żebra i mostek unoszą się, a przepona kurczy się i spłaszcza. 2. Wdech Objętość jamy klatki piersiowej zwiększa się. Na drugim obrazku również znajduje się kontur ciała człowieka od brzucha w górę. Z jego ust wychodzi niebieska strzałka, dalej przedstawiona jest jama ustna, tchawica oraz płuca otoczone żebrami. Na schemacie od żeber w dół odchodzą liczne, czerwone strzałki oraz jedna, duża, czerwona strzałka w górę od jamy brzusznej w stronę płuc. Na schemacie znajdują się cyfra 3 z opisem: 3. Wydech - rozluźnienie mięśni międzyżebrowych powoduje, że żebra i mostek opadają. Przepona rozluźnia się i wygina w kierunku jamy płucnej – objętość jamy klatki piersiowej zmniejsza się.
Skurcz mięśni wdechowych powoduje zwiększenie objętości klatki piersiowej i płuc, co obniża ciśnienie wewnątrz płuc i wywołuje wdech. Skurcz mięśni wydechowych zmniejsza rozmiary klatki piersiowej i płuc, przez co powietrze jest wyciskane z płuc.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

podniebienie twarde
podniebienie twarde

kostna przegroda między jamą nosową a jamą gębową; umożliwia oddychanie bez przerw w pobieraniu pokarmu

przepona
przepona

mięsień wdechowy poprzecznie prążkowany szkieletowy, charakterystyczny wyłącznie dla ssaków; oddziela jamę klatki piersiowej od jamy brzusznej; kurcząc się i rozluźniając, podnosi i opuszcza klatkę piersiową, zmieniając jej objętość

worki powietrzne
worki powietrzne

cienkościenne uchyłki płuc połączone bezpośrednio z oskrzelami; gromadzą powietrze (świeże – worki tylne, zużyte – worki przednie); zapewniają ptakom obecność świeżego powietrza w płucach zarówno przy wdechu, jak i wydechu

Wprowadzenie
Animacja