Почему дыхательная система птиц считается более совершенной чем дыхательная система млекопитающих?
Чаще всего это обосновывается тем что в лёгких птиц осуществляется противоток воздуха и крови, что обеспечивает при меньших габаритах лёгких птиц большее насыщение воздуха кислородом. То есть принимаются во внимание лишь масса, объём, энергоёмкость.
Но почему то совсем не акцентируется внимание на недостатках противотока, которые являются прямым продолжением его достоинств.
Концентрация кислорода, углекислого газа, и прочих газов и т.д в крови на выходе из птичьих лёгких напрямую связана с парциальным давлением этих газов в свежем воздухе.
И если скажем парциальное давление кислорода в свежем воздухе может снижаться на десятки процентов в зависимости от высоты над уровнем моря, или от нахождении птицы в плохо проветриваемом помещении, норе и т.д., то парциальное давление углекислого газа и т.п. газов может в зависимости от условий колебаться на сотни процентов.
Таким образом получается, что противоток в лёгких не обеспечивает гомеостаза организма птиц.
То есть с точки зрения обеспечение гомеостаза дыхание млекопитающих, земноводных или даже двоякодышущих рыб более совершенно.
Однако из всего выше изложенного можно по моему сделать парадоксальный вывод, если бы в атмосфере земли было бы гораздо больше углекислого газа обеспечивать стабильную концентрацию его в крови птицам стало бы значительно проще. То есть концентрация углекислоты в крови птиц конечно повысилась но была бы более стабильной и их организму надо было бы к этому только приспособиться.
Цитата: Влад от апреля 29, 2011, 09:41:05
Чаще всего это обосновывается тем что в лёгких птиц осуществляется противоток воздуха и крови, что обеспечивает при меньших габаритах лёгких птиц большее насыщение воздуха кислородом.
то есть это как?
Цитата: Влад от апреля 29, 2011, 09:41:05Концентрация кислорода, углекислого газа, и прочих газов и т.д в крови на выходе из птичьих лёгких напрямую связана с парциальным давлением этих газов в свежем воздухе.
то есть почему?..
а вообще отдельные птицы могут подниматься на такие высоты, которые млекопитающим не доступны
Цитата: Влад от апреля 29, 2011, 09:41:05И если скажем парциальное давление кислорода в свежем воздухе может снижаться на десятки процентов в зависимости от высоты над уровнем моря, или от нахождении птицы в плохо проветриваемом помещении, норе и т.д., то парциальное давление углекислого газа и т.п. газов может в зависимости от условий колебаться на сотни процентов
А у нас в таких же условиях не на те же сотни процентов будет колебаться (только с небольшой задержкой)?
Интересно, если в данных услоовиях птице дышать невыгодно (наприятно), не может ли оназадержать дыхание, как и мы?
Цитата: DNAoidea от апреля 29, 2011, 13:43:41
Цитата: Влад от апреля 29, 2011, 09:41:05
Чаще всего это обосновывается тем что в лёгких птиц осуществляется противоток воздуха и крови, что обеспечивает при меньших габаритах лёгких птиц большее насыщение воздуха кислородом.
то есть это как?
Прошу прощения за неточность. Я имел ввиду большую концентрацию кислорода в воздухе с которым контактирует кровь на выходе из лёгких птиц, по сравнению с концентрацией кислорода в легких млекопитающих.
Цитата: DNAoidea от апреля 29, 2011, 13:43:41
а вообще отдельные птицы могут подниматься на такие высоты, которые млекопитающим не доступны
Так я и не возражаю против этого, с увеличением высоты парциальное давление кислорода падает. В этом смысле у дыхательной системы птиц вроде только плюсы.
В воздухе находящемся в лёгких млекопитающих содержание углекислоты выше чем в атмосферном воздухе за счёт того что они работают по тупиковой схеме и за счёт того что полного выдоха не происходит.
То есть при нынешней концентрации углекислоты в атмосфере, намного меньшей чем концентрация углекислоты в выдыхаемом воздухе, млекопитающие и не обратят внимание на то повысилась концентрация углекислоты в воздухе на 0,5% или понизилась 0,2%, средняя концентрация углекислоты в воздухе с которым контактирует кровь в их лёгких при этом заметно не изменится, а следовательно не изменится концентрация углекислоты в крови.
