Дыхание — необходимый физиологический процесс постоянного обмена газами между организмом и внешней средой. В результате дыхания в организм попадает кислород, используемый каждой клеткой организма в реакциях окисления, что является и . В процессе этих реакций выделяется углекислый газ, избыток которого должен все время выводиться из организма. Без доступа кислорода и выведение углекислого газа жизнь может длиться всего минуту. Процесс дыхания включает пять этапов:
Обмен газами между внешней средой и легкими (легочная вентиляция);
Обмен газов в легких между воздухом легких и кровью капилляров, которые плотно пронизывают альвеолы легких (легочное дыхание);
Транспортировку газов кровью (перенос кислорода от легких к тканям, а углекислого газа от тканей в легкие);
Обмен газов в тканях;
Применение кислорода тканями (внутреннее дыхание на уровне ми-тохондрий клеток).
Четыре первых этапа относятся к внешнего дыхания, а пятый этап — до внутритканевой дыхания, которое происходит на биохимическом уровне.
Дыхательная система человека состоит из следующих органов:
Воздухоносных путей, к которым относятся полость носа, носоглотка, гортань, трахея и бронхи различного диаметра;
Легких, состоящие из мельчайших воздухоносных каналов (бронхиол), воздушных пузырьков — альвеол, плотно оплетены кровеносными капиллярами малого круга кровообращения;
Костно — мышечной системы грудной клетки, которая обеспечивает дыхательные движения и включает ребра, межреберные мышцы и диафрагму (перепонку между полостью грудной клетки и полостью живота). Строение и показатели работы органов системы дыхания с возрастом меняются, что обусловливает определенные особенности дыхания людей разного возраста.
Воздухоносные пути начинаются из носовой полости, которая состоит из трех ходов: верхнего, среднего и нижнего и покрыта слизистой оболочкой, волосками и пронизана кровеносными сосудами
(Капиллярами). Среди клеток слизистой верхних носовых ходов расположены рецепторы обоняния, окруженные обонятельным эпителием. В нижний носовой ход правой и левой половин носа открываются соответствующие носослизестого канала. Верхний носовой ход соединяется с воздухоносными полостями клиновидной и , а средний носовой ход — с полостями верхней челюсти (гайморовой пазухой) и лобной костей. В полости носа вдуваемый, нормализуется за температурой (подогревается или охлаждается), увлажняется или обезвоживается и частично очищается от пыли. Реснички эпителия слизистой постоянно быстро двигаются (мерцают), благодаря чему слизь из наклеенную на нем частицами пыли проталкивается наружу со скоростью до 1 см в минуту и чаще в сторону до глотки где периодически откашливается или проглатывается. К глотке воздуха, вдыхаемого, может попадать и через ротовую полость, но в этом случае оно не будет нормализоваться за температурой, влажностью и уровнем очистки от пыли. Таким образом дыхание ртом будет не физиологическим и этого нужно избегать.
Дыхательная система – система органов, проводящих воздух и участвовавших в газообмене между организмом и окружающей средой. Дыхательная система состоит из путей, проводящих воздух – носовая полость, трахея и бронхи, и собственно дыхательной части – легких. Пройдя через носовую полость, воздух согревается, увлажняется, очищается и попадает сначала в носоглотку, а потом в ротовую часть глотки и, наконец в ее гортанную часть. Воздух сюда может попадать если мы дышим ртом. Однако, в этом случае он не очищается и не согревается, поэтому мы легко простужаемся.
Из гортанной части глотки воздух попадает в гортань. Гортань располагается в передней части шеи, где заметны контуры гортанного возвышения. У мужчин, особенно худощавых, отчетливо виден выступающий вперед выступ – кадык. У женщин такого выступа нет. В гортани расположены голосовые связки. Непосредственным продолжением гортани является трахея. Из области шеи трахея переходит в грудную полость и на уровне 4-5 грудных позвонков делится на левый и правый бронхи. В области корней легких бронхи делятся сначала на долевые, затем на сегментные бронхи. Последние делятся еще на более мелкие, образуя бронхиальное дерево правого и левого бронхов.
