 |
Система органов дыхания человека
|
|
|
|
Кожа
Важным регуляторным органом позвоночных является кожа. Она покрывает тело этих животных и состоит из соединительной ткани, кровеносных сосудов, потовых желез и сенсорных клеток. Она несет защитную функцию, предохраняя организм от вредных воздействий внешней среды (от механических повреждений, проникновения микробов и вредных веществ). Кожа выполняет выделительную функцию: с потом выделяются вода, соли, продукты распада (мочевина и др.); сальные железы выделяют секрет (кожное сало), которым смазываются кожа и волосы. С помощью кожи осуществляется теплоотдача организма в окружающую среду (излучение, проведение тепла) с потом. Теплоотдача изменяется при изменении условий внешней среды (температура и влажность воздуха, физическая работа и пр.). При расширении кровеносных сосудов кожи и усиленном притоке к ним крови отдача тепла увеличивается, а при сужении кровеносных сосудов теплоотдача кожей уменьшается. Еще кожа содержит много чувствительных окончаний нервных волокон, воспринимающих различные раздражения из внешней среды - таким образом она выполняет функцию органа чувств.
Кожа состоит из двух слоев:
· поверхностного - эпидермиса (надкожица);
· глубокого - собственно кожи (дермы).
 z:Program FilesPhysiconOpen Biology 2.5contentchapter10section3paragraph4images10030401.gif1
|
| Строение кожи человека. |
Клетки эпидермиса отделены от дермы базальной мембраной. Эпидермис многослоен, в его более глубоких слоях клетки способны размножаться - это так называемый ростковый слой эпидермиса. По мере приближения к поверхности эпителиальные клетки содержат всё больше и больше кератина, за счёт чего становятся водонепроницаемыми и ороговевают. Поверхностный слой кожи – полупрозрачный, тонкий и эластичный покров с многочисленными порами. Самый наружный слой мёртвых клеток постоянно слущивается под действием трения. У многих позвоночных видоизмененный эпителий образует чешую, перья, рога, ногти, волосы и т. п. Эпидермис восстанавливается постоянно за счет росткового слоя клеток. Наиболее толстый слой эпидермиса на подошвах и ладонях. В ростковом слое находятся клетки (меланоциты), способные синтезировать пигмент - меланин, определяющий цвет кожи. Роговой слой кожи полностью обновляется в течение 7-11 дней.
|
|
|
Дерма (собственно кожа) – плотная соединительная ткань, содержащая капилляры и лимфатические сосуды, мышечные и нервные волокна, сенсорные клетки, потовые железы, волосяные фолликулы. Последние представляют собой своеобразные сумки, содержащие корень волоса. Собственно кожа (или дерма) делится на два слоя: сосочковый и сетчатый. Сосочковый слой образует сосочки, вдающиеся в эпидермис, и определяет рисунок кожи (гребешки и борозды). Рисунок имеет строго индивидуальный характер (рисунок кожи пальцев руки используется в криминалистике для идентификации). В сосочковом слое располагаются гладкомышечные клетки, сокращение которых обусловливает появление «гусиной кожи», а также выделение секрета кожными железами и уменьшение притока крови, при этом снижается теплоотдача. Сосочковый слой без резкой границы переходит в сетчатый слой, образованный плотной неоформленной соединительной тканью. В этом слое лежат потовые и сальные железы и корни волос. Волокна сетчатого слоя переходят рыхло в подкожную жировую клетчатку, являющуюся депо жира, смягчающую механическое воздействие и обеспечивающую подвижность кожи. Подкожная клетчатка содержит жировую ткань. Её толщина различна на различных участках кожи и у различных людей.
Волос представляет собой длинную и тонкую структуру, состоящую, в основном, из кератина. Волосы покрывают значительную поверхность кожи. Их нет на ладонях, подошвах и некоторых других местах. На туловище и конечностях находятся тонкие волосы (пушок). Волосы бровей и ресниц - короткие и щетинистые. Длинные волосы растут на голове, в подмышечных впадинах, на лонном возвышении, а у мужчин еще на коже лица (усы и борода). Цвет волос определяется наличием пигмента меланина. Внутри волоса могут содержаться пузырьки воздуха; по мере увеличения количества этих пузырьков и уменьшения меланина волосы седеют в старости (иногда и в более молодом возрасте). В волосе различают стержень и корень. Стержень выступает над кожей, а корень находится в ее толще. Утолщенная часть волоса, находящаяся в коже, называется луковицей. Волос состоит из ороговевших клеток кожного эпителия, в луковицах ороговевших клеток нет. Рост волос осуществляется за счет луковицы. К волосяному сосочку подходят капилляры, за счет которых идет питание волоса. Корень окружен волосяным мешочком, в который открываются сальные железы. К корням волос подходят мышечные волокна, при сокращении которых волосы поднимаются (стоят «дыбом»), а на поверхности кожи появляются маленькие возвышения («гусиная кожа»). Верхняя часть волоса не смачивается благодаря секрету сальных желез, открывающихся в фолликулы.
