La respiration des oiseaux est effectuée par le système respiratoire de cette classe d'animaux; Il est responsable de l'oxygénation des tissus et des organes et de l'expulsion du dioxyde de carbone de leur corps. Les sacs aériens situés autour des poumons permettent un flux d'air à sens unique à travers les poumons, fournissant plus d'oxygène au corps de l'oiseau.
Le flux d'air unidirectionnel qui se déplace dans les poumons des oiseaux a une teneur élevée en oxygène, supérieure à celle trouvée dans les poumons de tout mammifère, y compris les humains. Un flux à sens unique empêche les oiseaux de respirer de «l'air ancien», c'est-à-dire de l'air qui se trouvait récemment dans leurs poumons (Brown, Brain et Wang, 1997).
Localisation du système respiratoire chez un oiseau
Être capable de stocker plus d'oxygène dans les poumons permet aux oiseaux de mieux oxygéner leur corps, maintenant ainsi leur température corporelle régulée pendant le vol.
Dans les poumons des oiseaux, l'oxygène est acheminé des capillaires d'air vers le sang et le dioxyde de carbone passe du sang aux capillaires eux-mêmes. L'échange gazeux est, en ce sens, très efficace.
Morphologie d'un oiseau. Exemple de Vanellus malabaricus. 1 bec, 2 têtes, 3 iris, 4 pupilles, 5 manteaux, 6 petites couvertures, 7 scapulaires, 8 couvertures, 9 tertiaires, 10 croupes, 11 primaires, 12 ventilations, 13 -Cuisse, 14-Tibia-tarse, 15-Tarse, 16-Doigts, 17-Tibia, 18-Ventre, 19-Flancs, 20-Poitrine, 21-Gorge, 22-Wattle, 23-Eyestripe. Source: Wikimedia Commons
Le système respiratoire des oiseaux est efficace grâce à l'utilisation d'une surface fine à travers laquelle les gaz et le sang circulent, ce qui permet un meilleur contrôle de la température corporelle. La diffusion de l'air à des fins endothermiques est plus efficace car la surface à travers laquelle le sang et les gaz circulent est plus mince (Maina, 2002).
Les oiseaux ont des poumons relativement petits et un maximum de neuf sacs aériens qui les aident dans le processus d'échange gazeux. Cela permet à leur système respiratoire d'être unique parmi les animaux vertébrés.
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Processus de respiration des oiseaux
Le processus de respiration chez les oiseaux nécessite deux cycles (inspirer, expirer, inspirer, expirer) pour faire circuler l'air dans tout le système respiratoire. Les mammifères, par exemple, n'ont besoin que d'un cycle de respiration. (Foster et Smith, 2017).
Les oiseaux peuvent respirer par la bouche ou les narines. L'air qui entre par ces ouvertures pendant le processus d'inhalation passe par le pharynx puis par la trachée ou le tube à vent.
La trachée a généralement la même longueur que le cou de l'oiseau, mais certains oiseaux tels que les grues ont un cou exceptionnellement long et leur trachée qui s'enroule dans une extension du sternum connue sous le nom de quille. Cette condition donne aux oiseaux la capacité de produire des sons à haute résonance.
Inhalation
Lors de la première inhalation, l'air passe par les narines ou les narines situées à la jonction entre le sommet du bec et la tête. Le tissu charnu qui entoure les narines est connu sous le nom de cire chez certains oiseaux.
L'air chez les oiseaux, comme chez les mammifères, se déplace par les narines, dans la cavité nasale, puis dans le larynx et la trachée.
Une fois dans la trachée, l'air passe à travers le syrinx (l'organe responsable de la production de sons chez les oiseaux) et son flux est divisé en deux, car la trachée des oiseaux a deux canaux.
L'air en cours de respiration des oiseaux ne va pas directement aux poumons, il va d'abord aux sacs aériens caudaux, d'où il passera aux poumons et lors de la deuxième inhalation, il passera aux sacs aériens crâniens. Au cours de ce processus, tous les sacs aériens se dilatent lorsque l'air pénètre dans le corps de l'oiseau.
Exhalation
Lors de la première expiration, l'air se déplace des sacs aériens postérieurs vers les bronches (ventrobronchi et dorsobronchi) et ensuite vers les poumons. Les bronches sont divisées en petites branches capillaires à travers lesquelles le sang circule, c'est dans ces capillaires d'air que se déroule l'échange d'oxygène contre du dioxyde de carbone.
Lors de la deuxième expiration, l'air sort des sacs aériens par la syrinx, puis dans la trachée, le larynx, et enfin dans la cavité nasale et hors des narines. Au cours de ce processus, le volume des sacs diminue à mesure que l'air quitte le corps de l'oiseau.
Structure
Les oiseaux ont un larynx, cependant, et contrairement aux mammifères, ils ne l'utilisent pas pour produire des sons. Il existe un organe appelé syrinx qui agit comme une «boîte vocale» et permet aux oiseaux de produire des sons hautement résonnants.
D'un autre côté, les oiseaux ont des poumons, mais ils ont aussi des sacs aériens. Selon l'espèce, l'oiseau aura sept ou neuf sacs aériens.
Les oiseaux n'ont pas de diaphragme, de sorte que l'air est déplacé dans et hors du système respiratoire en raison des changements de pression des sacs aériens. Les muscles de la poitrine poussent le sternum vers l'extérieur, créant une pression négative dans les sacs qui permet à l'air de pénétrer dans le système respiratoire (Maina JN, 2005).
Le processus d'expiration n'est pas passif, mais nécessite la contraction de certains muscles pour augmenter la pression dans les sacs aériens et propulser l'air vers l'extérieur. Comme le sternum doit bouger pendant le processus de respiration, il est recommandé que lors de la capture d'un oiseau, des forces externes ne soient pas exercées qui pourraient bloquer son mouvement, car l'oiseau pourrait suffoquer.