Легкие расположены по обеим сторонам от сердца. Каждое легкое покрыто влажной блестящей оболочкой – плеврой. Каждое легкое бороздами делится на доли. Левое легкое делится на 2 доли, правое – на три. Доли состоят из сегментов, сегменты из долек. Продолжая делиться внутри долек бронхи переходят в дыхательные бронхиолы, на стенках которых образуется множество маленьких пузырьков – альвеол. Это можно сравнить с гроздью винограда, висящей на конце каждого бронха. Стенки альвеол оплетены густой сетью мельчайших капилляров и представляют собой мембрану, через которую происходит газообмен между кровью, протекающей через капилляры и воздухом, попадающим в альвеолы при дыхании. В обоих легких взрослого человека находится свыше 700 млн. альвеол, общая дыхательная поверхность их превышаем 100 м 2 , т.е. примерно в 50 раз превосходит поверхность тела!
Легочная артерия, разветвляясь в легком соответственно делению бронхов вплоть до мельчайших кровеносных сосудов приносит в легкое из правого желудочка сердца бедную кислородом венозную кровь. В результате газообмена, венозная кровь обогащается кислородом, превращается в артериальную и по двум легочным венам возвращается обратно в сердце в его левое предсердие. Этот путь крови называется малым, или легочным кругом кровообращения.
За каждый вдох в легкие попадает около 500 мл воздуха. При самом глубоко вдохе можно дополнительно вдохнуть около 1500 мл. Объем воздуха, проходящий через легкие за 1 мин., называют минутным объемом дыхания. В норме он равен 6-9 л. У спортсменов при беге увеличивается до 25-30 л.
Литература.
Популярная медицинская энциклопедия. Гл.редактор Б.В.Петровский. М.: Советская энциклопедия, 1987-704с, cтр. 620
Еще не родившийся ребенок получает кислород через кровеносные сосуды мамы (рис. 2). Но вот малыш появился на свет, раздался его первый крик, включились в работу мышцы грудной клетки, и воздух наполнил легкие (рис. 3).
С этого момента до окончания жизни человек вынужден дышать, потому что его клеткам необходим кислород. С возрастом меняется лишь количество вдохов: грудной ребенок может делать до 60 в минуту, а взрослый человек в среднем 15-16 вдохов.
Проведем эксперимент: сделайте вдох и задержите дыхание. Возможно, вам удалось не дышать 20 или 30 секунд. Некоторые люди могут не дышать 2-3 минуты, а после долгих тренировок люди могут задерживать дыхание на 5-6 минут, но рано или поздно вы вынуждены будете сделать новый вдох, потому что в организме нет запасов кислорода (рис. 4).
Рис. 4. Человек может задерживать дыхание ()
Человек вынужден дышать регулярно , чтобы обеспечить поступление достаточного количества кислорода нашим клеткам.
Воздух может поступить в наш организм через рот или через нос (рис. 5).
Рис. 5. Поступление воздуха ()
Полезнее дышать носом, потому что именно он приводит воздух в состояние благоприятное для легких.
Нос человека одновременно нагревает воздух, очищает его от примесей и большинства микробов, увлажняет его. Полость носа - это не просто канал для воздуха, а настоящий лабиринт со множеством ответвлений, закоулков и узких проходов. Такое извилистое строение носа придает струе воздуха вихревое движение. Благодаря этому вдыхаемый воздух успевает нагреться до 37 градусов (через стенки носа проходят многочисленные кровеносные сосуды, протекающая по ним горячая кровь быстро согревает холодный воздух, поэтому даже морозным днем воздух в легкие поступает уже согретым) (рис. 6).
Рис. 6. Вдыхаемый воздух согревается ()
В носовой полости есть волоски , которые работают как воздушный фильтр (рис. 7).
