As aves são animais ocupados. Consideremos os insectos que apanham moscas, os pássaros de terra longínqua, e os beija-flores que pairam, e obtenhamos uma imagem de como as aves podem ser activas. É por isso que favorecem alimentos de alta energia e têm taxas metabólicas elevadas que exigem enormes níveis de oxigénio.
Os sistemas respiratórios dos mamíferos são terrivelmente inadequados para fornecer as quantidades de oxigénio que as aves necessitam.
Nos humanos, por exemplo, um tubo chamado traqueia liga o nosso nariz e a parte de trás da boca aos nossos pulmões. A traqueia divide-se em dois brônquios primários que entram nos pulmões, onde se dividem em brônquios secundários, que por sua vez se ramificam em brônquios terciários. Estes dão origem a pequenos tubos chamados bronquíolos, que terminam em cachos de paredes finas, semelhantes a uvas, chamados alvéolos (mostrados na parte inferior esquerda no diagrama acima). Rodeados por redes capilares, os alvéolos são os locais de troca de gás. Devido às diferenças de pressão, o oxigénio difunde-se dos alvéolos para os capilares sanguíneos, e o dióxido de carbono difunde-se dos capilares sanguíneos para os alvéolos.
A natureza beco sem saída dos nossos pulmões significa que o ar flui normalmente em duas direcções – isto é, das nossas narinas através da traqueia para os alvéolos e de volta através das mesmas condutas. Segue-se que o primeiro ar que se respira nos alvéolos é deixado e envelhecido, tendo abdicado da maior parte do seu oxigénio antes da última exalação. O fluxo de ar bidireccional, portanto, é ineficiente.
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Um sistema mais eficiente
Aves empregam um sistema mais eficiente, um sistema em que os sacos de ar de paredes finas estão ligados aos pulmões. Como mostra a ilustração do cardeal, os sacos de ar enchem a cavidade corporal. Não estão envolvidos directamente na troca de gás, mas funcionam como foles para dirigir o fluxo de ar através dos pulmões numa direcção, de trás para a frente. Isto aumenta a eficiência pulmonar.
Outra grande diferença entre mamíferos e aves é que os alvéolos semelhantes a uvas são substituídos por estruturas tubulares de paredes finas chamadas parabrânquios (mostradas na parte inferior direita no diagrama). Tal como os alvéolos humanos, os parabrânquios aviários são cobertos por um rico fornecimento de capilares e são os locais de troca de gás. Os parabrânquios estão localizados ao longo dos pulmões entre os brônquios secundários. Tal como o ar se move numa direcção através dos pulmões, também flui numa direcção através dos parabrânquios, de um brônquio secundário para outro.
O génio dos sacos aéreos é que permitem um fluxo contínuo e unidireccional tanto durante a inspiração como durante a expiração. Os sacos aéreos estão dispostos em dois grupos: um que sai da frente dos pulmões (anterior) e o outro que sai da parte de trás dos pulmões (posterior). Eis como funciona o sistema:
Durante a inspiração, os sacos de ar posteriores expandem-se, puxando ar para os brônquios primários, que terminam perto da extremidade distante dos pulmões. Enquanto parte do ar é desviado através dos brônquios secundários perto da parte posterior dos pulmões e para os parabrânquios, a maior parte passa directamente para o grupo posterior dos sacos aéreos. Ao mesmo tempo, os sacos aéreos anteriores expandem-se, puxando o ar dos parabrânquios através dos brônquios secundários. Isto cria o fluxo unidireccional de um lado para o outro através dos pulmões.
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Fluxo unidireccional
P>A expiração, os sacos de ar contraem-se, forçando o ar de ambos os grupos de sacos de ar. O ar dos sacos aéreos posteriores passa através dos parabrânquios, enquanto que o ar dos sacos aéreos anteriores passa para os brônquios primários e traqueia e depois para fora do corpo. Deixa-se um pouco de ar viciado no sistema, mas não o suficiente para diminuir significativamente a eficiência global. Note-se que tanto durante a inspiração como durante a expiração, o ar flui numa direcção através dos parabrânquios.
As aves respiram de forma diferente dos mamíferos porque lhes falta um diafragma. Movem o ar para dentro e para fora dos seus pulmões e sacos aéreos por meio de músculos especiais que movem as costelas e o esterno para baixo e para a frente, expandindo a cavidade corporal e causando inspiração, e depois para cima e para trás, contraindo a cavidade corporal e causando expiração.
A termoregulação é outra função essencial dos sacos aéreos. O elevado nível de actividade aviária gera calor excessivo que deve ser dissipado. As aves, no entanto, carecem das glândulas sudoríparas dissipadoras de calor que possuímos.
Lembrem-se que as glândulas sudoríparas arrefecem produzindo uma secreção salina que evapora da pele. O calor necessário para mudar o suor de um líquido para um vapor provém da pele, arrefecendo-a assim. As aves transformam a água em vapor de forma semelhante nos sacos de ar, excepto que o calor necessário para vaporizar a água provém de órgãos e tecidos que envolvem os sacos de ar.
Um sistema respiratório afinado que movimenta o ar numa direcção permite o elevado nível de actividade das aves. E os sacos de ar ajudam a regular a temperatura, fornecendo um mecanismo para dissipar o excesso de calor corporal. O sistema é mais um exemplo da espantosa biologia das aves.
Este artigo da coluna “Amazing Birds” de Eldon Greij apareceu na edição de Março/Abril de 2014 da BirdWatching.