paleoforum.ru

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).