|
|
|
Потовые железы – трубчатые железы, рассеянные по всей поверхности тела, их количество измеряется миллионами. Общая площадь кожного покрова взрослого человека равна примерно 1,5 м2, толщина кожи от 1 до 4 мм, и на этой поверхности располагается около 2-2,5 млн потовых желез. Особенно много их на ладонях и подошвах. В коже подмышечных впадин, лобкового возвышения и наружных половых органов находятся железы, сходные по строению с потовыми и выделяющие специфический секрет. Выводной проток открывается на поверхности кожи порой. Железы выделяют пот – лишённую запаха водянистую жидкость, содержащую натриевые соли и мочевину; неприятный запах может приобретаться позже за счёт деятельности бактерий. Дезодоранты, снижающие потливость, содержат соединения алюминия и цинка, способные подавить активность желёз и уничтожить бактерии. Потоотделение является результатом повышения температуры тела. В сутки выделяется 500-600 мл пота, а при усиленной физической работе - до 15 л. В умеренном климате у человека выделяется чуть меньше литра пота в сутки; при сильной жаре эта цифра может достигать 12 л (максимально до 4 л в час). При выделении пота организм тепловая энергия расходуется на его испарение в окружающую среду, и тело охлаждается.
|
|
|
Сальные железы располагаются в собственно коже на всей поверхности тела, за исключением ладоней и подошв. Их выводные протоки открываются в волосяной мешочек. Только в некоторых местах, например на красной кайме губ, они открываются на поверхность кожи. С уменьшением секреции кожного сала, что происходит к старости, кожа и волосы становятся сухими. Молочные железы также являются производными кожи - это видоизмененные потовые железы.
 z:Program FilesPhysiconOpen Biology 2.5contentchapter10section3paragraph4images10030402.jpg2
|
| Хамелеон может изменять окраску в зависимости от окружающей среды. |
Ногти имеют вид пластин рогового вещества. Каждый ноготь состоит из корня и тела, имеющего свободный край. Тело и корень лежат в ногтевом ложе и плотно сращены с кожей, которая снабжена чувствительными нервными окончаниями и кровеносными сосудами. Корень и бока тела прикрыты складкой кожи - ногтевым валиком. Рост ногтя происходит в области корня за счет росткового слоя кожи. Продолжительность жизни волоса от нескольких месяцев до 2-4 лет, а ногти растут в течение всей жизни. В течение жизни волосы сменяются - старые выпадают, а на их месте отрастают новые.
Покровная ткань растений и животных выполняет одну общую функцию - защиту организма от внешних воздействий, но этим ее функция не ограничивается. Она участвует во всех метаболических процессах, помогает поддерживать постоянство внутренней среды. Через нее осуществляются газообмен, поглощение и выделение воды и растворенных в ней веществ. У простейших клеточная мембрана участвует в пищеварении (пиноцитоз и фагоцитоз), у многоклеточных организмов появляются секреторные, стрекательные клетки и т.д., развиваются органы чувств, глаза (например, у червей и моллюсков), жабры (полихеты), конечности и ротовые органы (членистоногие) и т.д. Все это разнообразие указывает на то, что кожа является одним из важнейших органов тела.
|
|
|
У различных групп позвоночных строение кожи может быть несколько другим. Так, кожа рептилий и амфибий содержит большое количество пигментов, которые могут изменять её окраску в зависимости от окружающей среды. Кожа птиц лишена потовых желёз; растущие из неё перья позволяют поддерживать необходимую для жизнедеятельности высокую температуру (40–43 °C).
