Wnętrze: mięśnie lotu, oddech i narządy

Model: ptak w przekroju

Model jest przecięty wzdłuż środka ciała, a prawa połowa zdjęta. Przesuwaj przekrój, wyłączaj kolejne warstwy i klikaj narządy. Przekrój tnie też serce i żołądek, więc zajrzysz do ich wnętrza.

Dwa mięśnie, jeden mostek

Do mostka przyczepiają się dwa mięśnie lotu, jeden na drugim, i oba ciągną kość ramienną.

Mięsień piersiowy jest największym mięśniem ptaka. Biegnie od mostka i grzebienia do spodu kości ramiennej i ciągnie skrzydło w dół. To uderzenie w dół niesie ptaka w powietrzu. U dobrze latających ptaków mięśnie lotu stanowią zwykle od mniej więcej jednej szóstej do jednej czwartej masy ciała.

Mięsień nadkruczy leży pod nim, przy samym grzebieniu, a mimo to unosi skrzydło. Jak? Jego ścięgno biegnie w górę, przez kanał trójkostny między kością kruczą, widełkami i łopatką, i przyczepia się do wierzchu kości ramiennej. Kanał działa jak bloczek: mięsień na dole ciągnie, a skrzydło idzie w górę. Wybierz w modelu „Ścięgno mięśnia nadkruczego” i obejrzyj tę drogę z bliska.

Dzięki temu oba mięśnie, i ten, który ciągnie w dół, i ten, który ciągnie w górę, leżą nisko, pod skrzydłami. Środek ciężkości ptaka jest tam, gdzie powinien być: pod skrzydłami, nie nad nimi.

Worki powietrzne i oddech w jedną stronę

Płuca ssaka to dwa elastyczne worki: powietrze wchodzi i wychodzi tą samą drogą, a w płucach zawsze miesza się świeże ze zużytym. Ptak robi to inaczej.

Płuca ptaka są małe, sztywne i wrośnięte między żebra; prawie nie zmieniają objętości. Pompą jest dziewięć worków powietrznych: cienkich, przezroczystych worków rozłożonych w całym tułowiu, od nasady szyi aż w głąb brzucha. Same worki nie oddają tlenu krwi; służą jak miechy. Dzielą się na dwie grupy:

Przy wdechu mostek opada, wszystkie worki się rozszerzają i zasysają powietrze. Przy wydechu mostek się unosi i worki się kurczą. Ale jedna porcja powietrza potrzebuje dwóch wdechów i dwóch wydechów, żeby przejść przez ptaka. Przechodź w modelu krok po kroku: niebieskie kropki to świeże powietrze, fioletowe to powietrze, które oddało tlen w płucach.

Najważniejsze dzieje się w drugim i czwartym kroku: przy wydechu tylne worki wtłaczają świeże powietrze do płuc. Płuca dostają je więc i przy wdechu, i przy wydechu, a przez cienkie rurki płuc, parabronchy, powietrze płynie zawsze w jedną stronę, od tyłu do przodu. Krew w naczyniach płuc płynie w poprzek tego strumienia i po drodze wielokrotnie styka się ze świeżym powietrzem. To sprawia, że płuca ptaka wyciągają z powietrza więcej tlenu niż płuca ssaka.

Ile to daje, pokazuje sęp plamisty Gyps rueppelli (ang. Rüppell's Vulture). W 1973 r. nad Wybrzeżem Kości Słoniowej samolot pasażerski zderzył się z nim na wysokości ok. 11 tys. metrów, a resztki ptaka zidentyfikowano w muzeum. Człowiek bez tlenu z butli straciłby tam przytomność w ciągu minut.

Worki powietrzne mają jeszcze jedną pracę. Ich uchyłki wchodzą do kości: worek obojczykowy do kości ramiennej, worki szyjne do kręgów. To dlatego kość, którą oglądałaś w lekcji 3, ma w środku powietrze.

Głos bez strun głosowych

Na dole tchawicy, tam, gdzie dzieli się na dwa oskrzela, leży krtań dolna (syrinx). To narząd głosu ptaków. Krtań u wejścia do tchawicy, ta, w której człowiek ma struny głosowe, u ptaków ich nie ma. Ponieważ krtań dolna siedzi w miejscu podziału na dwa oskrzela, wiele ptaków potrafi wydawać naraz dwa niezależne dźwięki, po jednym z każdej strony. Najlepiej robią to ptaki śpiewające; ptaki drapieżne mają krtań dolną prostszą, stąd ich krótkie, powtarzane głosy.

Tchawica ptaka jest dłuższa i szersza niż u ssaka tej samej wielkości. Powietrze, które w niej zostaje po wydechu, ptak nadrabia głębszym oddechem.

Droga pokarmu w skrócie

Szczegółowo opisuje ją A2 · Trawienie i fizjologia. Tutaj tylko mapa, żeby odnaleźć narządy w modelu:

1. przełyk biegnie wzdłuż tchawicy i u nasady szyi rozszerza się w wole, w którym ptak drapieżny trzyma pokarm po dużym posiłku (sowy wola nie mają);
2. żołądek gruczołowy wydziela kwas i enzymy;
3. w żołądku mięśniowym zbierają się pióra, sierść i kości, z których ptak formuje wypluwkę;
4. jelita są u ptaków mięsożernych stosunkowo krótkie;
5. wszystko kończy się w steku, wspólnym ujściu przewodu pokarmowego, moczowego i rozrodczego.

Między płatami wątroby leży serce. Jest czterokomorowe jak nasze, ale w stosunku do ciała zwykle większe i bije szybciej. Nerki schowane są w zagłębieniach synsakrum.

Źródła

• C. G. Farmer, „The evolution of unidirectional pulmonary airflow”, Physiology 30 (2015)
• J. N. Maina, The Lung-Air Sac System of Birds, Springer 2005
• R. C. Laybourne, „Collision between a vulture and an aircraft at an altitude of 37,000 feet”, Wilson Bulletin 86 (1974)
• I. J. Lovette, J. W. Fitzpatrick (red.), Handbook of Bird Biology, Cornell Lab of Ornithology, 3. wyd. 2016: rozdziały o locie i oddychaniu
• N. S. Proctor, P. J. Lynch, Manual of Ornithology: Avian Structure and Function, Yale University Press 1993

Mini-quiz

1. Który mięsień ciągnie skrzydło w dół, a który je unosi? Gdzie leżą oba?
2. Jak mięsień leżący pod spodem może unieść skrzydło?
3. Ile worków powietrznych ma typowy ptak i które z nich przyjmują świeże powietrze?
4. Ile oddechów potrzebuje jedna porcja powietrza, żeby przejść przez ptaka?
5. Gdzie u ptaka powstaje głos?

Odpowiedzi

1. Mięsień piersiowy ciągnie skrzydło w dół, mięsień nadkruczy je unosi. Oba leżą na mostku, nadkruczy pod piersiowym.
2. Jego ścięgno biegnie przez kanał trójkostny (między kością kruczą, widełkami i łopatką) do wierzchu kości ramiennej; kanał działa jak bloczek.
3. Dziewięć; świeże powietrze przyjmują worki tylne: piersiowe tylne i brzuszne.
4. Dwóch wdechów i dwóch wydechów.
5. W krtani dolnej (syrinx), w miejscu, gdzie tchawica dzieli się na oskrzela.