Das Atmungssystem von Vögeln erleichtert den effizienten Austausch von Kohlendioxid und Sauerstoff durch die Verwendung von Luftsäcken, um einen kontinuierlichen unidirektionalen Luftstrom durch die Lungen aufrechtzuerhalten.
Die Strategie
Das Atmungssystem der Vögel unterscheidet sich deutlich vom Atmungssystem der Säugetiere, sowohl in seiner Struktur als auch in seiner Fähigkeit, Gas so effizient wie möglich auszutauschen.
Es besteht aus gepaarten Lungen, die statische Strukturen mit Oberflächen für den Gasaustausch enthalten, und verbundenen Luftsäcken, die sich ausdehnen und zusammenziehen, wodurch Luft durch die statischen Lungen strömt. Ein Hauch sauerstoffreicher eingeatmeter Luft verbleibt im Atemsystem für zwei vollständige Ein- und Ausatmungszyklen, bevor sie vollständig verbraucht und aus dem Körper ausgeatmet wird.
Wenn frische Luft zum ersten Mal durch die Nasenlöcher eines Vogels eingeatmet wird, wandert sie durch die Luftröhre (eine große Röhre, die sich vom Rachen erstreckt), die sich in linke und rechte primäre Bronchien (sogenannte „Mesobronchien“) teilt, wobei jeder Bronchus zu einer Lunge führt ). Die eingeatmete Luft wandert durch jeden primären Bronchus und teilt sich dann: Ein Teil der Luft gelangt in die Lunge, wo der Gasaustausch stattfindet, während die restliche Luft die hinteren (hinteren) Luftsäcke füllt. Während der ersten Ausatmung gelangt dann die frische Luft aus den hinteren Säcken in die Lunge und findet einen Gasaustausch statt. Die verbrauchte Luft in der Lunge wird durch diese einströmende Luft verdrängt und strömt durch die Luftröhre aus dem Körper. Beim zweiten Einatmen gelangt wieder frische Luft sowohl in die hinteren Säcke als auch in die Lunge. Verbrauchte Luft in der Lunge wird wieder durch einströmende Luft verdrängt, kann aber nicht durch die Luftröhre austreten, da frische Luft nachströmt. Stattdessen tritt die verbrauchte Luft aus den Lungen in die vorderen (vorderen) Luftsäcke ein. Dann, während der zweiten Ausatmung, strömt die verbrauchte Luft in den vorderen Säcken und in den Lungen durch die Trachea aus, und frische Luft in den hinteren Säcken tritt zum Gasaustausch in die Lungen ein.
Wenn ein Vogel einatmet, tritt frische Luft (blau) durch die Luftröhre und den Bronchus ein und strömt in die Lunge und die hinteren Luftsäcke. Die frische Luft, die in die Lunge strömt, verdrängt verbrauchte Luft (rot) aus dem vorherigen Atemzug und bewegt sie in die vorderen Luftsäcke. Beim Ausatmen strömt frische Luft aus den hinteren Luftsäcken in die Lungen, während verbrauchte Luft aus den vorderen Luftsäcken durch die Bronchien und die Luftröhre ausgestoßen wird.
Dieses Muster des Luftstroms durch das Atmungssystem erzeugt einen unidirektionalen (einseitigen) Frischluftstrom über die Gasaustauschflächen in der Lunge. Darüber hinaus strömt Frischluft sowohl während des Einatmens als auch während des Ausatmens über die Gasaustauschflächen, was zu einer konstanten Frischluftzufuhr führt, die es dem Vogel ermöglicht, einen nahezu kontinuierlichen Zustand des Gasaustauschs in der Lunge zu erfahren. Dies steht im Gegensatz zu Säugetierlungen, die einen bidirektionalen (zweiseitigen) Luftstrom über die Gasaustauschoberflächen erfahren.
Die Effizienz des Atmungssystems von Vögeln ist teilweise seiner unidirektionalen Natur und teilweise der Struktur seines parabronchialen Systems (den kleineren Passagen innerhalb der Lunge) geschuldet. Die Luftkapillaren in den Wänden des parabronchialen Systems haben eine viel größere Gesamtoberfläche als die im Atmungssystem von Säugetieren. Durch die größere Oberfläche kann ein größerer Anteil des Sauerstoffs aus jedem Atemzug gegen Kohlendioxid aus dem Blut und den Geweben ausgetauscht werden.
Diese Zusammenfassung enthält Beiträge von Alex Uhrich.