Основными функциями кожи являются:
защита от повреждений, ультрафиолетовых лучей, обезвоживания, инфекции; терморегуляция; хранение жировых запасов – теплоизолирующего и резервного питательного материала. Теплоизоляция достигается за счёт пограничного слоя воздуха, застаивающегося в волосах или перьях, и также жировой прослойки под кожей. Если организм испытывает холод, волосы поднимаются, увеличивая слой неподвижного воздуха. У человека в коже осталось мало волос, и этот эффект известен под названием «гусиная кожа». Регулировать теплоотдачу могут и капилляры; их сужение уменьшает ток крови через кожу и её охлаждение.
Длительное воздействие на кожу человека низких температур приводит к обморожению. При лёгких обморожениях пострадавшего нужно перенести в тёплое место, согреть охлаждённое место дыханием, лёгким массажем или тёплой водой, дать горячую пищу или питьё. Не рекомендуется растирать больного снегом – это может привести к микроранам и занесению инфекции. При глубоком обморожении быстрое согревание или растирание делать не следует. Необходимо обездвижить поражённые участки тела, наложить теплоизолирующие повязки, после чего срочно доставить больного в медицинское учреждение. Большинство случаев обморожения происходит в состоянии алкогольного опьянения.
Опасны для человека и высокие температуры, а также некоторые химические вещества (например, крепкие кислоты и щёлочи) – они вызывают ожоги. Лёгкие ожоги сопровождаются покраснением поражённого участка, средние – появлением пузырей на поражённой поверхности. При тяжёлых ожогах наблюдается обугливание тканей. Кожу, пострадавшую от химического ожога, следует промыть холодной водой, смыв остатки химического вещества, после чего нейтрализовать слабым раствором лимонной или уксусной кислоты (в случае щёлочного ожога), пищевой соды (в случае кислотного ожога). В случае термического ожога необходимо как можно быстрее погасить огонь (облив водой либо накинув на горящее место одеяло или плотную одежду), удалить остатки сгоревшей одежды (не отрывая, при этом, прилипшие части одежды с поражённых мест), закрыть поражённый участок стерильной повязкой и напоить пострадавшего содово-солевым раствором.Повышенная температура может губительно воздействовать на организм человека и без разрушения кожных покровов. При этом возникает тепловой удар; наступают слабость, головная боль, тошнота, при тяжёлых формах – рвота, судороги, учащённое дыхание, потеря сознания. Пострадавшего следует перенести в прохладное помещение; помогают холодные обтирания и питье холодной воды. Газообмен
|
|
|
Для обеспечения жизнедеятельности между организмом и окружающей средой должен непрерывно происходить газообмен. Аэробные организмы в результате диффузии поглощают кислород (из воды, в которой он растворен, либо из атмосферы) и выделяют углекислоту. Дыхательная поверхность, на которой происходит газообмен, должна быть:
· проницаемой для O2 и CO2;
· тонкой – диффузия эффективна только на небольших расстояниях;
· влажной – эти газы диффундируют в растворе;
· большой – для поддержания достаточной скорости газообмена.
У одноклеточных животных газообмен происходит через клеточную мембрану. Наиболее примитивные многоклеточные – кишечнополостные, плоские черви – также обеспечивают свои потребности в кислороде, поглощая его каждой клеткой, находящейся в контакте со средой. При дыхании, происходящем в митохондриях, концентрация кислорода в цитоплазме снижается, поэтому кислород диффундирует в клетку из окружающей воды, где его концентрация выше, поскольку она поддерживается диффузией кислорода из воздуха и выделением его фотосинтезирующими организмами, обитающими в воде. Углекислота, образующаяся в результате обменных процессов, диффундирует по градиенту концентрации в окружающую среду. У простых растительных и животных организмов отношение поверхности тела к его объему достаточно велико, поэтому скорость диффузии газов через поверхность тела не является фактором, ограничивающим интенсивность дыхания или фотосинтеза. У более крупных животных отношение поверхности тела к объему меньше, и глубоко расположенные клетки уже не могут достаточно быстро обмениваться с окружающей средой газами путем диффузии. Поэтому глубоко лежащие клетки получают кислород и выделяют углекислый газ через внеклеточную жидкость, которая обменивается ими с окружающей средой.
