Airbag (vták) - biológia
Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?
Antibiotiká z baktérií
Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu
Molekulárny kompas na zarovnanie buniek
Čo robí listy na jeseň starnúcimi
Demokracia perličiek
Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine
| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat
Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv
Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?
Airbag (vták)
The Vzduchové vaky (Sacci pneumatici) vtákov sú tenkostenné prívesky pľúc, ktoré rovnako ako mechy vedú vzduch cez pľúca. V nich však nedochádza k žiadnej výmene plynu. Sú to tašky tenkej oblátky s priehľadnou stenou. Okrem svojej funkcie „motora dýchania“ sa venujú aj hlasovému tréningu. Vo vokálnej hlave sa vytvárajú vysokofrekvenčné výdychy (výdychy) (Syrinx) modulované na spev vtákov. Treťou dôležitou funkciou vzduchových vakov je účasť na termoregulácii uvoľňovaním tepla odparovaním.
konštrukcia
Väčšina vzduchových vakov je lemovaná monovrstvou plochého epitelu. V niektorých prípadoch sa objavujú aj kubické a vysoko prizmatické ciliované epiteliálne bunky. V jej stene sú zaliate elastické vlákna a hladké svaly. Obsahuje tiež jednotlivé nervové vlákna, z ktorých niektoré boli opísané ako pochádzajúce z blúdivého nervu u niektorých vtákov, ale ktorých funkcia zatiaľ nie je známa.
Klasifikácia vzdušných vakov
Vzduchové vaky sa vytvárajú veľmi skoro v embryu počas vývoja. U kurčiat sa vyvíjajú 5. a 6. deň embrya súčasne s vývojom pľúc, ale pred tvorbou sekundárnych priedušiek. 10. deň sú vzduchové vaky už úplne vyvinuté a potom iba zväčšujú svoju veľkosť.
V zárodku je vytvorených šesť párov vzdušných vakov, z ktorých dva páry v ďalšom vývoji splývajú takmer u všetkých vtákov (s výnimkou potápky veľkej) a vytvárajú jednotný vzduchový vak s kľúčnou kosťou. V Turecku je vytvorených iba 5 párov vzdušných vakov.
Ľavá a pravá Vzduchový vak hrdla (Krčný vak) leží pozdĺž krčnej chrbtice a má vydutie (diverticula) vo vnútri a mimo krčných stavcov. U kurčiat oba cervikálne vzduchové vaky splývajú do hlavnej strednej komory. Potápka veľká nemá vzduchové vaky.
Pôvodne sa skladal z dvoch párov Kľúčny kosť vzduchový vak (Klavikulárny vak) splýva s mediánom vtákov, s výnimkou potápky veľkej, s nepárovým vrecom. Divertikuly pochádzajú z nej vo vnútri a mimo hrudníka. Posledné menované tiež zasahujú do kostí ramenného pletenca a ramennej kosti. Tieto kosti sú tak u vtákov plnené vzduchom (pneumatizované). Humerus nie je v pštrose pneumatizovaný. Funkčný význam tejto pneumatizácie ešte nebol definitívne objasnený.
The predné prsné vzduchové vaky (Sacci thoracici craniales) ležia medzi dvoma membránami spojivového tkaniva (Septum horizontálne a šikmé) v hrudnom koši a obklopuje srdce a žľazový žalúdok (Proventriculus). U spevavých vtákov splývajú s jednotným vzduchovým vakom s kľúčnymi kosťami.
The zadné hrudné vzduchové vaky (Sacci thoracici caudales) ležia priamo na stene tela a sú umiestnené za prednými vzduchovými vakmi na hrudi. Morky nemajú žiadne (a nie sú vytvorené embryo), kurčatá majú iba malé zadné vzduchové vaky. U bocianov sú rozdelené tak, aby mali 4 zadné prsné vzduchové vaky.
The Brušné vzduchové vaky (Sacci brušná) ležia ako tenké balóniky medzi črevnými slučkami a tiež pneumatizujú panvový pás. U papagájov, pštrosov a vrabcov sú vzdušné vaky pomerne malé.
Vtáky majú maximálne 12 vzdušných vakov, ale v dôsledku zlúčenia štyroch vzdušných vakov s kľúčnymi kosťami spravidla iba 9. Počet druhovo špecifických druhov sa pohybuje medzi 7 a 11.