У птиц подобное изменение концентрации углекислоты в атмосферном воздухе, заметно скажется на концентрации углекислоты в крови, потому что при противотоке концентрация углекислоты в крови уходящей из лёгких определяется именно параметрами свежего воздуха.
То есть получается: у млекопитающих содержание углекислоты в крови уходящей из лёгких меньше зависит от внешних факторов.
ну так ведь какой бы концентрация не была бы, в выдыхаемом воздухе углекислоты должно быть больше, ем во вдыхаемом- иначе пропадает весь смысл дыхания...
Цитата: DNAoidea от апреля 29, 2011, 23:32:55
ну так ведь какой бы концентрация не была бы, в выдыхаемом воздухе углекислоты должно быть больше, ем во вдыхаемом- иначе пропадает весь смысл дыхания...
Но дело в том что у птиц концентрация углекислоты в крови уходящей из лёгких зависит не от концентрации углекислоты в выдыхаемом воздухе и не от средней концентрации углекислоты в воздухе лёгких, а только от концентрации углекислоты во вдыхаемом воздухе. Именно в этом и преимущество и недостаток противоточной системы дыхания.
Птицам будет сложнее приспособится к ситуациям когда содержание углекислоты в вдыхаемом ими воздухе будет меняться, например если надо залезть в плохо проветриваемую нору или пещеру. Им придётся адаптироваться к повышенному содержанию углекислоты только за счёт сердечно сосудистой системы, и то при этом они разве что смогут стабилизировать только среднее содержание углекислоты в крови а содержание углекислоты в крови на входе и выходе из лёгких у них будет нестабильным.
В то время как млекопитающие могут стабилизировать эти параметры за счёт более глубокого дыхания.
ЦитироватьВ то время как млекопитающие могут стабилизировать эти параметры за счёт более глубокого дыхания
А птицы не могут тоже просто дышать глубже?
Могут ли они НЕ в полёте какими-то мышцами мешки свои воздушные посильнее раздувать?
Цитата: Alexy от апреля 30, 2011, 09:24:39
ЦитироватьВ то время как млекопитающие могут стабилизировать эти параметры за счёт более глубокого дыхания
А птицы не могут тоже просто дышать глубже?
Могут ли они НЕ в полёте какими-то мышцами мешки свои воздушные посильнее раздувать?
Птицам при их противоточной системе дыхания, умение посильнее раздувать воздушные мешки понадобится лишь при необходимости удаления большего количества углекислоты во время усиленной мышечной работы, например во время полёта. Но при изменении концентрации углекислоты во вдыхаемом ими воздухе никакого эффекта не даст.
Если несколько неточно но зато образно попытаться объяснить различие в дыхании птиц и млекопитающих то можно перефразируя классика сказать:
Птицы дышат воздухом только первой свежести;
Млекопитающие дышат воздухом не первой а 2...3.....4 степени свежести. Но зато у них есть возможность регулировать эту свежесть.
И если в окружающем воздухе скажем 0,5% углекислоты то они переключаются на 4 степень свежести, а если 1,5% процента на 3 степень. То есть параметры воздуха с которыми контактирует кровь у них стабильные, и мало зависят от параметров вдыхаемого воздуха. Энергетически это дыхание воздухом не первой свежести невыгодно, но зато значительно расширяет среду обитания, без необходимости дополнительной адаптации, со стороны сердечно-сосудистой системы, биохимии и т.д.;
В этой теме http://www.paleo.ru/forum/index.php/topic,2528.60.html обсуждали возможность влияния повышения содержания углекислого газа на вымирания, в том числе динозавров. Во время мел-палеогенового вымирания имело место снижение продуктивности океана, которое могло вызвать повышение содержания CO2. Причины этого падения продуктивности океана могли быть биотическими или абиотическими. Поскольку птиц считают динозаврами или их потомками, то выяснение уязвимости птиц к изменению состава атмосферы может помочь ответить на вопрос о причинах вымирания динозавров, кроме современных птиц - Neornithes, которые могли оказаться исключением, несмотря на свою уязвимость к изменению состава атмосферы. Вывод об устойчивости птиц к повышению содержания C02 мне непонятен, скорее наоборот.