У более сложных организмов появляется большое количество клеток, не контактирующих со средой, и простая диффузия становится неэффективной. Необходима специальная дыхательная система, которая будет эффективно поглощать кислород и выделять углекислоту. Как правило, эта система оказывается связанной с кровеносной системой, обеспечивающей доставку кислорода тканям и клеткам. Растворимость кислорода в крови составляет 0,2 мл на 100 мл крови, однако наличие дыхательных пигментов способно в десятки и сотни раз увеличить эффективность этого процесса. Наиболее известным дыхательным пигментом является гемоглобин.
| |||||||||||||||||||||||||
| Некоторые дыхательные пигменты. |
Рассмотрим некоторые наиболее типичные дыхательные системы.
Членистоногие решают проблему снабжения кислородом клеток организма следующим путем: в каждом сегменте тела у них имеется пара дыхалец - отверстий, ведущих в разветвленную систему трубочек - трахей, по которым воздух доставляется ко всем внутренним органам. Трахеи укреплены хитином и всегда остаются открытыми. Они заканчиваются микроскопическими разветвлениями - трахеолами, наполненными жидкостью, через их стенки кислород диффундирует в соседние клетки, а углекислый газ - в обратном направлении. Работа мышц брюшка обеспечивает продувку трахей воздухом. При активной работе мышц жидкость всасывается в ткани, и кислород попадает непосредственно к клеткам уже в газообразном состоянии. Трахейная система насекомых и паукообразных обеспечивает поступление кислорода и выделение углекислого газа, поэтому они обходятся без быстрого течения крови, необходимого позвоночным для снабжения их клеток кислородом. Трахейная система дыхания весьма эффективна, однако наличие в дыхательной цепи процесса диффузии ограничивает размеры насекомого (точнее, его толщину).
 z:Program FilesPhysiconOpen Biology 2.5contentchapter10section2paragraph6images10020601.gif1
|
| Дыхательная система насекомых. |
Внешнее дыхание у большинства водных животных осуществляется при помощи специализированных структур, называемых жабрами. Специализированные жабры впервые появились у кольчатых червей. У губок и кишечнополостных газообмен осуществляется путем диффузии через поверхность тела. Дождевые черви, находясь в подземных ходах, получают достаточное количество кислорода, путем его диффузии через влажную кожу. Морские черви, обитающие в песке или трубочках из песка, совершают волнообразные движения, чтобы создавать вокруг себя ток воды, иначе им не хватает растворенного в морской воде кислорода (в литре морской воды содержится около 5 мл кислорода, пресной - около 7 мл, воздуха - около 210 мл). Поэтому у морских червей (полихет) развивились жабры - специализированные органы дыхания (выросты покровного эпителия). У ракообразных также появились жабры, обеспечивающие процесс дыхания в водной среде. Зеленый краб, способный жить в воде и на суше, имеет жабры, расположенные в полости тела на границе карапакса и места прикрепления ног. В этом месте движется скафогнатит (веслообразная часть второй максиллы), обеспечивающий непрерывный ток воды к жабрам. Если скафогнатит не будет гнать воду, то краб быстро погибнет в морской воде, тогда как в воздушной среде он может жить неопределенно долго, поскольку скорость диффузии кислорода из воздуха достаточна для удовлетворения всех потребностей его организма.
Газообмен у рыб происходит также при помощи жабр. Каждая жабра поддерживается вертикальным хрящём – жаберной дугой. У костных рыб жаберная дуга состоит из костной ткани. От перегородки, лежащей над жаберной дугой, отходит ряд горизонтальных складок – жаберных лепестков, на каждом из которых образуются вертикальные вторичные лепестки. Свободные края жаберных перегородок вытянуты и работают как откидные клапаны. Когда дно ротовой полости и глотки опускается, давление в них уменьшается, и в жабры через рот и брызгальца устремляется вода. Клапан при этом предотвращает попадание в жабры воды с другой стороны. Многочисленные капилляры, пронизывающие жабры, насыщаются здесь кислородом и объединяются в жаберные артерии, выносящие из жабр богатую кислородом кровь. Отметим, что дыхательная система костных рыб более совершенна, чем у рыб хрящевых, так как у костных рыб жабры имеют бóльшую площадь поверхности, а движение крови навстречу току воды обеспечивает более эффективный обмен газов.