Рис. 7. Волоски носовой полости задерживают инородные тела ()
Они задерживают пыль, пыльцу растений и другие вредные вещества, ну а если инородным веществам удалось миновать этот заслон, их встретит второй сторожевой пост - слизистая оболочка . Верхние дыхательные пути покрыты гелеобразной липкой жидкостью - слизью, которая ответственна за постоянное увлажнение воздуха и защиту легких от попадания в них инородных тел (рис. 8). Слизистая оболочка имеет надежного помощника - реснички .
|
|
|
|
|
Рис. 8. Слизистая оболочка задерживает инородные вещества () |
Рис. 9. Реснички толкают загрязненную слизь к глотке () |
Рис. 10. Инородное тело уничтожается соляной кислотой желудка () |
Они все время изгибаются (15 раз в секунду), словно трава под ветром. Как только на них попадает инородное тело, они начинают толкать слизь с налипшей на нее грязью к глотке (рис. 9), срабатывает глотательный рефлекс, и инородное тело попадает в желудок, где уничтожается соляной кислотой, которую вырабатывает желудок (рис. 10). Или же инородное тело может вывестись наружу в процессе кашля или чихания , тогда происходит резкий выброс воздуха вместе с инородным телом (рис. 11).
Струя воздуха во время чихания или кашля может достигать огромной скорости - от 100 км/ч до 160 км/ч.
Нос способен различать запахи окружающего мира (рис. 12).
Рис. 12. Нос - орган обоняния ()
Это орган обоняния . Первый запах, с которым встречается человек - это запах материнского молока. Обоняние прежде всего нужно для того, чтобы тестировать на пригодность пищу и воздух. Если пища испортилась, вы без труда почувствуете это и не станете ее употреблять (рис. 13).
Рис. 13. Обоняние помогает определять пригодность пищи (Источник)
Таким образом, обоняние спасает нам жизнь. Молекулы пахучих веществ вместе с потоком вдыхаемого воздуха попадает в полость носа. Здесь, в верхней части, находится специальная обонятельная поверхность . Она небольшого размера, ее площадь составляет не больше трех квадратных сантиметров. Это приблизительно размер небольшой почтовой марки. На этой меленькой поверхности вмещается более двухсот миллионов специальных клеток. Каждая такая клетка покрыта слизью и имеет специальный вырост (рис. 14).
Рис. 14. Система обоняния ()
Именно в слизи растворяются молекулы пахучих веществ. По специальным нервам сигнал поступает в мозг, и мы с вами различаем запахи. Таким образом, нос - уникальный механизм, способный различать запахи, важный орган системы дыхания .
Из носовой полости , минуя носоглотку , воздух попадает в гортань (рис. 15).
Если потрогайте шею человека впереди, можно почувствовать ребристую твердую поверхность - гортань. Здесь рождаются звуки голоса: в гортани есть специальная голосовая щель, в которой расположены голосовые связки (рис. 16), при выдохе (а именно при выдохе мы произносим звуки) голосовые связки начинают вибрировать, как струны на музыкальном инструменте - мы издаем звуки.
Гортань также изнутри выстлана слизистой оболочкой, которая является преградой для бактерий и других вредных веществ. В гортани пересекаются пути дыхательной и пищеварительной систем. Но ведь пища должна попасть в пищевод, а воздух - в дыхательные пути. Чтобы пища и воздух двигались в нужном им направлении, а не смешивались, природа создала уникальный механизм - клапан, который получил название надгортанник (рис. 17).
Рис. 17. 1 - надгортанник; 2 - пища; 3 - гортань. ()
Он, как страж, нависает над входом в гортань и закрывается каждый раз, как только в ротовую полость поступает пища или жидкость, поэтому мы можем есть и дышать одновременно.
Из гортани воздух попадает в трахею - трубку длиной от одиннадцати до пятнадцати сантиметров, состоящую из хрящевых колец. Трахея также изнутри покрыта слизью с ресничками, которые удерживают вредные вещества. В конце трахея раздваивается на два бронха - левый и правый. Те, в свою очередь, входят в легкие и там начинают многократно ветвиться, словно веточки у дерева, образуя бронхиальное дерево (рис. 18).