Sacs à air
Les oiseaux ont beaucoup "d'espace vide" à l'intérieur qui leur permet de voler. Cet espace vide est occupé par des sacs aériens qui se gonflent et se dégonflent pendant le processus de respiration de l'oiseau.
Lorsqu'un oiseau gonfle sa poitrine, ce ne sont pas les poumons qui travaillent mais les sacs aériens. Les poumons des oiseaux sont statiques, les sacs aériens sont ceux qui se déplacent pour pomper de l'air dans un système bronchique complexe dans les poumons.
Les sacs aériens permettent un flux d'air unidirectionnel à travers les poumons. Cela signifie que l'air qui atteint les poumons est principalement de «l'air frais» avec une teneur en oxygène plus élevée.
Ce système est opposé à celui des mammifères, dont le flux d'air est bidirectionnel et entre et sort des poumons dans un court laps de temps, ce qui signifie que l'air n'est jamais frais et est toujours mélangé à celui qui a déjà été respiré (Wilson, 2010).
Les oiseaux ont au moins neuf sacs aériens qui leur permettent de fournir de l'oxygène aux tissus corporels et d'éliminer le dioxyde de carbone restant. Ils jouent également un rôle de régulation de la température corporelle pendant la phase de vol.
Les neuf sacs aériens des oiseaux peuvent être décrits comme suit:
- Une poche d'air interclaviculaire
- Deux sacs aériens cervicaux
- Deux sacs aériens thoraciques antérieurs
- Deux sacs aériens thoraciques postérieurs
- Deux sacs aériens abdominaux
La fonction de ces neuf sacs peut être divisée en sacs antérieurs (interclaviculaires, cervicaux et thoraciques antérieurs) et postérieurs (thoraciques postérieurs et abdominaux).
Tous les sacs ont des parois très minces avec quelques vaisseaux capillaires, ils ne jouent donc pas un rôle important dans le processus d'échange gazeux. Cependant, leur devoir est de garder les poumons où les échanges gazeux ont lieu ventilés.
Trachée
La trachée des oiseaux est 2,7 fois plus longue et 1,29 fois plus large que celle des mammifères de taille similaire. Le travail de la trachée des oiseaux est le même que celui des mammifères, il consiste à résister au flux d'air. Cependant, chez les oiseaux, le volume d'air que la trachée doit supporter est 4,5 fois supérieur au volume d'air présent dans la trachée des mammifères.
Les oiseaux compensent le grand espace vide dans la trachée avec un volume courant relativement plus grand et une fréquence respiratoire plus faible, environ un tiers de celle des mammifères. Ces deux facteurs contribuent à réduire l'impact du volume d'air sur la trachée (Jacob, 2015).
La trachée bifurque ou se divise en deux bronches primaires dans la syrinx. Le syrinx est un organe que l'on ne trouve que chez les oiseaux, car chez les mammifères, les sons sont produits dans le larynx.
L'entrée principale des poumons se fait par les bronches et est connue sous le nom de mésobronchium. Le mesobronchus se divise en tubes plus petits appelés dorsobronchi qui à leur tour conduisent aux parabronchi plus petits.
Les parabronchi contiennent des centaines de petites branches et capillaires aériens entourés d'un réseau abondant de capillaires sanguins. L'échange gazeux entre les poumons et le sang a lieu au sein de ces capillaires d'air.
Poumons
La structure des poumons des oiseaux peut varier légèrement en fonction des ramifications des parabronchi. La plupart des oiseaux ont une paire de parabronchi, composée d'un «vieux» poumon (paléopulmonique) et d'un «nouveau» poumon (néopulmonique).
Cependant, certains oiseaux n'ont pas le parabronchus néopulmonique, comme c'est le cas avec les manchots et certaines races de canards.
Les oiseaux chanteurs, tels que les canaris et les gallinacées, ont un parabronchus néopulmonique développé où 15% ou 20% des échanges gazeux se produisent. En revanche, le flux d'air dans ce parabronchus est bidirectionnel, tandis que dans le parabronchus paléopulmonique il est unidirectionnel (Team, 2016).
Dans le cas des oiseaux, les poumons ne se dilatent pas ou ne se contractent pas comme ils le font chez les mammifères, car les échanges gazeux n'ont pas lieu dans les alvéoles mais dans les capillaires aériens et les sacs aériens sont responsables de la ventilation des poumons..
Références
- Brown, RE, Brain, JD et Wang, N. (1997). Le système respiratoire aviaire: un modèle unique pour les études de toxicose respiratoire et pour le contrôle de la qualité de l'air. Environ Health Perspect, 188-200.
- Foster, D. et Smith. (2017). Département des services vétérinaires et aquatiques. Récupéré de Système respiratoire des oiseaux: anatomie et fonction: peteducation.com.
- Jacob, J. (5 mai 2015). Extension. Extrait de Avian Respiratory System: articles.extension.org..
- Maina, JN (2002). Évolution des oiseaux et du poumon parabronchique très efficace. Dans JN Maina, Functional Morphology of the Vertebrate Respiratory System (p. 113). New Hampshire: Science Publisher Inc.
- Maina, JN (2005). Le système pulmonaire-air des oiseaux: développement, structure et fonction. Johannesburg: Springer.
- Team, AN (9 juillet 2016). Demandez à la nature. Obtenu à partir de Le système respiratoire des oiseaux facilite l'échange efficace de dioxyde de carbone et d'oxygène via un flux d'air unidirectionnel continu et des sacs aériens: asknature.org.
- Wilson, P. (juillet 2010). Services vétérinaires de Currumbin Valley. Récupéré de What Are Air Sacs?: Currumbinvetservices.com.au.