 z:Program FilesPhysiconOpen Biology 2.5contentchapter10section2paragraph6images10020602.gif2
|
| Жабры рыб. |
Жабры имеются также у моллюсков и некоторых амфибий. Каждое животное, дышащее при помощи жабр, имеет какое-либо приспособление, обеспечивающее непрерывное омывание их током воды (открывание рта рыбами, движение жаберных крышек, постоянное движение всего тела и др.). У двустворчатых моллюсков движение воды обеспечивается работой жаберных тычинок.
 z:Program FilesPhysiconOpen Biology 2.5contentchapter10section2paragraph6images10020603.gif3
|
| Дыхательная система земноводных. |
Развитие легочного дыхания имеет свою длительную эволюцию. Примитивные легочные мешки появляются у паукообразных. Развиваются простые легочные мешки и у наземных брюхоногих моллюсков (легочные мешки образованы мантией). Развитие легких намечается у некоторых рыб, у ископаемых предков которых был вырост на переднем конце пищеварительного тракта. У той ветви рыб, которая впоследствии дала начало наземным позвоночным животным, из этого выроста развилось легкое. У других рыб он превратился в плавательный пузырь, т.е. в орган, который в основном служит для облегчения плавания, хотя иногда несет и дыхательную функцию. Некоторые рыбы обладают даже рядом костей, соединяющих этот орган с внутренним ухом и играющих, по-видимому, роль прибора для определения глубины. Кроме того, плавательный пузырь служит для издавания звуков. Близкими родичами той группы рыб, от которых произошли наземные позвоночные, являются двоякодышащие рыбы: они имеют жабры, с помощью которых дышат в воде. Поскольку эти рыбы живут в периодически пересыхающих водоемах, в засушливое время года они остаются в иле пересохшего русла, где дышат при помощи плавательных пузырей и имеют легочную артерию. Легкие большинства примитивных амфибий - тритонов, амбистом и др. - имеют вид простых мешков, покрытых снаружи капиллярами. Амфибии получают кислород тремя способами: через кожу, рот и лёгкие. При кожном и ротовом дыхании газ поглощается влажным эпителием, выстилающим кожу или ротовую полость. Легкие лягушек и жаб имеют внутри складки, увеличивающие дыхательную поверхность. Лягушки и жабы не обладают грудной клеткой и у них нет межреберных мышц, поэтому у них существует нагнетательный тип дыхания, основанный на действии клапанов в ноздрях и мышц в области горла. Когда открыты носовые клапаны, дно ротовой полости опускается (рот закрыт) и в нее входит воздух. Затем носовые клапаны закрываются и мышцы горла, сокращаясь, уменьшают размеры ротовой полости
 z:Program FilesPhysiconOpen Biology 2.5contentchapter10section2paragraph6images10020604.gif4
|
| Дыхательная система птиц. |
и вытесняют воздух в легкие.
Эволюция дыхательной системы происходила в направлении постепенного расчленения легкого на более мелкие полости, так что строение легких у рептилий, птиц и млекопитающих постепенно усложняется. У ряда рептилий (например у хамелеона) легкие снабжены придаточными воздушными мешками, которые раздуваются при наполнении воздухом. Животные принимают угрожающий вид - это играет роль защитного приспособления для отпугивания хищников. Легкие птиц также имеют воздушные мешки, распространяющиеся по всему телу. Благодаря им воздух может проходить через легкое и полностью обновляться при каждом вдохе. У птиц при полете существует двойное дыхание, когда воздух в легких насыщается кислородом при вдохе и выдохе. Кроме того, воздушные мешки играют роль мехов, продувающих воздух через легкие за счет сокращения летательных мышц.
Легкие млекопитающих и человека имеют более сложное и совершенное строение, обеспечивающие достаточное насыщение кислородом всех клеток тела, и тем самым, обеспечивают высокий обмен веществ. Поверхность их органов дыхания во много раз превышает площадь поверхности тела. Совершенный газообмен поддерживает постоянство внутренней среды организма, что дает возможность млекопитающим и человеку обитать в различных климатических условиях.
