ในปอดของนกทั่วไป (ซ้าย) ถุงลมจะพองออกจากด้านข้างของโซนกลางซึ่งหลอดเลือดจะแลกเปลี่ยนก๊าซกับอากาศบริสุทธิ์ที่เข้ามา แผนผัง (ขวา) แสดงให้เห็นว่าอากาศ (สีน้ำเงิน) ไหลทางเดียวผ่านเขตแลกเปลี่ยนก๊าซอย่างไร แม้ว่าจะมีการไหลเข้าและออกที่อื่น การไหลเวียนของอากาศที่หายใจเข้าจะแบ่งออก โดยมีบางส่วนไหลเข้าสู่ท่อผอมเพื่อแลกเปลี่ยนก๊าซกับหลอดเลือดที่พันกันและบางส่วนเข้าสู่ถุงด้านหลัง ถุงนั้นบีบอากาศเข้าไปในท่อบาง ๆ ซึ่งจะปล่อยอากาศที่ขาดออกซิเจนลงในถุงลมด้านหน้า ซึ่งจะดันอากาศที่ใช้แล้วออกไปทางหลอดลม
ปอดของจระเข้ไม่มีลักษณะเด่นบางประการของปอดของนก
จระเข้จะไม่สร้างถุงลมขนาดใหญ่และยืดหยุ่นได้ โดยจะยื่นออกมาจากด้านบนและด้านหลังของโครงสร้างปอด เช่น ขอบลูกโป่ง นักชีววิทยาหลายคนคิดมานานแล้วว่าถุงลมเหล่านี้เป็นสิ่งที่ทำให้นกหายใจทางเดียวได้ ในโครงร่างกว้างๆ เมื่อนกหายใจเข้า อากาศจะพุ่งลงมาตามทางเดินขนาดใหญ่ที่แบ่งออก อากาศบางส่วนดันผ่านท่อผอมบางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 2 มิลลิเมตรในทันที โดยที่หลอดเลือดจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของเสียออกและเติมออกซิเจนให้ออกซิเจน อากาศบริสุทธิ์ที่เข้ามาที่เหลือจะพัดเข้าสู่ถุงลมด้านหลังที่พองขึ้น ถุงด้านหลังหดตัวและยิงอากาศที่เหลือผ่านท่อเล็กๆ อากาศที่ออกจากท่อจะไหลเข้าสู่ถุงลมไปทางด้านหน้าของปอด ซึ่งอยู่ในตำแหน่งที่สามารถพ่นลมหายใจที่ใช้แล้วผ่านทางปาก-รูจมูกด้านหน้าของช่องลม วาล์วแอโรไดนามิกป้องกันการย้อนกลับเข้าไปในท่อแลกเปลี่ยนออกซิเจน
ปอดของจระเข้อาจไม่มีถุงลมแบบบอลลูนแบบเดียวกันห้อยต่องแต่ง แต่ทางเดินหายใจขนาดใหญ่ของพวกมันก็ใช้รูปทรงเรขาคณิตร่วมกับปอดของนกอย่างหลวมๆ เพื่อดูว่ารูปเรขาคณิตนั้นสามารถสร้างกระแสลมแบบทิศทางเดียวได้หรือไม่ เกษตรกรได้ทดสอบจระเข้ที่มีชีวิต 5 ตัวโดยใช้เซ็นเซอร์ขนาดเล็กที่ยืมมาซึ่งสามารถตรวจจับการไหลของอากาศได้
การทดสอบ การทดสอบ
เธอจำได้ว่าครั้งแรกที่เซ็นเซอร์อ่านค่าว่าอากาศไหลไปทางหลอดเลือดในปอดของจระเข้ “มันทำให้ดีอกดีใจและน่ากลัวไปพร้อม ๆ กัน” ชาวนากล่าว “ถ้าฉันตีพิมพ์อะไรแบบนั้นและมันผิด มันจะเป็น ‘การหลอมรวมที่เย็นชา’ อีกครั้ง อาชีพของฉันจะจบลง” (มหาวิทยาลัยยูทาห์ ที่ซึ่งชาวนาทำงาน เป็นศูนย์สำหรับความสูงส่งและการระเบิดที่ตามมาในปี 1989 อ้างว่าสแตนลีย์ ปอนส์นักเคมีในยูทาห์และเพื่อนร่วมงานได้รับนิวเคลียร์ฟิวชันที่อุณหภูมิห้อง)
แรงกดดันที่เข้มข้นขึ้น ในที่สุด NSF ก็ให้ทุนสนับสนุนแก่เธอในความพยายามครั้งที่ห้าของเธอในปี 2008 เพื่อดูว่าผลลัพธ์ที่ให้กำลังใจในขั้นต้นของเธอเป็นเพียงสิ่งประดิษฐ์ของเซ็นเซอร์หรือไม่ ชาวนาได้ลองใช้วิธีอื่นในการทดสอบทิศทางการไหลที่ยืมมาจากการวิจัยปอดของนกในช่วงทศวรรษที่ 1940
