Worki powietrzne - Polski Serwis Naukowy

Rozmieszczenie worków powietrznych u gołębia
1 – kość ramieniowa
2 – worek podwidełkowy
3 – tchawica
4 – worki piersiowe
5 – worki brzuszne
6 – płuca

Worki powietrzne (Sacci pneumatici) - grubościenne pęcherzykowate worki połączone z płucami i rozmieszczone wewnątrz tułowia ptaka, a nawet wchodzące do wnętrza niektórych kości. Zmniejszają ciężar ciała zwierzęcia i ułatwiają oddychanie w locie.

Gołębiowate (gołębie właściwe, łac. Columbidae) – rodzina ptaków z rzędu gołębiowych (Columbiformes). Obejmuje w większości gatunki związane z drzewami, lecz występują również związane ze skałami i naziemne, zamieszkujące cały świat poza okolicami okołobiegunowymi.

Wymiana gazowa (ang. gas exchange) – proces, w czasie którego dochodzi do dyfuzji gazów i ich wymiany pomiędzy całym organizmem a jego otoczeniem (wymiana gazowa zewnętrzna) oraz pomiędzy płynami ustrojowymi a tkankami (wymiana gazowa wewnętrzna). Wymiana gazowa u organizmów fotosyntetyzujących jest związana z takimi procesami jak fotosynteza, oddychanie komórkowe i fotooddychanie, u organizmów heterotroficznych wymiana gazowa związana jest tylko z procesem oddychania komórkowego. W potocznym znaczeniu oddychanie jest błędnie zawężane do wymiany gazowej.

Niektóre odnogi oskrzeli ptaków idą wzdłuż płuc aż do ich końca i tam albo kończą się ślepo, albo przechodzą w worki powietrzne. Ściany tych worków są skąpo unaczynione, toteż w samej wymianie gazów udziału nie biorą, spełniają natomiast bardzo ważną rolę pomocniczą przy oddychaniu.

Atmosfera – gazowa powłoka otaczająca planetę o masie wystarczającej do utrzymywania wokół siebie warstwy gazów, w wyniku działania grawitacji. Ta definicja stosuje się do planet skalistych i księżyców. W przypadku gazowych olbrzymów, takich jak Jowisz oraz gwiazd (por. atmosfera słoneczna) terminem atmosfery określa się tylko zewnętrzne (przezroczyste) warstwy gazowej powłoki, z których promieniowanie dociera bezpośrednio do obserwatora.

Rozróżniamy dziewięć głównych worków powietrznych: nieparzysty podwidełkowy, dwa szyjne, dwie pary piersiowych oraz dwa brzuszne. W wielu miejscach zetknięcia się z kośćmi worki powietrzne przenikają do ich wnętrza, tak że przestrzenie wewnątrz kości pneumatycznych wypełnione są właśnie workami powietrznymi. Aby lepiej zrozumieć funkcję worków powietrznych, należy sobie uprzytomnić, że płuca ptaków szczelnie przylegają do grzbietowej części klatki piersiowej, są mało elastyczne i rozciągliwe. We wszystkich sytuacjach - poza lotem - ptaki oddychają poprzez rozszerzanie i ściąganie klatki piersiowej. Jest to możliwe dzięki mięśniom, które w czasie lotu mają zupełnie inne zadanie, a mianowicie utrzymywanie klatki piersiowej w stałej pozycji. Dlatego odświeżanie powietrza w płucach w czasie lotu odbywa się zupełnie mechanicznie: podczas szybkiego lotu ptaka strumień powietrza wpada przez nozdrza lub uchylony dziób, dostaje się do płuc i wypełnia worki powietrzne. Wydychanie zaś, jak należy przypuszczać, odbywa się poprzez ściąganie mięśni brzusznych, dzięki czemu w płucach powstaje prąd odwrotny, a tym samym powietrze chwilowo zmagazynowane w workach dostarcza tlenu potrzebnego do wymiany gazowej. Ten sposób oddychania umożliwia intensywny i długotrwały lot. Mechanizm ten uzasadnia też zdolność ptaków do latania na dużych wysokościach, gdzie atmosfera jest bardzo rozrzedzona. Przy szybkim ruchu ptaka w czasie lotu powietrze wchodzi do jego płuc pod ciśnieniem i dzięki temu ujemny wpływ rozrzedzenia atmosfery zostaje do pewnego stopnia złagodzony.

Worki powietrzne są częścią składową najdoskonalszego w świecie zwierząt systemu oddechowego. Jest to system 14 (lub mniej) błoniastych, słabo unaczynionych pęcherzy, połączonych z płucami oskrzelami drugorzędowymi, wypełniającymi znaczną część jamy ciała, które wchodzą pomiędzy mięśnie i pod skórę, a nawet sięgają do wnętrza kości pneumatycznych; tylko worek brzuszny jest przedłużeniem oskrzela głównego.

Worki powietrzne, powiększając wewnętrzne przestrzenie ciała ptaka, obniżają znacznie jego ciężar właściwy, a tym samym czynią je „lżejszym”. Biorą udział w regulacji temperatury ciała, dzięki parowaniu wody z ich powierzchni. Wskutek silnych ruchów mięśni piersiowych, poruszających skrzydłami podczas lotu, tlen zawarty w powietrzu dwukrotnie styka się w płucach z krwią. Po raz pierwszy następuje to w czasie wdechu, który odbywa się w chwili podnoszenia skrzydeł w górę, a po raz drugi - w czasie wydechu spowodowanego ruchem skrzydeł w dół. W ten sposób odbywa się u ptaków tzw. podwójne oddychanie.

Prawdopodobnie powietrze może przechodzić przez płuca kilkakrotnie: od przednich do tylnych worków powietrznych i z powrotem, co umożliwia całkowite zużycie tlenu. Ta możliwość ma szczególne znaczenie u ptaków wodnych nurkujących, gdyż ułatwia im dłuższy pobyt pod wodą, również u ptaków śpiewających długim, nieprzerwanym śpiewem, gromadząc powietrze zapasowe, np. u skowronka, słowika i pokrzewek.