 z:Program FilesPhysiconOpen Biology 2.5contentchapter7section2paragraph5images 7020501.gif1
|
| Органы дыхания. |
Система органов дыхания человека
Организм получает кислород в процессе дыхания. К органам дыхания относятся носовая полость, гортань, трахея, бронхи, лёгкие. Органы дыхания подразделяются на воздухоносные пути и дыхательную часть. К воздухоносным путям относятся носовая полость, гортань, трахея и бронхи; к дыхательной части относится паренхима легких - легочные альвеолы, в которых происходит газообмен. Дыхательная система развивается как вырост вентральной стенки передней кишки; эта связь сохраняется в окончательной стадии развития - верхнее отверстие гортани открывается в глотку. Воздух проходит в гортань через полость носа или рта и глотку (их объединяют под названием «верхние дыхательные пути»). Для дыхательных путей характерно
наличие хрящевого состава в их стенках (в результате чего стенки дыхательных путей не спадаются) и мерцательного эпителия на слизистой оболочке дыхательных путей. Ворсинки слизистого эпителия колеблются против движения воздуха и гонят наружу вместе со слизью инородные частицы, загрязняющие воздух.
Носовая полость, образованная костями лицевой части черепа и хрящами, выстлана слизистой оболочкой, которую образуют многочисленные волоски и клетки, покрывающие полость носа. Волоски задерживают частички пыли из воздуха, а слизь предотвращает проникновение микробов. Благодаря кровеносным сосудам, пронизывающим слизистую оболочку, воздух, проходя через носовую полость, очищается, увлажняется и согревается. В полости носа находятся обонятельные луковицы, благодаря которым человек воспринимает запах. С носовой полостью связаны воздухоносные пазухи соседних костей - околоносовые пазухи (придаточные пазухи носа).
У человека, как у всех млекопитающих воздух поступает внутрь через ноздри. Через носоглотку воздух поступает в гортань. Из носовой полости воздух попадает в носоглотку, затем в ротовую и гортанную части глотки, куда открывается гортань. Воздух сюда может поступать также через рот. Гортань располагается в области шеи на уровне 4-6 шейных позвонков, по бокам ее располагаются доли щитовидной железы, а сзади - глотка. Гортань образована хрящами. Надгортанник прикрывает вход в гортань во время глотания. Изнутри гортань покрыта слизистой оболочкой с мерцательным эпителием. На боковой стороне гортани справа и слева имеется углубление - желудочек гортани. Гортань служит для проведения воздуха и одновременно является органом звукообразования. В образовании звуков участвуют две голосовые связки: правая и левая, состоящие из эластических соединительных волокон. Связки натянуты между щитовидным и черпаловидными хрящами и ограничивают голосовую щель. При напряжении голосовых связок выдыхаемый воздух приводит их в колебание, в результате чего возникают звуки. Напряжение или расслабление голосовых связок, а также расширение или сужение голосовой щели зависят от сокращения мышц гортани (все мышцы гортани поперечнополосатые).
 z:Program FilesPhysiconOpen Biology 2.5contentchapter10section2paragraph6images10020606.gif6
|
| Лёгкие человека. |
Из гортани воздух попадает в трубковидную трахею, имеющую форму трубки длиной 10–14 см. Хрящевые кольца, составляющие её стенки, не позволяют задерживаться воздуху при любых движениях шеи. Её стенки покрыты ресничным эпителием, собирающим попавшие в трахею пылинки и микробы. Задняя стенка трахеи мягкая (состоит из соединительнотканной перепонки), прилегает к пищеводу. На нижнем конце трахея разветвляется на два бронха. Бронхи разделяются на более тонкие бронхиолы; у самых маленьких из них (диаметром 1 мм и меньше) хрящевая ткань отсутствует. Бронхиолы разветвляются, в свою очередь, на многочисленные альвеолярные ходы, заканчивающиеся мешочками, выстланными соединительной тканью, – альвеолами. В лёгких насчитывается более 300 миллионов альвеол, общая площадь их поверхности такова, что ими можно покрыть целое футбольное поле. Толщина стенки альвеолы составляет всего 0,0001 мм. Наружная сторона альвеол покрыта густой сетью кровеносных капилляров. Поглощаясь влажным эпителием, кислород диффундирует в плазму крови и там соединяется с гемоглобином. Углекислый газ диффундирует в обрат ном направлении. Диаметр капилляров меньше диаметра эритроцитов; это обеспечивает тесное сопри косновение эритроцитов с поверхностью альвеол. По артериям малого круга кровообращения в лёгкие поступает венозная кровь, которая обогащается здесь кислородом и становится артериальной. Одновременно венозная кровь освобождается от углекислого газа, который проникает в лёгочные пузырьки и во время выдоха выводится из организма. Далее уже артериальная кровь по сосудам большого круга кровообращения движется по направлению к органам тела и обогащает их ткани кислородом. Кислород необходим для процессов жизнедеятельности клетки. При этом образуется углекислый газ, поступающий из клеток тканей в кровь, в результате чего кровь из артериальной становится венозной. Поступление воздуха в лёгкие происходит автоматически под влиянием нервной системы в результате дыхательных движений – вдоха и выдоха.
