§ 47. Органы дыхания

Определения и обозначения

Дыхательная система — совокупность органов, обеспечивающих поступление кислорода и удаление углекислого газа. Она связывает организм с внешней средой: кислород нужен клеткам для получения энергии, а углекислый газ необходимо выводить. В систему входят пути, по которым движется воздух, и лёгкие, где происходит его обмен с кровью.

Воздухоносные пути — полости и трубки, по которым воздух проходит к лёгким и обратно. К ним относятся носовая полость, глотка, гортань, трахея и бронхи с их разветвлениями. Они не только проводят воздух, но и подготавливают его и защищают нижние отделы дыхательной системы.

Альвеолы — микроскопические пузырьки лёгких, через стенки которых происходит газообмен. Их стенки тесно соприкасаются с капиллярами — мельчайшими кровеносными сосудами. Благодаря множеству альвеол кровь получает большую поверхность для обмена газами.

Газообмен — переход кислорода из воздуха в кровь и углекислого газа из крови в воздух. Кислород затем переносится кровью к тканям, а углекислый газ направляется обратно к лёгким. Так дыхательная система помогает поддерживать работу клеток и постоянство внутренней среды.

Как это устроено

При вдохе воздух последовательно проходит через носовую полость, глотку, гортань, трахею, бронхи и бронхиолы — самые мелкие разветвления бронхов. Бронхиолы заканчиваются альвеолами, поэтому путь воздуха ведёт от внешней среды к месту газообмена. При выдохе воздух движется в обратном направлении, унося часть углекислого газа. Такая последовательность позволяет доставить воздух к многочисленным участкам лёгких.

В носовой полости воздух соприкасается со слизистой оболочкой, богатой кровеносными сосудами и покрытой слизью. Сосуды согревают вдыхаемый воздух, а влажная поверхность насыщает его водяным паром и задерживает частицы пыли. Мерцательный эпителий — ткань с подвижными ресничками — перемещает слизь вместе с попавшими в неё загрязнениями к глотке. Поэтому воздух, дошедший до лёгких, становится чище и меньше раздражает их нежные ткани.

Гортань соединяет глотку с трахеей и проводит воздух дальше. В её стенках расположены хрящи, которые поддерживают просвет, а внутри находятся голосовые связки. Когда проходящий воздух заставляет связки колебаться, возникает звук; движения языка и губ помогают превратить его в речь. Над входом в гортань расположен надгортанник: при глотании он помогает закрыть дыхательный путь, чтобы пища не попала в него.

Трахея представляет собой трубку, стенки которой укреплены хрящевыми полукольцами: они не дают ей спадаться при дыхании. Внутри она выстлана слизистой оболочкой с ресничками, продолжающей задерживать и перемещать загрязнения. В нижней части трахея делится на два главных бронха, ведущих в лёгкие. Там бронхи разветвляются на всё более мелкие трубки и бронхиолы, образуя бронхиальное дерево.

В лёгких бронхиолы заканчиваются группами альвеол. Стенка каждой альвеолы очень тонкая, а снаружи её оплетает густая сеть капилляров, поэтому газам нужно пройти лишь короткий путь между воздухом и кровью. Влажная поверхность помогает газам переходить через стенку, а огромное количество альвеол создаёт большую общую площадь для обмена. Кислород поступает в кровь, а углекислый газ выходит из неё в альвеолярный воздух и удаляется при выдохе.

Органы дыхательной системы и их функции

Чтобы пользоваться таблицей, сравнивайте строение органа с его задачей: хрящи поддерживают трубки, а тонкие стенки альвеол облегчают обмен газами. Столбец о защите показывает, как разные отделы препятствуют попаданию загрязнений или повреждению тканей. Помните, что трахея и бронхи проводят воздух, а основное место газообмена — альвеолы.

Разбор задач

Задача 1. Расположить органы дыхательной системы в порядке прохождения воздуха: бронхи, носовая полость, трахея, гортань, альвеолы, глотка. Нужно восстановить путь от внешней среды к месту газообмена. Для этого проследим, какой отдел соединяется со следующим.

1. Начало пути — носовая полость, куда воздух поступает из внешней среды.
2. Затем он проходит через глотку и гортань к трахее.
3. Из трахеи воздух направляется в бронхи, а дальше — к альвеолам.