Цитата: Макс1 от апреля 30, 2011, 23:54:35
В этой теме http://www.paleo.ru/forum/index.php/topic,2528.60.html обсуждали возможность влияния повышения содержания углекислого газа на вымирания, в том числе динозавров. Во время мел-палеогенового вымирания имело место снижение продуктивности океана, которое могло вызвать повышение содержания CO2. Причины этого падения продуктивности океана могли быть биотическими или абиотическими. Поскольку птиц считают динозаврами или их потомками, то выяснение уязвимости птиц к изменению состава атмосферы может помочь ответить на вопрос о причинах вымирания динозавров, кроме современных птиц - Neornithes, которые могли оказаться исключением, несмотря на свою уязвимость к изменению состава атмосферы. Вывод об устойчивости птиц к повышению содержания C02 мне непонятен, скорее наоборот.
Я уже намекал, что в этом деле есть парадокс.
Вполне возможно что ПТИЦЫ даже лучше бы себя чувствовали в атмосфере с повышенным содержанием углекислоты.
То есть конечно если взять какую нибудь современную птицу то ей пришлось бы худо.
Но если бы за миллионы лет организм птиц приспособился к повышенному содержанию углекислоты (адаптировалась кровеносная система, сердечно сосудистая система и т.д.), то в итоге птицы с их дыхательной системой в этой атмосфере могли бы чувствовать себя лучше чем сейчас, потому, что из-за роста содержания углекислоты в атмосфере относительная величина колебаний содержания углекислоты стала бы меньше.
Например если сейчас углекислоты в атмосфере 0.046% и птица привыкшая дышать таким воздухом попадёт в помещение в воздухе которого 1% углекислоты то это означает что содержание углекислоты выросло в 21 раз.
Если бы в атмосферном воздухе углекислоты был 1% а в воздухе помещения 2% то содержание углекислоты выросло всего в 2 раза.
Может возникнуть вопрос насчёт того, почему я взял 2% и не будет ли тогда содержание углекислоты в помещении или в норе в несколько раз выше чем сейчас?
При прочих равных условиях не будет? Прирост концентрации углекислого газа в помещении по отношению к концентрации в атмосферному воздухе зависит от количества выделяющегося в помещении углекислого газа и от кратности вентиляции, то есть разница в концентрациях углекислого газа между помещением и атмосферой должна сохранится на нынешнем уровне.
Получается сейчас птица плохо переноси воздух не первой свежести, а ПТИЦЫ страдают сейчас от сильно чистого воздуха. То есть не так страшна углекислота как резкие колебания её концентрации.
Была ли у динозавров система дыхания аналогичная птичьей неизвестно, воздушные мешки были, но был ли чистый противоток воздуха и крови в лёгких?
К тому же при крупных размерах у теплокровных животных возникает ещё одна проблема, соотношение количества выделяемого углекислого газа при интенсивной деятельности и количества углекислоты выделяемой в состоянии покоя.
Мелкие теплокровные тратят много энергии в состоянии покоя, а с увеличением размеров метаболизм снижается, в итоге увеличивается отношение максимального расхода воздуха через лёгкие при интенсивной деятельности к расходу воздуха необходимому в состоянии покоя.
Вполне возможно, что у лёгких птиц могут возникать проблемы со столь большими колебаниями расхода воздуха.
У холоднокровных животных, даже у мелких метаболизм понижен и наверняка есть подобная проблема, но они во время своих кратковременных рывков могут жить в долг, некоторые ящерицы во время бега даже не дышат.
Не знаю есть ли подобная проблема у млекопитающих, но настораживает то, что например многие исследователи считают: у слона были водные предки.
Возможно такое происхождение и то что слон самое большое сухопутное животное не случайное совпадение, и какие то адаптации к задержке дыхания во время погружений в воду позволяет его организму решать эту проблему.
