Главная >> Биология 8 класс. Пасечник

Глава 5. Дыхание

§ 21. Механизм дыхания. Жизненная ёмкость лёгких

ВСПОМНИТЕ 1. Чем отличаются дыхательные движения у земноводных (лягушки) от движений у млекопитающих животных? Чем это объясняется? 2. Как осуществляется транспорт газов кровью? Какие форменные элементы отвечают за этот процесс?

Механизм дыхания

Дыхательные движения обеспечивают вдохи и выдохи, то есть попеременные увеличения и уменьшения объёма лёгких. При вдохе межрёберные мышцы, сокращаясь, поднимают рёбра, а диафрагма отодвигается в сторону брюшной полости, становясь менее выпуклой. В результате этого объём грудной полости увеличивается (рис. 43). Так как давление в грудной полости ниже атмосферного, то при увеличении её объёма растягиваются и лёгкие. Давление в них на какой-то момент также становится ниже атмосферного, и в лёгкие по дыхательным путям устремляется воздух из окружающей среды.

При необходимости глубокого дыхания, кроме межрёберных мышц и диафрагмы, сокращаются также мышцы туловища и плечевого пояса. Выдох обычно пассивен, то есть он является следствием прекращения вдоха: межрёберные мышцы расслабляются, рёбра опускаются, диафрагма также расслабляется и объём грудной полости, а вместе с ней и лёгких уменьшается. Давление в лёгких становится выше атмосферного, и воздух выходит из них по дыхательным путям. При глубоком выдохе происходит дополнительное сокращение межрёберных и брюшных мышц, и объём выдыхаемого воздуха возрастает.

Типы внешнего дыхания у женщин и мужчин несколько различаются. У мужчин брюшной тип дыхания, то есть они дышат главным образом за счёт сокращения диафрагмы, а у женщин грудной, то есть они дышат за счёт сокращения межрёберных мышц.

Жизненная ёмкость лёгких

Если человек сделает максимально возможный вдох, а затем изо всех сил выдохнет воздух, то объём этого выдохнутого воздуха составит жизненную ёмкость лёгких (ЖЁЛ). Среднее значение ЖЁЛ составляет 3500 см³ и сильно зависит от возраста, пола, тренированности человека. От рождения до взросления этот показатель увеличивается примерно в 45 раз и может достигать у тренированного человека более 5000 см³.

Газообмен в лёгких и тканях других органов

При вдохе лёгкие заполняются воздухом, который в основном содержит кислород, углекислый газ, азот и пары воды (табл. 1).

В альвеолах кислород переходит из альвеолярного воздуха в кровь, а углекислый газ — из крови в альвеолярный воздух (рис. 44). Это происходит благодаря тому, что кровь, поступающая в лёгкие по сосудам малого круга кровообращения из правого желудочка сердца, содержит много углекислого газа. В лёгких углекислый газ переходит из кровеносных сосудов в альвеолы и выдыхается в окружающую среду. 44 Кислород из воздуха, заполняющего альвеолы при вдохе, наоборот, переходит в кровь, находящуюся в капиллярах малого круга. В крови кислород связывается гемоглобином эритроцитов, и кровь, ставшая теперь артериальной, устремляется по сосудам к сердцу.

В тканях других органов наблюдается обратная картина. В межклеточной жидкости и в клетках кислорода значительно меньше, чем в крови, приносимой по сосудам большого круга кровообращения из левого желудочка сердца. Гемоглобин отдаёт кислород, который выходит в тканевую жидкость, окружающую кровеносные капилляры, а затем попадает в клетки. В клетках кислород используется для окисления органических соединений, что приводит к освобождению энергии и образованию основного конечного продукта распада органических соединений — углекислого газа.

Энергия используется клетками для процессов жизнедеятельности, а вот углекислый газ необходимо постоянно удалять. Поэтому он переходит из клеток сначала в межклеточную жидкость, а затем через однослойные стенки капилляров попадает в кровь. В крови часть углекислого газа связывается гемоглобином, а часть растворяется в плазме крови. С током крови углекислый газ достигает правого предсердия, а затем правого желудочка, откуда по лёгочным артериям переносится в лёгкие, где и удаляется из организма.

Чем больше физическая и умственная нагрузка на организм, тем больше ему нужно энергии, а значит, и кислорода для её получения. Поэтому при активной деятельности одновременно увеличивается частота и глубина дыхания, а также учащается ритм сердцебиений и объём крови, выбрасываемый из сердца в круги кровообращения.

Моя лаборатория

Лабораторная работа Измерение обхвата грудной клетки в состоянии вдоха и выдоха 1. С помощью сантиметровой ленты измерьте окружность грудной клетки. Для этого испытуемый поднимает руки, экспериментатор накладывает ленту так, чтобы она проходила по нижним углам лопаток. Спереди лента должна проходить по среднегрудинной точке и плотно прилегать к телу. Затем испытуемый опускает руки. Окружность груди измеряется в трёх фазах: во время обычного спокойного дыхания (в паузе), при максимальном вдохе и максимальном выдохе. 2. Определите разность между величинами окружности груди на выдохе и вдохе. Это и есть экскурсия грудной клетки. Полученный результат запишите. Величина экскурсии грудной клетки у молодых здоровых людей обычно лежит в интервале от 6 до 9 см.

Лёгочные объёмы. В спокойном состоянии человек вдыхает и выдыхает около 500 см3 воздуха — дыхательный объём. Его можно измерить с помощью специального прибора — спирометра.

После спокойного вдоха можно дополнительно вдохнуть ещё примерно 1500 см³ воздуха, а после спокойного выдоха можно выдохнуть ещё 1500 см³ воздуха. Это так называемые резервные объёмы соответственно вдоха и выдоха. Таким образом, жизненная ёмкость лёгких складывается из значений трёх основных показателей: дыхательного объёма и резервных объёмов вдоха и выдоха — и составляет примерно 3500 см³. Однако даже после самого глубокого выдоха в лёгких остаётся около 1000 см³ воздуха, необходимого для того, чтобы альвеолы не спадались, — остаточный объём.

Сколько же кислорода необходимо человеку? В состоянии покоя, во сне — 15—20 л в час, но при значительных физических нагрузках — до 100 л в час.

Новые понятия

Дыхательные движения: вдох и выдох. Жизненная ёмкость лёгких. Газообмен

Ответьте на вопросы

1. Каков механизм дыхательных движений, обеспечивающих у человека вдох и выдох? 2. Что такое жизненная ёмкость лёгких и от чего она завмаг? 3. Охарактеризуйте особенности транспорта газов кровеносной системой как важнейшего этапа дыхания 4. Как изменяется состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха? 5. Как происходит газообмен в лёгких и в других органах?

ПОДУМАЙТЕ!

Почему в выдыхаемом воздухе больше кислорода и меньше углекислого газа, чем в альвеолярном воздухе?