Рис. 18. Трахея и бронхиальное дерево ()
Каждая тоненькая веточка бронха заканчивается альвеолой - мешкообразным шариком. В здоровых легких располагается приблизительно триста миллионов альвеол, размеры которых не превышают булавочную головку. Поверхность альвеол покрыта сетью кровеносных капилляров (рис. 19).
Рис. 19. Дыхательный аппарат, альвеолы ()
Именно здесь происходит газообмен. Красные кровяные тела отдают углекислый газ и впитывают в себя кислород. Обогащенная кислородом кровь оправляется в сердце, чтобы оттуда добраться до каждой клетки организма (рис. 20).
Рис. 20. Строение дыхательной системы ()
Воздух по бронхам попадает в легкие - парный губчатый орган (рис. 21). Оба легких не одинаковы - левое меньше правого, правое легкое делится на три доли, а левое - на две. Чтобы эти важные органы не повредились, они надежно укрыты в грудной клетке (рис. 22).
Наши легкие похожи на две розовые губки. Действительно, исходный цвет наших легких розовый, но со временем они темнеют. Это происходит из-за того, что городской воздух сильно загрязнен промышленными выбросами и автомобильными выхлопами. У курильщиков легкие страдают еще больше. Посмотрите, как выглядят легкие здоровых людей и тех, кто курит (рис. 23).
Рис. 23. Легкие здорового человека и легкие курильщика ()
Сигаретный дым опасен даже для тех, кто не курит, а просто вдыхает вредный дым. Поэтому не курите сами и старайтесь не находиться рядом с курящими людьми. Помните, что нужно почаще бывать на природе, дышать свежим воздухом, заниматься физкультурой, приучать себя делать вдохи через нос (рис. 24).
Рис. 24. Дышите свежим воздухом ()
Нервы спинного и головного мозга управляют органами дыхания . Каждые две секунды нервы спинного мозга посылают сигнал мышцам, опоясывающим грудную клетку, расширяться. Мышцы расширяются, и легкие наполняются воздухом, происходит вдох. Если положить руки на область грудной клетки и сделать вдох, человек почувствует, как грудная клетка расширилась. Через три секунды сигнал от спинного мозга прекращается. Мышцы грудной клетки расслабляются, и воздух выталкивается наружу - происходит выдох. Таким образом, организму человека понадобилось пять секунд, чтобы сделать вдох и выдох. Две секунды на вдох и три секунды на выдох. В среднем человек в минуту совершает от пятнадцати до шестнадцати вдохов. Во время занятий физкультурой, спортом, активным физическим трудом дыхание учащается (рис. 25).
Рис. 25. Во время занятий спортом дыхание учащается ()
Дело в том, что клетки организма начинают усиленно работать и им требуется усиленное питание. Следовательно, в организм должно поступать большее количество кислорода. Но человек не задумывается, с какой частотой нужно дышать, эту работу выполняет головной мозг. Он подбирает программу частоты дыхания, а человек лишь вынужден ее соблюдать.
На следующем уроке мы продолжим постигать тайны нашего организма: узнаем, какую роль играет язык в поддержании жизнеспособности нашего организма. Особое внимание уделим роли языка как органа вкуса, рассмотрев, как он функционирует.
Список литературы
Домашнее задание
Дыхательная система включает носовые ходы, гортань, трахею, бронхи, легкие и плевру, которая окружает легкие тонкой, эластичной соединительнотканной оболочкой. Правое легкое состоит из трех долей: верхней, нижней, средней, а левое - из двух: верхней и нижней. Легкие размещаются в грудной клетке.
Нижняя поверхность легких соприкасается с диафрагмой - грудобрюшной преградой. Воздух поступает через носовые ходы в трахею, которая делится на правый и левый бронхи, входящие в соответствующие доли легких. Бронхи образуют мельчайшие веточки, именуемые бронхиолами.
