Sistema respiratorio de las aves

El sistema respiratorio de las aves está involucrado en la absorción de oxígeno (O₂), la liberación de dióxido de carbono (CO₂) y de calor, la detoxificación de ciertos químicos, ajustes rápidos de ácido-base y la vocalización. El sistema respiratorio de las aves difiere del de otros vertebrados en que la epiglotis está ausente, además cuentan con pulmones relativamente pequeños junto con sacos de aire muy especializados y que juegan un rol importante en la respiración, también ayudan a mantener el equilibrio corporal del animal y son termorreguladores en la medida que reparten el calor donde sea necesario.

Estructura y funcionamiento

Sacos aéreos de las aves

Los sacos de aire permiten un flujo unidireccional de aire a través de los pulmones. Este tipo de flujo implica que el aire tomado tiene un contenido mayor de oxígeno que puede ser difundido en la sangre. La mayoría de aves cuentan con 9 sacos de aire: un saco interclavicular, dos sacos cervicales, dos sacos torácicos anteriores, dos sacos torácicos posteriores y dos sacos abdominales. Estas estructuras tienen paredes muy delgadas con muy pocos vasos sanguíneos, por lo que no tienen un rol directo en el intercambio de gases. En cambio, los sacos actúan como una especie de fuelle que mantiene a los pulmones constantemente ventilados.

Respiración

Las aves pueden respirar a través de las fosas nasales o por la boca. El aire que ingresa a través de estas aperturas recorre la faringe para luego dirigirse a la tráquea. Esta última es una estructura tan larga como el cuello, aunque en algunas aves como las garzas, puede llegar a medir hasta 1.5 m y estar enrollada, en otras se dilata.

La tráquea se bifurca en dos bronquios primarios en la siringe. Ésta es una estructura única para las aves y se considera como su caja de voz. Los bronquios primarios entran a los pulmones y se convierten en mesobronquios. Ramificándose desde estos últimos, existen tubos más pequeños conocidos como ventobronquios, que a su vez dan lugar a los más pequeños parabronquios. Estas estructuras pueden ser de varios milímetros de largo con un diámetro de 0.5 a 2 mm y cuentan con paredes que contienen cientos de capilares de aire ramificados y rodeados de una densa red de capilares sanguíneos. Es en este lugar en donde el intercambio de gases entre los pulmones y la sangre ocurre. Los parabronquios se conectan con dorsobronquios que ligan el sistema de vuelta a los mesobronquios.

Inhalación y exhalación

En el sistema respiratorio de las aves el flujo de aire es llevado a cabo por cambios en la presión.

Durante la inhalación el esternón se mueve hacia adelante y hacia abajo, mientras que las costillas vertebrales se mueven cranealmente para expandir las costillas esternales y la cavidad torácico-abdominal. Este proceso expande los sacos anteriores y posteriores y baja la presión haciendo que el aire se mueva hacia esos sacos. El aire que viene de la tráquea y los bronquios se desplaza entonces hacia los sacos posteriores y simultáneamente el aire que viene de los pulmones se dirige hacia los sacos anteriores.

Durante la exhalación el esternón se desplaza hacia atrás y hacia arriba, las costillas vertebrales se mueven caudalmente para retraer las costillas esternales y así reducir el volumen de la cavidad torácico-abdominal. Este proceso reduce el volumen de los sacos anteriores y posteriores haciendo que el aire se mueva fuera de dichos sacos. El aire de los sacos posteriores se desplaza hacia los pulmones mientras que el de los anteriores se mueve a la tráquea y sale del cuerpo.

Esta dinámica, en el sistema respiratorio de las aves, permite movimientos del aire unidireccionalmente a través de los pulmones generando un contenido de oxígeno más alto.

Intercambio de gases

En los pulmones de las aves, el oxígeno se difunde por difusión simple desde los capilares de aire hacia la sangre y el dióxido de carbono desde la sangre hacia los capilares de aire. El aire y la sangre que se mueven a través de los capilares lo hacen en ángulo con respecto al otro, en un sistema conocido como corriente cruzada. Esta disposición hace que el intercambio sea más eficiente con los gradientes de oxígeno y dióxido de carbono mantenidos en todo lo largo de la conexión capilar.

Sistema respiratorio de las aves y la siringe

En el sistema respiratorio de las aves, el órgano vocal es una estructura ósea conocida como siringe, que se ubica al final de la tráquea y está rodeada por un saco de aire. Esta estructura se convierte en una cámara resonante (el saco de aire también puede resonar) en conjunto con membranas vibratorias altamente elásticas.

Conjuntos especializados de músculos en la siringe controlan el movimiento de la misma, incluyendo la tensión que se realiza sobre las membranas. Las aves pueden variar tanto en intensidad y frecuencia de sonidos al alterar la presión de aire que pasa desde los pulmones a la siringe, también al variar la tensión ejercida por los músculos sobre las membranas.

Los atributos del canto que caracterizan a cada especie son resultado principalmente de diferencias en el proceso de aprendizaje más que diferencias en las estructuras del aparato vocal.