 z:Program FilesPhysiconOpen Biology 2.5contentchapter7section2paragraph5images 7020503.jpg3
|
| Бронхи и альвеолы. |
В грудной полости расположено два легких. Они имеют форму конуса: верхняя - суженная часть - верхушка, а нижняя - более широкая - основание. На стороне каждого легкого, обращенной к сердцу, располагаются углубления (ворота легкого), через которые проходят бронх, нерв легкого, кровеносные и лимфатические сосуды. Бронх в каждом легком ветвится. Бронхи, как и трахея, в стенках содержат хрящи. Самые мелкие разветвления бронхов называются бронхиолами, они не имеют хрящей и желез, но снабжены мышечными волокнами и способны сужаться (спазмы бронхиол). Правое легкое состоит из трех, а левое из двух долей. Каждый отдел легкого состоит из сегментов: в правом легком 11 сегментов, в левом - 10. Каждый сегмент в свою очередь состоит из множества легочных долек. Бронхиолы переходят в расширения - альвеолярные ходы, на стенках которых находятся выпячивания, называемые легочными пузырьками, или альвеолами (диаметр их 0,2-0,3 мм). Стенки альвеол состоят из однослойного эпителия и к ним примыкают капилляры.
Легкие покрыты серозной оболочкой - плеврой. Плевра состоит из двух слоев - пристеночного и внутренностного. Около каждого легкого плевра образует плевральный мешок. Пристеночный листок прилегает к грудной клетке, а внутренностный - сросся с легким. Между двумя листками плевры имеется щелевидное пространство - полость плевры, в которой находится серозная жидкость, увлажняющая листки плевры, благодаря чему уменьшается трение плевры во время дыхания. В полости плевры воздуха нет и давление там отрицательное, давление в ней на 3–4 мм рт. ст. ниже, чем в лёгких, за счёт чего последние заполняют почти всю грудную клетку. Плевральные полости между собой не сообщаются.
Вентиляция лёгких осуществляется благодаря одновременному сокращению диафрагмы и наружных межрёберных мышц. Вдох осуществляется следующим образом: под влиянием нервных импульсов сокращаются мышцы, принимающие участие в дыхании (диафрагма, межреберные мышцы и др.). Диафрагма опускается (уплощается), за счет чего увеличивается вертикальный объем грудной полости. В этом акте принимают участие и другие мышцы, увеличивая горизонтальный объем легких. При вдохе легкие растягиваются, давление в них падает и становится ниже атмосферного. Таким образом, создается разность давления между атмосферным и легочным воздухом, и наружный воздух устремляется в легкие. При выдохе мышцы расслабляются (диафрагма при этом поднимается), ребра опускаются, объем грудной клетки уменьшается, легкие сжимаются, давление в них повышается (выше атмосферного) и воздух по воздухоносным путям устремляется наружу. В спокойном состоянии взрослый человек дышит 16-20 раз в минуту. У детей дыхание более частое - до 60 вдохов в минуту. У нетренированных людей при физической нагрузке ритм дыхания учащается. Учащается дыхание при многих заболеваниях, но глубина его часто снижается. Во время сна дыхание урежается. Различают брюшной тип дыхания (преобладает у мужчин), когда объем грудной клетки увеличивается преимущественно в результате сокращения диафрагмы, и грудной (у женщин) - в результате сокращения других дыхательных мышц, когда увеличивается поперечный размер грудной клетки.