Они оканчиваются микроскопическими полостями - альвеолами . Альвеолы окружены сетью мелких кровеносных сосудов-капилляров.
Поступивший в альвеолы воздух наполняет их, поэтому легкие, состоящие из групп альвеол, воздушны; ткань легкого напоминает губку.
В альвеолах происходит газообмен: из поступившего сюда воздуха в мельчайшие кровеносные сосуды - капилляры, окружающие альвеолы, проникает кислород; снабжение тканей организма кислородом осуществляют эритроциты - красные кровяные тельца. В процессе газообмена образуется углекислота, которая выводится через воздухоносные пути наружу. При вдохе, происходящем с помощью специальной группы мышц, легкие увеличиваются.
Диафрагма сокращается, грудная клетка расширяется, ее объем увеличивается. Обычно при входе в легкие поступает около 700 см3 воздуха.г При выдохе объем грудной клетки уменьшается. В норме число дыханий равно 15-20 в минуту; у здорового человека дыхание может учащаться, при беге, тяжелой физической работе.
Для определения объема воздуха, поступившего в легкие во время вдоха, применяют специальные аппараты - спирометры. С помощью спирометра определяют и жизненную емкость легких (воздух, поступивший при обычном вдохе, при углубленном вдохе п вьшодтгмътй при усиленном выдохе). Жизненная емкость легких здорового человека может достигать 5000 см3 (у тренированных спортсменов), но в среднем составляет около 3500 см у мужчин и 2500 см3 у женщин.
Регуляция органов дыхания осуществляется находящимся в продолговатом мозге дыхательным центром.
Воздухоносные пути выполняют определенную барьерную функцию - слизистая оболочка носовых ходов, трахеи, бронхов очищает вдыхаемый воздух от пыли, при необходимости согревает и увлажняет его.
Важная для организма функция дыхания обеспечивается благодаря кровоснабжению и оттервации органов дыхании: (бронхиальные артерии и нервы).
Для того чтобы жить людям ежесекундно требуется кислород. Он содержится в воздухе и поступает в организм через дыхательную систему человека – нос или рот, трахею и лёгкие.
Из лёгких кислород при вдохе поступает в кровь, а образующийся в процессе дыхания углекислый газ из крови переходит обратно в лёгкие и удаляется при выдохе.
Когда мы вдыхаем, то воздух поступает в лёгкие через трахею, которая непосредственно перед лёгкими разделяется на две трубки – бронхи. В самих лёгких бронхи делятся на ещё более мелкие трубочки, называемые бронхиолами. На кончиках бронхиол располагаются наполненные воздухом пузырьки, их ещё называют лёгочными. Именно через тонкие стенки этих пузырьков кислород из лёгких поступает в текущую по кровеносным сосудам кровь.
Всего в лёгких взрослого человека находится около 300 миллионов лёгочных пузырьков и если все их раскрыть, то суммарная площадь их поверхности равнялась бы половине площади теннисного корта.
Человек дышит благодаря движению рёбер и плоской мышцы, которая под ними расположена, называемой диафрагмой. При вдохе мозг даёт команду межрёберным мышцам и мышцам диафрагмы на напряжение. При этом рёбра приподнимаются, диафрагма располагается плоско (опускается), размер грудной клетки увеличивается и у лёгких появляется больше места для увеличения объёма и втягивания содержащего кислород воздуха.
При выдохе межрёберные мышцы расслабляются, рёбра опадают, а диафрагма поднимается и вытесняет содержащий углекислый газ воздух из лёгких.
Один из элементов дыхательной системы человека – трахея – в своей верхней части переходит в гортань (можно сказать наоборот, что гортань в своей нижней части переходит в трахею). Внутри гортани находятся две складки, которые называются голосовыми связками.
Обычно голосовые связки разомкнуты, но если их сжать, то проходящий через гортань при выдохе воздух заставит их колебаться, и именно в результате колебания голосовых связок создаются звуки голоса человека. Человек может изменять голос, изменяя давление выдыхаемого воздуха на голосовые связки или изменяя их форму.
