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  • 1 # 低迷的風向

    [思路分析]

    鳥類的呼吸系統十分特化,表現在具有非常發達的氣囊系統與肺氣管相通連。氣囊廣佈於內臟、骨腔以及某些運動肌肉之間。氣囊的存在,使鳥類產生獨特的呼吸方式——雙重呼吸,這與其他陸棲脊椎動物僅在吸氣時吸入氧氣有顯是不同。鳥類呼吸系統的特殊結構,是與飛翔生活所需的高氧消耗相適應的,實驗表明,一支飛行中的鳥類所消耗的氧氣,比休息時大21倍。氣囊也是保證鳥類在飛翔時供應足夠氧氣的裝置。鳥類在棲止時,主要靠胸骨和肋骨運動來改變胸腔容積,引起肺和氣囊的擴大和縮小,以完成氣體代謝。當飛翔時,胸骨做為搧翅肌肉(胸大肌和胸小肌)的起點,趨於穩定,因而主要靠氣囊的伸縮來協助肺完成呼吸。揚翼時氣囊擴張,空氣經肺而吸入;搧翼時氣囊壓縮,空氣再次經過肺而排出。因而鳥類飛翔越快,搧翼越猛烈,氣體交換也越快,這樣就確保了氧氣的充分供應。

      鳥類肺與氣囊的構造十分複雜,這裡只著重闡明結構的特點和機能。鳥類的肺相對體積是較小的,是一種海綿狀缺乏彈性的結構。這種結構主要是由大量的細支氣管組成,其中最細的分支是一種呈平行排列的支氣管,稱為三極支氣管或平行支氣管。在三級支氣管周圍有放射狀排列的微氣管,其外分佈有眾多的毛細血管,氣體交換即在此處進行,它是鳥肺的功能單位。從這個意義來說,相當於其他陸棲脊椎動物(特別是哺乳類)的肺泡,但在結構上又有本質的區別,即肺泡乃系微細支氣管末端膨大的盲囊,而鳥類的微氣管卻與背側及腹側的較大支氣管相通連,因而不具盲端。鳥類的微氣管直徑僅有3μm~10μm,其肺的氣體交換總面積(cm2/g體重)比人約大10倍。

      氣管入肺之後,成為貫穿肺體的中支氣管(也叫初級支氣管)。中支氣管向背、腹發出很多分支,稱背支氣管與腹支氣管,它們又總稱為次級支氣管。背、腹支氣管借數目眾多的平行支氣管(三級支氣管)相互聯結,氣體在肺內沿一定方向流動,即從背支氣管→平行支氣管→腹支氣管、稱為“d—p—v系統”。也就是呼氣與吸氣時,氣體在肺內均為單向流動。

      氣囊是鳥類的輔助呼吸系統,主要由單層鱗狀上皮細胞構成,有少量結締組織和血管,它缺乏氣體交換的功能。鳥類一般有9個氣囊,其中與中支氣管末端相通連的為後氣囊(腹氣囊及後胸氣囊),與腹支氣管相通連的為前氣囊(頸氣囊、鎖間氣囊和前胸氣囊);除鎖間氣囊為單個的之外,均系左右成對。氣囊遍佈於內臟器官、胸肌之間,並有分支伸入大的骨腔內。

      大體而言,當鳥類吸氣時,新鮮空氣沿中支氣管大部直接進入後氣囊(一些具有“新肺”的鳥類,有一小部氣體經過新肺的三級支氣管後再進入後氣囊),與此同時,一部分氣體經次級支氣管(背支氣管)和三級支氣管、在肺(也稱“古肺,)內微氣管處進行碳氧交換。吸氣時前、後氣囊同時擴張,呼氣時同時壓縮。當鳥類呼氣時,肺內含CO2多的氣體經由前氣囊再排出。此時後胸氣囊中所貯存的氣體經由“返回支”進入肺內進行氣體交換,再經前氣囊、氣管而排出。透過對標記氣流的實驗發現,一股吸入的空氣要經過2次呼吸運動才最後排出體外。當然作為鳥類的連續呼吸過程,不論每一次吸氣及呼氣,肺內總是有連續不斷的富含氧氣的氣體透過,這是與其他脊帷動物不同的。

      

    [解題過程]

    鳥類後氣囊與前氣囊的收縮和擴張是相協調的,這就使鳥類在劇烈飛翔時,前後氣囊隨著搧翅節律而張縮,猶如幾副抽氣機,不斷地把空氣抽入肺內再行排出。最近的一些研究指出,鳥類在飛翔時,其搧翅的頻率並不一定與呼吸頻率相協調。鴿和烏鴉搧翅與呼吸的頻率為1∶1,而那些搧翅快的種類(雉雞、山鶉和野鴨)則為5∶1。這種協調關係在飛翔中是有變化的。

      氣囊除了輔助呼吸以外,還有助於減輕身體的比重,減少肌肉間以及內臟間的磨擦,併為快速熱代謝的冷卻系統(有人計算一隻飛著的鴿,攝入空氣的3/4是用於冷卻)。

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