Цитата: Влад от мая 04, 2011, 13:42:36
Например если сейчас углекислоты в атмосфере 0.046% и птица привыкшая дышать таким воздухом попадёт в помещение в воздухе которого 1% углекислоты то это означает что содержание углекислоты выросло в 21 раз.
Если бы в атмосферном воздухе углекислоты был 1% а в воздухе помещения 2% то содержание углекислоты выросло всего в 2 раза.
Там самый важный параметр не pCO2, а разность между pCO2 в выдыхаемом воздухе и атмосферой.
Так что, с 0.046% до 1% во внешнем воздухе очень мало чего значит - в выдыхаемом воздухе его 4-6%
Так может птицы лучше приспособлены к ПЕРЕПАДАМ содержааания углекислоты в крови?
Цитата: Alexy от мая 04, 2011, 14:23:09
Так может птицы лучше приспособлены к ПЕРЕПАДАМ содержааания углекислоты в крови?
тогда у них должны быть другие энзимы - какая-то особая форма гемоглобина или куда больше разных его типов нежели у нас
Цитата: Макроассемблер от мая 04, 2011, 14:02:57
Там самый важный параметр не pCO2, а разность между pCO2 в выдыхаемом воздухе и атмосферой.
Так что, с 0.046% до 1% во внешнем воздухе очень мало чего значит - в выдыхаемом воздухе его 4-6%
Однако при противотоке как в лёгких у птиц содержание углекислоты в артериальной крови будет определяться параметрами вдыхаемого воздуха а не средним содержанием углекислоты в воздухе лёгких или содержанием углекислоты в выдыхаемом воздухе.
К тому же если даже предположить что содержание углекислоты в артериальной крови не важно, а важно среднее содержание углекислоты в крови или содержание углекислоты в венозной крови, то и тогда при изменении содержания углекислоты в вдыхаемом воздухе с 0,046% до 1% автоматически повысятся и эти параметры (хотя не в разы как в артериальной крови а всего лишь на 20% процентов в венозной крови и на 40% в среднем) и понизить их птица не сможет только за счёт более глубокого дыхания ей ещё придётся прогонять через лёгкие на 20%-40% больше крови (то есть стабилизировать их за счёт более интенсивной работы сердца).
А ЧАСТО ли могут быть такие ситуации, когда параметры вдыхаемого воздуха БЫСТРО резко поменяются? Разве что в нору какую-то птица залезет
Да и допустим, она залезла в яму или нору, где накопился СО2
Чем для нее ситуация хуже, чем для млека? И та и тот, чтобы спастися, должны задержать дыхание
Разница лишь в том, что птица, чтобы остаться в живых, должна задержать дыхание на пару скунд раньше млека
У птиц ведь ещё и температура тела земетно выше. Около 42 грудусов кажется. А значит и расход кислорода идёт быстрее. Впрочем если сравнить какую нибудь крошечную бурозубку или этрусскую мышь со страусом :)
Цитата: Дж. Тайсаев от мая 04, 2011, 18:18:01
У птиц ведь ещё и температура тела земетно выше. Около 42 грудусов кажется. А значит и расход кислорода идёт быстрее. Впрочем если сравнить какую нибудь крошечную бурозубку или этрусскую мышь со страусом :)
Зачем так жестоко?
Может лучше сравнить свиноносую летучую мышь с колибри — карликовая пчелка?
Тактико-технические данные у них практически совпадают, на разном топливе правда работают.
Цитата: Влад от мая 06, 2011, 12:43:31
Цитата: Дж. Тайсаев от мая 04, 2011, 18:18:01
У птиц ведь ещё и температура тела земетно выше. Около 42 грудусов кажется. А значит и расход кислорода идёт быстрее. Впрочем если сравнить какую нибудь крошечную бурозубку или этрусскую мышь со страусом :)
Зачем так жестоко?
Может лучше сравнить свиноносую летучую мышь с колибри — карликовая пчелка?
Тактико-технические данные у них практически совпадают, на разном топливе правда работают.
