A madarak szuperhatékony légzőszervek
Minden állatnak szüksége van légzésre, hogy a bejövő oxigént kicserélje a távozó hulladékgázokkal, például szén-dioxiddal. Nézd meg az alábbi, Eleanor Lutz illusztrátor által készített csodálatos animációt az emberi légzésről.
Az emberek és más emlősök a tüdő alatt található, rekeszizomnak nevezett izom leeresztésével szívják be a levegőt a testükbe. Amikor a rekeszizom felemelkedik, a levegő visszaszorul kifelé. A tudósok ezt a cserét árapály-áramlásnak nevezik, mivel a levegő egyszerűen ki-be áramlik a tüdőből, mint a tenger árapálya. Az ilyen légzés azt jelenti, hogy a régi kimenő levegő keveredik a bejövő új levegővel – ez nem a leghatékonyabb módja az oxigén bejuttatásának a szervezetbe.
Nem minden állat lélegzik ugyanígy.
A madarak például úgy kerülik el a keveredési problémát, hogy a tüdőjükben a levegőt egy irányban, 7-9 légzsákból álló, hurkos csövekkel összekötött sorozaton keresztül mozgatják. A madarak belégzéskor és kilégzéskor oxigént vesznek fel a testszöveteikbe. Tehát minden egyes madárlégzéshez az embernek kettőt kellene vennie. Ez teszi a madarakat szuperhatékony légzőkészülékké. Elképesztő!
Amikor egy madár belélegzik, a légzsákok felfújódnak, és a kívülről érkező oxigéndús levegőt beszívják a testbe, miközben a tüdőből a felesleges levegőt elszívják. Amikor a madár kilélegzik, a légzsákok kifújódnak, és a leghátsó légzsákok oxigénben gazdag levegője a tüdőbe préselődik, míg a hulladék levegőt a legelülső légzsákok ürítik ki a testből. Bonyolultnak hangzik (és az is).
Az elmúlt évben közzétett kutatások kimutatták, hogy a hüllők is képesek erre az egyirányú légzésre. Bár ez számodra vagy számomra talán nem jelent nagy megdöbbenést, a tüdőgyógyászok nagyon meglepődtek! Amikor elmondták, olyan szavakkal reagáltak, mint “abszolút átalakító”, “igazán sokkoló” és “egyszerűen nevetséges… a jó értelemben”. Ezek a tudósok azt feltételezték, hogy az egyirányú légzés csak a madarakra jellemző, és viszonylag nemrég alakult ki. Az a bizonyíték, hogy a hüllők is osztoznak ebben a sajátosságban, megdöntötte ezt a feltételezést, és kérdéseket vetett fel az egyirányú légzés evolúciójával kapcsolatban. Lehetséges, hogy az egyirányú légzés már több százmillió éve létezik!
A tudósok korábban azt feltételezték, hogy az egyirányú légzéshez légzsákok szükségesek, így ha egy állat nem rendelkezett légzsákokkal, akkor feltételezték, hogy az állat nem egyirányú légző. Mindenhol keresték a légzsákokat. A modern madarak közvetlen őseinél, a dinoszauruszoknál is keresték. És megnézték távolabbi rokonaikat is – a krokodilokat, gyíkokat és más hüllőket. Miután semmit sem találtak, arra a következtetésre jutottak, hogy a madarak légzsákjai teljesen egyedülállóak az állatvilágon belül.
A tudós, Colleen Farmer azonban úgy gondolta, hogy az állatoknak egyáltalán nincs szükségük légzsákokra az egyirányú légzéshez. Hogy ezt bebizonyítsa, úgy döntött, hogy közvetlenül nyomon követi, hogyan mozog a levegő három élő, lélegző hüllőfajon: a leguánokon, a monitorgyíkokon és az aligátorokon keresztül. Sok próbálkozás és tévedés után Farmer rátalált a nyerő kombinációra: Froggy’s Swamp Juice színházi köd és egy endoszkóp. Ezekkel az eszközökkel Farmer megfigyelte, ahogy a köd egy irányba halad az egyes hüllők testén keresztül. Bebizonyította, hogy az egyirányú légzéshez nincs szükség légzsákokra. Úgy tűnik, mindössze néhány ügyesen szögletes csőre van szükség.
Farmer eredményei sok kérdést vetnek fel, például: Milyen előnyük van a hüllőknek abból, hogy úgy lélegeznek, mint a madarak?
A madarak melegvérűek, és nagy energiájú, akrobatikus életmódot folytatnak. Logikus tehát, hogy gyors anyagcseréjük táplálása érdekében olyan légzőrendszerrel rendelkeznek, amely az oxigénfelvétel maximalizálásához igazodik. A hüllők ezzel szemben hidegvérűek és lassú anyagcserével rendelkeznek. Farmer úgy véli, hogy nekik minden egyes lélegzetvétel során maximalizálniuk kell az oxigénfelvételüket, hogy összességében energiát takarítsanak meg. Sok hüllő élete nagy részét azzal tölti, hogy hosszú ideig nagyon mozdulatlanul ül, táplálékra várva. Minden létező trükköt be kell vetniük, hogy ez idő alatt energiát takarítsanak meg.