Počet vzdušných vakov u niektorých vtákov
Systémy airbagov
Existujú dva funkčné systémy airbagov:
The systém lebečných vzduchových vačkov pozostáva z krčnej, kľúčnej kosti a dvoch predných hrudných vzduchových vakov. Ventilujú sa cez takzvané stredné priedušky (vetvy hlavných priedušiek smerujúce do stredu a dole) a sú aktívne iba pri zvýšenom dýchaní.
The kaudálny systém vzduchového vaku pozostáva zo zadných hrudných a brušných vzduchových vakov. Sú spojené cez lateroventrálny sekundárny bronchus alebo priamo s hlavným bronchusom.
Mechanika dýchania u vtákov
Dýchanie vtákov sa zásadne líši od dýchania cicavcov. Aj keď sú tu svaly na inšpiráciu (vdychovanie) a na výdych (výdych), na pľúca nemajú žiadny vplyv, pretože u vtákov rástli nepohyblivo v hrudníku a nemôžu meniť svoj objem. Membrána sa tiež nevyvinula u vtákov.
Najdôležitejšie svaly inšpirácie sú svaly rebier (Apendicocostal svaly). Ich kontrakcia spôsobuje zväčšenie hrudníka. K tomuto procesu významne prispieva aj pohyb prsnej kosti nadol. To vedie k podtlaku v telesnej dutine a tým k rozšíreniu vzduchových vakov, pri ktorých je vzduch nasávaný cez pľúca. Najdôležitejšie výdychové svaly sú brušné svaly, ktoré sťahujú telesnú dutinu a vytláčajú vzduch zo vzduchových vakov.
hlavný prúd vzduchu
Pri vdýchnutí aj výdychu prúdi vzduch zozadu dozadu parabronchiou pľúc.
Oddychové dýchanie (obr. A)
Pri pokojovom dýchaní je zvyčajne aktívny iba systém zadných airbagov. Z dvoch zadných párov airbagov sa vzduch prenáša cez časť pľúc (tzv Neopulmo), do týchto vzduchových vakov sa dostane aj čerstvý vzduch. To znamená, že na konci inhalácie je v zadných vzduchových vakoch zmiešaný vzduch so stále využiteľným podielom kyslíka. Počas výdychu tento zmiešaný vzduch teraz opäť prechádza pľúcami a využíva sa tak oveľa efektívnejšie ako u cicavcov so slepými dýchacími cestami a zodpovedajúcim spôsobom vysokým mŕtvym priestorom.
Tento efektívny systém tiež kompenzuje veľký objem priedušnice u vtákov, ktorý je dlhší, hrubší a približne 4,5-násobok objemu mŕtveho priestoru v porovnaní s cicavcami.
Nútené dýchanie (obr. B)
Pri zvýšenom dýchaní sa systém predného vzduchového vaku pridáva k normálnemu dýchaniu. Saje čerstvý vzduch cez zvyšok pľúc (tzv Palaeopulmo). Zatuchnutý vzduch v tomto systéme airbagov ide pri výdychu priamo do priedušnice a opäť neprechádza pľúcami.
Druhové zvláštnosti v dýchacej mechanike
U vtákov bez neopulmu (napr. Tučniaky) sa do zadných vzduchových vakov dostane iba čerstvý vzduch; pri nádychu používajú predný systém a pri výdychu zadný systém. U bocianov je neopulmus zle vyvinutý.
Dôsledky mechaniky dýchania
Pri držaní a manipulácii s vtákmi je potrebné dodržiavať zložitú mechaniku dýchania. Keď ho vezmete do ruky, musíte dbať na to, aby nebol príliš obmedzený pohyb hrudníka. Ak sú vtáky položené na chrbte, zaťaženie ostatných orgánov brzdí vývoj brušných vzduchových vakov a gravitácia hrudného svalu sťažuje hrudný sval, takže sa môže rýchlo vyskytnúť dýchavičnosť alebo dokonca udusenie.
Evolučný pôvod systému airbagov a mechaniky dýchania u vtákov
U mnohých zástupcov teropodov sa preukázala vtáčia skupina dinosaurov, stavcov a rebier s pneumatickými foraminami porovnateľnými s tými, ktoré sa v súčasnosti vyskytujú v poslednej dobe, ako to bolo v prípade primitívnych vtákov. Archeopteryx. Poukazujú na to, že aj u predkov vtákov boli určité kosti naplnené vakmi (divertikuly) systému vzduchových vakov (tj. Pneumatické). V rámci archosaurov, ktorých nedávnymi potomkami sú krokodíly a vtáky, okrem teropódov, ktoré sa považujú za predpokladanú rodičovskú skupinu vtákov, mali iné skupiny (pterosaury a sauropody) pneumatizované kosti, takže niektorí paleontológovia predpokladajú, že ide o systém airbagov nielen prvotná charakteristika vtákov, ale aj oveľa početnejšia a staršia skupina, takzvané ornithodiry.