Тут вы правы, такое сравнение было бы более корректно, а это так, шутка была
Мне все же не совсем понятна проблема.Дыхание птицы эффективнее всегда,расход на поддержание баланса - меньше.Ей надо ускорить или замедлить частоту дыхания.Проблема лишь если воздух в норе фактически ядовит из-за высокой концентрации С02, она не может задерживать дыхание как млеки.Так это равно относится к любым ядовитым газам и является экстремальной ситуацией,не предусмотренной отбором, пусть противигаз носит.
Почему сразу рассматривать смертельную концентрацию, почему обращать внимание только на слишком высокую концентрацию.
Если Вы проведёте несколько часов в помещении с высоким содержанием углекислоты а потом выйдете на свежий воздух то наверняка получите головную боль и прочие подобные удовольствия именно от резкого падения концентрации углекислоты. То есть важна не только величина концентрации углекислоты в воздухе но и её колебания.
Несколько упрощая: у зверей концентрация углекислоты в артериальной крови зависит от концентрации углекислоты в выдыхаемом воздухе и поэтому зависит от глубины и частоты дыхания, а у птиц концентрация углекислоты в артериальной крови зависит от концентрации углекислоты во вдыхаемом воздухе и им более глубокое или частое дыхание не поможет её стабилизировать.
Цитата: crdigger от мая 08, 2011, 19:59:56она не может задерживать дыхание как млеки
А точно ли не может? Может у нее какие-то сфинктера есть, чтобы перекрыть вход воздуха в легкие?
Цитата: Влад от мая 10, 2011, 09:34:09у зверей концентрация углекислоты в артериальной крови зависит от концентрации углекислоты в выдыхаемом воздухе и поэтому зависит от глубины и частоты дыхания, а у птиц концентрация углекислоты в артериальной крови зависит от концентрации углекислоты во вдыхаемом воздухе и им более глубокое или частое дыхание не поможет её стабилизировать
Менее глубокое или частое дыхание по моему в любом случае должно повысить содерж CO2 и понизить содерж О2 в арте крови
Так что вопрос только в том, может ли птица менее сильно дышать (т е делать поток воздуха через легкие СКОЛЬ УГОДНО медленным)
Цитата: Alexy от мая 10, 2011, 13:19:33
Так что вопрос только в том, может ли птица менее сильно дышать (т е делать поток воздуха через легкие СКОЛЬ УГОДНО медленным)
Проще было бы птицам стабилизировать состав воздуха на входе в лёгкие за счёт перемешивания вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в воздушных мешках. Но тогда птицы потеряют все преимущества противотока.
Правильно ли понимаю, что конц O2 и CO2 в плазме артериальной крови должны быть в ОЧЕНЬ УЗКИХ пределах, иначе будет отравление?
Особенно четки наверное верхний и нижний пределы по СО2? А для О2 наверное опасен переизбыток, а нехватка не столь опасна, ибо наверное не вызовет отравления?
Если это верно,
то животное
1) при увеличении содержания О2 или при
2) при увеличении или
2) при снижении содержания СО2 в арт крови
должно соответственно или
1) выбросить в кровь дополнительную порцию эритроцитов или
2) выбросить в кровь или
3) изъять из крови определенную порцию (гидро)карбонатов,
чтобы они вобрали в себя из плазмы крови избыток соответствующего газа или нваоборот выпустили из себя недостающий газ в плазму?
В том то и дело что концентрация кислорода во вдыхаемом воздухе в разы не колеблется да и слишком высокая концентрация кислорода в природе не встречается. А вот концентрация углекислоты колеблется в десятки раз.
Конечно я несколько идеализировал противоток в дыхательной системе птиц и слишком акцентировал внимание на концентрации углекислоты в артериальной крови, для того что бы показать, что эффективность у них достигнута за счёт стабильности. На самом деле не всё у птиц настолько совершенно и это уменьшает размах колебаний.
Как должны реагировать другие системы организма в случае если дыхательная система не может стабилизировать эти параметры это наверно вопросы других тем.
Кстати некоторые животные например летучие мыши, живущие большими колониями в пещерах, используют углекислоту как противоядие против накапливающегося в атмосфере пещер аммиака и значительно повышают её концентрацию в плазме крови во время пребывания внутри пещеры.
