Биология. В 3-х томах. Т. 2

Птицы-гомойотермные животные, и для поддержания температуры тела им требуется весьма интенсивный метаболизм. Поэтому у них выработался в процессе эволюции и высокоэффективный механизм дыхания.

Легкие у птиц невелики; это компактные органы, состоящие из многочисленных ветвящихся воздухоносных трубочек, называемых бронхами. Мельчайшие из них, парабронхи, пронизаны многочисленными кровеносными сосудами; здесь и происходит газообмен. С легкими сообщаются большие тонкостенные воздушные мешки. Кровеносных сосудов в них мало, и они не участвуют в газообмене. По своему функциональному назначению воздушные мешки делятся на две группы: передние и задние, через которые воздух соответственно входит в дыхательную систему и выходит из нее.

Вентиляционные движения у птиц сложны, но в общем виде их можно свести к следующим этапам:

первый вдох — воздух поступает непосредственно в задние мешки (рис. 11.29);

первый выдох — воздух из задних мешков поступает в легкие;

второй вдох — воздух из легких переходит в передние мешки;

второй выдох — воздух из передних мешков выталкивается наружу.

Рис. 11.29. Легкие и система воздушных мешков птицы

Такой способ вентиляции обеспечивает однонаправленный поток воздуха — из задних мешков через легкие в передние мешки и затем наружу.

В состоянии покоя дыхательные движения происходят у птиц так же, как и у млекопитающих: межреберные мышцы, сокращаясь, производят вдох, а брюшные — выдох. В полете вентиляция легких усиливается в результате мощных сокращений грудных мышц, управляющих движениями сильно развитой грудины. В этих условиях легкие и воздушные мешки птицы пропускают большой объем воздуха, что необходимо для удовлетворения возросших метаболических потребностей.

11.7. Газообмен у млекопитающих

Дыхательная система млекопитающего состоит из парных легких, расположенных в грудной полости, и ряда воздухоносных трубок, связывающих их с атмосферным воздухом. Путь воздуха включает следующие разделы: носовые ходы, глотку, гортань, трахею, бронхи, бронхиолы, легочные альвеолы. Двенадцать пар костных ребер окружают находящиеся в грудной полости сердце и легкие и служат им защитой. Сзади каждое ребро сочленяется с одним из грудных позвонков таким образом, что оно может подниматься и опускаться. Спереди десять пар ребер присоединены к костной пластине, которая называется грудиной. Остальные две пары называются свободными ребрами. Важными частями этой системы служат также межреберные мышцы, прикрепляющиеся к ребрам, и обширная диафрагма, отделяющая грудную полость от брюшной.

Воздух поступает в организм через две наружные ноздри, у каждой из которых имеется каемка волосков, задерживающих посторонние частицы. Носовые ходы выстланы ресничным эпителием, в котором имеются бокаловидные клетки, секретирующие слизь. Эта слизь выполняет две функции. Во-первых, она улавливает любые частички, которым удалось проскользнуть через каемку волосков, окружающую ноздри. Биение ресничек направляет затем эти частички к задней части ротовой полости, и здесь они проглатываются, так что попасть в воздухоносные пути уже никак не могут. Во-вторых, слизь увлажняет вдыхаемый воздух; здесь же, в носовых ходах, он и нагревается благодаря неглубоко залегающим кровеносным сосудам. В крыше задней части носовой полости находится обонятельный эпителий, состоящий из нейросенсорных и поддерживающих клеток, обильно снабжаемых кровью. Именно этот участок ответствен за распознавание запахов. Пройдя через носовые ходы, воздух попадает в глотку через два внутренних отверстия. К этому моменту он уже обычно освобожден от имевшихся в нем частиц, согрет, увлажнен, и животное распознало принесенные им запахи.

Далее воздух, прежде чем попасть в гортань, должен пройти через глотку. Через глотку проходят и воздух, и пища, поэтому щелевидное отверстие, ведущее в гортань (оно называется голосовой щелью), должно быть защищено от попадания пищи, которая могла бы закупорить дыхательные пути. Такой защитой служит имеющийся здесь треугольный клапан из хрящевой ткани — так называемый надгортанник.

Гортань — это полость перед входом в трахею, образованная девятью хрящами. Прикрепленные к ним мышцы позволяют этим хрящам двигаться относительно друг друга. В гортани горизонтально располагаются два ряда эластичных связок, называемых голосовыми связками. Когда воздух с силой проталкивается через голосовую щель, возникают звуковые волны. С изменением натяжения голосовых связок изменяется высота звука.