Ответ: носовая полость → глотка → гортань → трахея → бронхи → альвеолы. В полном пути между бронхами и альвеолами есть бронхиолы, хотя в условии их нет. Они проводят воздух по самым мелким ответвлениям.

Задача 2. Объяснить, почему повреждение ресничек эпителия дыхательных путей повышает риск заболеваний. Важно связать функцию ресничек с очищением воздуха. Также нужно учесть, что слизь задерживает пыль и микроорганизмы, но сама по себе не удаляет их из дыхательных путей.

1. Сначала определяем, что слизь улавливает частицы и микроорганизмы, попавшие с воздухом.
2. Затем вспоминаем, что реснички перемещают слизь к глотке, где она удаляется или проглатывается.
3. Если реснички повреждены, очищение замедляется, а загрязнения дольше остаются в дыхательных путях.

Ответ: риск заболеваний повышается, потому что нарушается удаление пыли и микроорганизмов. Они могут задерживаться на слизистой и вызывать раздражение или воспаление. Значит, для защиты нужны и слизь, и работающие реснички.

Задача 3. Объяснить, почему газообмен в альвеолах происходит быстро и непрерывно. Одного признака для объяснения недостаточно: нужно рассмотреть площадь обмена, свойства стенок и кровоснабжение. Подумайте также, как постоянное движение воздуха и крови поддерживает этот процесс.

1. Множество альвеол создаёт большую общую поверхность, через которую могут перемещаться газы.
2. Тонкие влажные стенки альвеол и капилляров сокращают путь между воздухом и кровью.
3. Густая сеть капилляров постоянно приносит кровь, а дыхательные движения обновляют воздух в альвеолах.

Ответ: обмен идёт быстро благодаря большой площади, тонким влажным стенкам и тесному контакту с капиллярами. Он продолжается, пока дыхание обновляет воздух, а кровообращение переносит кислород и углекислый газ. Каждый из этих факторов дополняет остальные.

Типичные ошибки

Глотку иногда относят только к пищеварительной системе, потому что через неё проходят пища и напитки. Но через глотку проходит и воздух, направляющийся к гортани. Проверь себя: если проследить дыхательный путь от носовой полости, глотку нельзя пропустить.

Трахею и бронхи иногда называют местом газообмена, потому что по ним проходит воздух. Однако их главная задача — проводить и распределять его, а обмен кислорода и углекислого газа происходит в альвеолах. Проверка простая: найди отдел с тонкой стенкой, окружённый капиллярами, — это альвеола.

Лёгкие и альвеолы — не одно и то же: альвеолы являются крошечными пузырьками внутри лёгких. Ошибка возникает, когда название целого органа подменяют названием его частей. Чтобы проверить себя, представь лёгкое как орган, состоящий из множества альвеол, бронхов и других структур.

Неверно считать, что лёгкие самостоятельно расширяются и сжимаются, словно мышцы. Дыхательные мышцы меняют объём грудной клетки, а лёгкие следуют за её движением. При проверке ответа назови и работу мышц, и изменение объёма грудной клетки — без этого объяснение вдоха и выдоха неполное.

Связь с другими темами

Для понимания дыхания пригодятся знания о строении клетки: кислород участвует в клеточном дыхании, при котором клетки получают энергию. Свойства эпителиальной ткани помогают объяснить защиту дыхательных путей, а соединительной ткани — особенности их опоры и оболочек. Кровообращение связано с дыханием напрямую: кровь переносит кислород от альвеол к тканям и возвращает углекислый газ к лёгким. Далее эти знания помогут изучить дыхательные движения, газообмен, профилактику болезней органов дыхания и влияние курения.

Что запомнить

• Дыхательная система обеспечивает газообмен между организмом и внешней средой.
• Воздух проходит через носовую полость, глотку, гортань, трахею, бронхи и бронхиолы.
• Носовая полость очищает, согревает и увлажняет воздух.
• Трахея и бронхи проводят воздух и очищают его с помощью слизистой оболочки и ресничек.
• Лёгкие состоят из множества альвеол, окружённых капиллярами.
• Газообмен происходит через тонкие стенки альвеол и капилляров.
• Плевра уменьшает трение лёгких о стенки грудной клетки.