Как при этом работают дыхательные рецепторы, обычно реагирующие именно на концентрацию углекислоты а не кислорода, наверно одним этим мышам известно.
Вряд ли для самих альвеол или бронхиол могут быть вредны какие-либо изменения конц CO2 в "омывающем" их воздухе?
Зато, если не ошибаюся, даже ОЧЕНЬ НЕДОЛГАЯ высокая конц СО2 в мозге приведет к необратимым последствиям для всего организма
В то же время переизбыток CO2 например в мышцах, если не изменяет память, НЕ приведет к БЫСТОЙ гибели каких-то тамошних органелл или целых мыш клеток?
Т е хотелося бы знати, какие именно ЛОКАЛЬНЫЕ (в каких именно тканях или отделах кров системы) концентрации CO2 надо БЫСТРО стабилизировать?
А НЕДОЛГИЙ избыток СО2 тоже вреден? Для каких именно тканей? Или он нарушает функционирование самой крови?
Цитата: Влад от мая 10, 2011, 16:07:02Как при этом работают дыхательные рецепторы, обычно реагирующие именно на концентрацию углекислоты а не кислорода, наверно одним этим мышам известно
А почему у летучих мышей не происходит отравление углекислотой мозга или ещё каких-то органов?
Цитата: Alexy от мая 11, 2011, 11:50:36
А почему у летучих мышей не происходит отравление углекислотой мозга или ещё каких-то органов?
Так я же писал: со всеми вопросами к мышам.
Наверно содержащийся в атмосфере пещеры аммиак служит антидотом от углекислоты.
Во всяком случае pH с помощью этой парочки стабилизировать можно.
Цитата: Влад от мая 11, 2011, 14:35:34
Наверно содержащийся в атмосфере пещеры аммиак служит антидотом от углекислоты.
Во всяком случае pH с помощью этой парочки стабилизировать можно.
Не совсем, углекислый газ может только повышать pH, а амиак тут не помеха, тут другое возможно, при повышенной кислотности, токсичный амиак превращается в безвредный аммоний.
А вообще то летучие мыши, хоть и прекрассные летуны, не способны на длительные перелёты, видимо именно по этой причине. Одно только мне тут не понятно, как они тогда Австралию заселили? Возможно через цепь островной гряды и на топляке, так сказать короткими перебежками
Не буду сильно спорить но углекислота растворённая в воде это кислота значит понижает pH, а аммиак растворённый в воде --нашатырный спирт это щёлочь он повышает pH.
http://ru.wikipedia.org/wiki/PH
http://www.vmiretrav.ru/ppomosch/otravlenie.html
Цитата: Дж. Тайсаев от мая 11, 2011, 14:43:04
А вообще то летучие мыши, хоть и прекрассные летуны, не способны на длительные перелёты, видимо именно по этой причине. Одно только мне тут не понятно, как они тогда Австралию заселили? Возможно через цепь островной гряды и на топляке, так сказать короткими перебежками
Так ведь как утверждал классик: редкая птица долетит до середины Днепра, а если бы летучие мыши были такими же водоплавающими и жирными как утки то и они совершали бы длительные перелёты.
А как вообще форсируют водные преграды аисты и им подобные птицы парящего полёта, это же вообще гусарская рулетка, у некоторых Босфор перелететь не получается.
А потом если представить, что у мышей была возможность дозаправляться в воздухе то какие проблемы долететь до Австралии, лишь бы было чего жрать по дороге, ну и ветер попутный желателен.
Это вот крыланам пожалуй пришлось совершать перелёт только за счёт внутренних запасов, но при их размерах и манере летать это наверно вполне реально.
Цитата: Влад от мая 11, 2011, 16:47:22
Не буду сильно спорить но углекислота растворённая в воде это кислота, а значит понижает pH а аммиак растворённый в воде --нашатырный спирт это щёлочь он повышает pH
Я тоже раньше ошибочно считал что повышение кислотности и повышение pH это одно и тоже, но Alexy меня поправил, так что повышение кислотности это понижение pH, то есть увеличение водородного показателя, а значит кислых свойств