EH Hazelhoff ศาสตราจารย์ที่เฉลียวฉลาดจากมหาวิทยาลัย Groningen ในประเทศเนเธอร์แลนด์ ได้ตรวจปอดจากอีกาที่ตายแล้วและต้มซุปเมล็ดแป้งในของเหลวใสผ่านทางเดินหายใจ อากาศและของเหลวเป็นไปตามกฎเดียวกันของพลศาสตร์ของไหลเขาชี้ให้เห็นในเอกสารปี 1943 เขาคำนวณว่าน้ำเคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณหนึ่งในห้าของอากาศ เพื่อชดเชยความหนาแน่นที่มากขึ้นของน้ำ ควรใช้เส้นทางเดียวกับปอดที่อากาศทำ เพื่อติดตามเส้นทางนั้น เขาสร้างหน้าต่างเล็ก ๆ ในการดูนกเพื่อเผยให้เห็นปอดและดูว่าจุดแป้งสีซีดเคลื่อนไปทางใด
ชาวนาลองใช้เทคนิคนี้กับจระเข้ที่ตายแล้ว และรู้สึกประหลาดใจเมื่อมันได้ผล “ฉันเติมน้ำและแป้งข้าวโพดให้เต็มปอด และแน่นอนว่าฉันเห็นอนุภาคเล็กๆ ของแป้งข้าวโพดเคลื่อนที่” ในลักษณะเดียวกันระหว่างการหายใจเข้าและหายใจออกจำลอง เพื่อส่งงานให้Scienceเธอแลกแป้งข้าวโพดแบบดาวน์โฮมกับไมโครสเฟียร์เรืองแสง วิทยาศาสตร์ตีพิมพ์กระดาษจระเข้ในปี 2010 โดยรายงานว่าวาล์วตามหลักอากาศพลศาสตร์สร้างกระแสทางเดียวใกล้กับหลอดเลือดในปอดของจระเข้
REPTILE RETHINK ปอดของจระเข้อเมริกันมีการไหลเวียนของอากาศเหมือนนกมากกว่าที่นักชีววิทยาจินตนาการไว้ เช่นเดียวกับกิ้งก่าทุ่งหญ้าสะวันนา (แถวล่าง) อากาศไหลเวียนในหลอดลมได้สองทาง แต่ลึกเข้าไปในปอดจะไหลไปตามทางเดียว (แผงด้านขวา)
ALLIGATOR จากซ้าย: CG FARMER และ KENT SANDERS/UNIV แห่งยูทาห์; อี. ออตเวลล์. จิ้งจก: ER SCHACHNER ET AL/NATURE 2013
เช่นเดียวกับนก วาล์วแอโรไดนามิกช่วยให้จระเข้เคลื่อนอากาศเข้าและออกจากท่อเดียวกันที่ส่วนหน้าสุดของทางเดินหายใจ ขณะที่รักษาการไหลทางเดียวผ่านโครงสร้างท่อภายในปอด ( SN: 2/13/10, p. 11 ). “เปลี่ยนแปลงได้อย่างแน่นอน” อดัม ซัมเมอร์ส จาก Friday Harbor Laboratories แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันกล่าวในขณะนั้น
ผลที่ได้นั้นน่าประหลาดใจ แต่ชาวนาต้องการดูสัตว์เลื้อยคลานที่มีความทะเยอทะยานมากกว่านี้ บนต้นไม้แห่งชีวิต จระเข้เป็นกิ่งที่มีชีวิตใกล้เคียงกับนกมากที่สุด นั่นคือจระเข้ มีเพียงจระเข้และนกเท่านั้น เป็นเรื่องยากที่จะคาดเดาว่าบรรพบุรุษของพวกมันมีวิวัฒนาการการหายใจทางเดียวโดยอิสระหรือสืบทอดพื้นฐานมาจากบรรพบุรุษร่วมกันในสมัยโบราณ การแสดงการไหลแบบทางเดียวในสปีชีส์ที่เกี่ยวข้องที่ห่างไกลกว่าจะแนะนำว่าจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางความคิดที่ยิ่งใหญ่กว่า
ดังนั้น Farmer และเพื่อนร่วมงานของเธอจึงเริ่มทดสอบการไหลเวียนของอากาศในสัตว์เลื้อยคลานที่ไม่เกี่ยวข้องกับนกมากนัก รวมทั้งกิ้งก่ามอนิเตอร์และอีกัวน่าสีเขียว แต่นั่นจำเป็นต้องมีการทำบางอย่าง
credit : tolosa750.net kamauryu.com linsolito.net mycoachfactoryoutlet.net horizoninfosys.org cheapcustomhoodies.net royalnepaleseembassy.org bussysam.com toffeeweb.org tennistotal.net