Rozsah, v akom bola funkcia dýchacieho systému u vtákov a terapeutov podobná, je kontroverzný: O’Connor a Claessens (2005) navrhujú formu perfúzneho dýchania podobnú ako u vtákov pre terapeuty. Ukázali sa na dobre zachovanom fosílnom exemplári primitívneho rodu Theropod Majungatholus pneumatické otvory v krčných, hrudných a panvových stavcoch.
Skutočnosť, že neurálne oblúky hrudných stavcov 12 a 13 vykazujú obzvlášť malé otvory v porovnaní s pred a za nimi, interpretujú ako oddelenie medzi predným (lebečným) a zadným (kaudálnym) systémom vzduchového vaku, ku ktorému patria divertikuly v predných a zadných stavcoch a Priradené sú neurálne oblúky. O’Connor a Claessens považujú prítomnosť systému zadných airbagov, ktorý je mechanicky ľahšie „ventilovateľný“ ako systém predných, za rozhodujúci predpoklad pre vtáčie prúdenie cez pľúca (pozri odpočinok dýchania u posledných vtákov, obr. A).
V ktorom fylogenetickom štádiu je dýchací mechanizmus podobný dnešnému vtáctvu prvý raz stále otvorený. Pred použitím na dýchanie mohol mať systém vzduchových vakov u dinosaurov a pterosaurov termoregulačnú funkciu a prispievať k chudnutiu. Ruben a kol. (1997, 1999) veria vo fosílie malých teropodných dinosaurov Sinosauropteryx a Scipionyx Prítomnosť skameneného mäkkého tkaniva na hrudníku a bruchu ukazuje, že dýchanie teropodov nie je podobné ako pri vtákoch: údajne ako hrudi, krokodíly, bol hrudník rozdelený bránicou, ktorej pohyb v tvare piestu kontroloval inhaláciu a výdych. Táto teória však ignoruje dôkazy o pneumatických formáciách u veľkého počtu teropodov. A že fosílie alebo kožné tiene v oblasti brušnej dutiny spomenutých vzoriek skutočne umožňujú vyššie uvedené tvrdenia o polohe a anatómii vnútorných orgánov, je medzi paleontológmi považované za pochybné.
Klinický význam
Systém vzduchového vaku je často postihnutý chorobami dýchacích ciest. Konštrukcia vzdušných vakov znamená, že vtáky, na rozdiel od cicavcov, nemôžu vykašľať cudzie telá. Najbežnejšie bakteriálne patogény spôsobujúce infekciu vzdušného vaku (aerosakulitída) sú Escherichia coli, Mykoplazma (Mycoplasma gallisepticum a ďalšie) a chlamýdie (ornitóza), Chlamydophila psittaci), menej často Pasteurella (Pasteurella gallinarum), Ornithobacterium rhinotracheale a verejné domy (Bordetella avium). Na detekciu bakteriálnych patogénov je možné vykonať zavlažovanie analogicky k bronchoalveolárnemu výplachu. Predovšetkým sú to mykózy vzdušného vaku spôsobené hubami Aspergillus fumigatus zapojené. Aspergilóza patrí medzi najčastejšie infekcie vzdušných vakov. Vírusové ochorenia, ako je vtáčia chrípka (vtáčia chrípka), pseudomor hydiny (atypická vtáčia chrípka), infekčná bronchitída kurčiat (IB) a infekčná laryngotracheitída (ILT), môžu tiež spôsobiť aerosakulitídu. Nakoniec parazity, ako sú červy (Serratospiculum spp.) alebo roztočov (roztoč vzduchového vaku Cytodites nudus) zaútočiť na vzduchový vak. Ochorenia vzdušného vaku sú obvykle spojené s ťažkou dýchavičnosťou.
Vzduchové vaky sú limitujúcim faktorom pre ultrazvukové vyšetrenie vtákov, pretože vzduch spôsobuje úplný odraz zvukových vĺn. Priama aplikácia izofluránu do vzduchového vaku je opísaná ako anestetikum.