Jabarkan Burung dari Sistem pernapasan

Sistem pernapasan burung sangat berbeda dibandingkan mamalia. Burung memiliki paru-paru kaku yang tidak mengembang dan berkontraksi selama siklus pernapasan. Alih-alih, sistem kantung udara yang ekstensif (Gambar 15) tersebar di seluruh tubuh mereka. Kantung-kantung udara ini bertindak sebagai ubub (penghembus) yang menarik udara dari lingkungan luar ke dalam kantung tersebut, dan mengeluarkan udara terpakai yang telah melewati paru-paru (Gambar 18). Burung juga tidak memiliki diafragma atau rongga pleura.

Paru-paru burung lebih kecil dibandingkan paru-paru pada mamalia yang ukurannya sebanding, tetapi kantung udara menyumbang 15% dari total volume tubuh, dibandingkan dengan 7% untuk alveoli yang bertindak sebagai ubub pada mamalia.

Menghirup (inhalasi) dan mengembuskan (ekshalasi) napas dilakukan dengan cara menambah dan mengurangi volume seluruh rongga dada-perut (atau selom) secara bergantian menggunakan otot perut dan otot rusuk. Selama inhalasi, otot-otot yang melekat pada tulang rusuk vertebral (Gambar 17) berkontraksi, mengarahkan tulang rusuk ke depan dan ke luar. Hal ini mendorong tulang rusuk sternal ke bawah dan ke depan, serta mengarahkan tulang dada (beserta lunasnya yang menonjol) ke arah yang sama (Gambar 17). Akibatnya, diameter vertikal dan transversal trunkus bagian dada meningkat. Gerakan ke depan dan ke bawah dari ujung posterior tulang dada menarik dinding perut ke bawah, yang juga meningkatkan volume daerah tersebut. Peningkatan volume seluruh rongga trunkus mengurangi tekanan udara di semua kantung udara thorakoabdominal, sehingga kantung-kantung tersebut terisi udara seperti yang dijelaskan di bawah ini.

Selama pernapasan, otot oblik eksternal yang melekat pada tulang dada dan tulang rusuk vertebral di bagian anterior, dan pada panggul (tulang pubis dan ilium pada Gambar 17) di bagian posterior (membentuk bagian dari dinding perut) membalikkan gerakan inhalasi, serta mengompresi isi perut sehingga tekanan di semua kantung udara meningkat. Udara lalu dikeluarkan dari sistem pernapasan dalam rangka ekshalasi.

Selama inhalasi, udara memasuki trakea melalui lubang hidung dan mulut lalu terus berlanjut hingga melampaui sirinks, tempat trakea bercabang menjadi dua bronkus primer, menuju ke dua paru-paru (Gambar 16). Bronkus primer memasuki paru-paru untuk menjadi bronkus intrapulmoner, yang memiliki serangkaian cabang paralel yang disebut ventrobronki dan, di posisi yang sedikit lebih jauh, seperangkat dorsobronki yang setara (Gambar 16). Ujung-ujung bronkus intrapulmoner mengeluarkan udara ke kantung udara posterior pada ujung belakang burung. Setiap pasangan dorso-ventrobronki dihubungkan oleh sejumlah besar kapiler udara mikroskopis paralel (atau parabronki), tempat pertukaran gas terjadi (Gambar 16). Ketika inhalasi, udara di trakea mengalir melalui bronkus intrapulmoner ke kantung udara posterior serta ke dorsobronki, tetapi tidak ke ventrobronki (Gambar 18). Hal ini disebabkan oleh desain bronkial yang mengarahkan udara yang dihirup menjauhi lubang ventrobronki, tapi ke arah kelanjutan dari bronkus intrapulmoner menuju dorsobronki dan kantung udara posterior. Dari dorsobronki, udara yang dihirup lalu mengalir melalui parabronki (terjadi pertukaran gas) ke ventrobronki. Udara kemudian hanya bisa mengalir ke kantung udara anterior yang mengembang. Jadi, selama inhalasi, baik kantung udara posterior maupun anterior berkembang, kantung udara posterior terisi dengan udara segar yang dihirup, sedangkan kantung udara anterior diisi dengan udara "yang digunakan" (miskin oksigen) yang baru saja melewati paru-paru .

Selama ekshalasi, tekanan di kantung udara posterior (yang diisi dengan udara segar selama inhalasi) meningkat karena kontraksi otot oblik yang dijelaskan di atas. Aerodinamika lubang saluran yang saling berhubungan dari kantung udara posterior ke dorsobronki dan bronkus intrapulmoner memastikan bahwa udara meninggalkan kantung-kantung ini ke arah paru-paru (melalui dorsobronki), alih-alih kembali ke bronkus intrapulmoner (Gambar 18). Dari dorsobronki, udara segar dari kantung udara posterior mengalir melalui parabronki (dengan arah yang sama seperti yang terjadi selama inhalasi) ke ventrobronki. Jalur udara yang menghubungkan ventrobronki dan kantung udara anterior ke bronkus intrapulmoner mengarahkan "udara yang digunakan" dan miskin oksigen dari kedua organ ini ke trakea, lalu keluar dari tubuh. Oleh karena itu, udara yang mengandung oksigen terus-menerus mengalir (selama seluruh siklus pernapasan) dalam satu arah melalui parabronki.

Aliran darah melalui paru-paru burung berada pada sudut yang tepat terhadap aliran udara melalui parabronki, membentuk sistem pertukaran aliran lintas arus (Gambar 19). Tekanan parsial oksigen dalam parabronki menurun perlahan seiring dengan oksigen yang berdifusi ke dalam darah. Kapiler darah yang meninggalkan lokasi pertukaran di dekat pintu masuk parabronki mengambil lebih banyak oksigen dibandingkan kapiler yang keluar di dekat ujung keluar parabronki. Ketika isi semua kapiler bercampur, tekanan parsial akhir oksigen dari darah vena paru campuran lebih tinggi dibandingkan udara yang dihembuskan, tetapi kurang dari setengah dari udara yang dihirup, sehingga mencapai tekanan parsial oksigen darah arteri sistemik yang kira-kira sama dengan mamalia dengan tipe paru-paru ubub mereka.

Trakea merupakan area ruang mati: udara miskin oksigen yang dikandungnya pada akhir ekshalasi merupakan udara pertama yang kembali memasuki kantung udara posterior dan paru-paru. Dibandingkan dengan saluran pernapasan mamalia, volume ruang mati pada burung rata-rata 4,5 kali lebih besar dibandingkan mamalia dengan ukuran yang sama. Burung-burung dengan leher panjang memiliki trakea yang panjang, dan karena itu harus menarik napas lebih dalam dibandingkan mamalia untuk melonggarkan volume ruang mati mereka yang lebih besar. Pada beberapa burung (misalnya Cygnus cygnus, Platalea leucorodia, Grus americana, dan Pauxi pauxi) trakeanya, yang pada beberapa burung jenjang bisa sepanjang 1,5 m, berbentuk melingkar bolak-balik di dalam tubuh, yang secara drastis meningkatkan ventilasi ruang mati. Tujuan dari struktur yang tidak umum ini tidak diketahui.