Для акта дыхания очень важно состояние легочной ткани, которая обладает эластичностью, т.е. легочная ткань оказывает определенное противодействие растяжению. При растяжении легочная ткань стремится вернуться в исходное состояние. Поэтому в противоположность давлению, которое оказывает воздух на стенки легких, растягивая их, легкие развивают противодействующую силу, которая тем больше, чем больше растяжение легкого. В силу этого, в плевральной полости давление не будет равно атмосферному, а будет ниже на величину эластической тяги - будет отрицательным. Если принять атмосферное давление равным 760 мм рт. ст., а при обычном вдохе эластическая тяга составляет 9 мм, т.е. давление в плевральной полости будет 760 - 9 = 751 мм значит давление в плевральной полости равно 9 мм рт. ст. (эта величина всегда приводится с отрицательным знаком). При нормальном дыхании в момент вдоха давление в плевральной полости равно 9 мм рт. ст., а при выдохе - 4 мм рт. ст. При глубоком вдохе давление падает еще больше (возможно до 30 мм рт. ст.) за счет эластической тяги легких. Если проколоть грудную клетку полой иглой и соединить со ртутным манометром, то уровень ртути в колене манометра поднимается вследствие разности давления, которое испытывает ртуть (игла находится в плевральной полости). Следовательно, давление в плевральной полости ниже атмосферного.
При травме грудной клетки с повреждением плевры в плевральную полость поступает атмосферный воздух - наступает пневмоторакс, при этом давление в плевральной полости будет таким же, как и в легком. Легкое вследствие своей эластичности спадается и не участвует в дыхании. Пневмоторакс применяют при лечении туберкулеза.
Лёгкие человека вмещают около 5 литров воздуха. Объём выдыхаемого воздуха в среднем равен 450 мл; объём максимального вдоха составляет около 3,5 л. Треть объёма воздуха при вдохе остаётся в воздухоносных путях, не попадая в лёгкие, а при выдохе выводится из организма. Жизненной емкостью легких называют тот объем воздуха, который человек может выдохнуть после глубокого вдоха. В среднем она равна 3 500 см3. У тренированных людей, занимающихся физкультурой, она достигает 6 000-7 000 см3. При спокойном дыхании за один вдох в легкие поступает около 500 см3 воздуха - дыхательный воздух. При максимальном вдохе после спокойного выдоха в легкие поступает воздуха в среднем на 1 500 см3 больше, чем при спокойном вдохе. Этот объем воздуха называется дополнительным. При максимальном выдохе после обычного вдоха из легких может выйти на 1 500 см3 воздуха больше, чем при обычном выдохе - этот объем называется резервным. Все эти три объема - дыхательный, дополнительный и резервный - составляют вместе жизненную емкость легких: 500 см3 + 1500 см3 + 1500 см3 = 3500 см3. После выдоха, даже самого глубокого, в легких остается около 100 см3 воздуха - это остаточный воздух. Остаточный воздух сохраняется даже в легких трупа: если бросить в воду кусок легкого мертворожденного ребенка, то он потонет, а если бросить кусок легкого трупа взрослого человека или ребенка, дышавшего хотя бы короткое время, то он будет плавать на поверхности воды. Воздух поступает в легкие после рождения при первом вдохе.
Газообмен происходит только в альвеолах, а воздух, находящийся в воздухоносных путях, в газообмене участия не принимает. Если при обычном вдохе поступило 500 мл воздуха, то 140 мл останется в воздухоносных путях и только 360 мл поступит в альвеолы. Таким образом, 140 мл воздуха во время дыхания изменениям не подвергаются, а пространство, заполненное воздухом, не участвующим в дыхании, называется вредным пространством.
Жизненную емкость легких определяют с помощью специального прибора - спирометра.
Содержание кислорода в выдыхаемом воздухе составляет 16,4 % (против 21 % в атмосферном воздухе); в лёгких же кислорода ещё меньше – всего 13,8 %. Зато концентрация углекислого газа там в сотню раз больше, чем в атмосфере. Различия в составе вдыхаемого и выдыхаемого воздуха объясняются газообменом.
Газообмен в легких обусловлен тем, что в легочных альвеолах и венозной крови, притекающей к легким, давление кислорода и углекислоты различно: в альвеолах выше давление кислорода, а давление углекислого газа, наоборот, ниже, чем в крови, соответственно, давление кислорода в крови ниже, а углекислого газа выше в крови, чем в альвеолах. Поэтому в легких и осуществляется газообмен: переход кислорода в кровь, а углекислого газа из крови в воздух. Такой процесс обмена газами определяется физическими законами: если давление какого-нибудь газа, находящегося в жидкости и окружающем воздухе, различно, то газ переходит из жидкости в воздух и наоборот, пока давление не уравновесится.
В смеси газов, каковой является воздух, давление каждого газа определяется его процентн<
|
|
|
12 |
