§32. Значение дыхания. Органы дыхания

Определения и обозначения

Дыхание — совокупность процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, его использование клетками и удаление углекислого газа. Это не только вдох и выдох: кислород нужен клеткам для получения энергии из органических веществ. Понятие помогает объединить работу органов дыхания и процессы, происходящие в клетках.

Дыхательная система — органы, которые проводят воздух и обеспечивают газообмен между воздухом, кровью и тканями. К ней относятся дыхательные пути и лёгкие. Знание её устройства помогает проследить, как воздух достигает места обмена газами.

Газообмен — переход кислорода и углекислого газа через тонкие стенки между воздухом, кровью и тканями. Благодаря ему кислород попадает из лёгких в кровь и далее к клеткам, а углекислый газ движется в обратном направлении. Без газообмена клетки не получали бы нужный им кислород, а углекислый газ накапливался бы в организме.

Альвеолы — мельчайшие воздушные пузырьки лёгких, оплетённые капиллярами; через их стенки происходит газообмен. Капилляры — самые мелкие кровеносные сосуды. Альвеолы важны потому, что именно между воздухом в них и кровью проходит большая часть газов.

Как это устроено

Кислород необходим клеткам, потому что участвует в окислении органических веществ. При этом высвобождается энергия, которую клетки используют для своей работы. В ходе процесса образуется углекислый газ: его избыток нужно удалять, поэтому дыхание связано и с поступлением кислорода, и с выведением отходящего газа.

Вдыхаемый воздух проходит последовательно через носовую полость, глотку, гортань, трахею и бронхи, а затем достигает лёгких. Такой путь нужен, чтобы воздух провести от внешней среды к участкам газообмена. Бронхи многократно ветвятся, поэтому доставляют воздух ко множеству альвеол, а не к одной небольшой части лёгкого.

Носовая полость подготавливает воздух до того, как он попадёт в нижние дыхательные пути. Слизистая оболочка увлажняет его, а частицы задерживаются слизью и ресничками, которые помогают удалять загрязнения. Кровеносные сосуды согревают воздух; подготовка снижает воздействие холодного и запылённого потока на дыхательные пути.

Лёгкие подходят для газообмена благодаря огромному числу альвеол: вместе они образуют большую поверхность. Стенки альвеол тонкие и влажные, поэтому газам легко проходить через них. Снаружи стенки тесно соприкасаются с сетью капилляров, что позволяет газам переходить между воздухом и кровью.

Кислород и углекислый газ перемещаются между альвеолами, кровью и тканями путём диффузии. Это переход частиц из области, где их концентрация выше, туда, где она ниже. Поэтому кислород направляется из воздуха альвеол в кровь, а затем из крови к тканям; углекислый газ движется от тканей через кровь к альвеолам и удаляется при выдохе.

Органы дыхательной системы и их роль

Чтобы пользоваться таблицей, проследите органы сверху вниз: так можно восстановить направление движения воздуха. Сравнивайте строение каждой части с её ролью: воздухоносные пути проводят воздух, а альвеолы создают поверхность для газообмена. Глотка связана также с пищеварительной системой, но ниже по дыхательному пути воздух направляется в гортань.

Разбор задач

Задача 1. Проследите путь воздуха от момента вдоха через нос до альвеол. Нужно назвать органы именно в той последовательности, в которой их проходит воздух, и определить место газообмена. Не следует включать в путь пищевод: он относится к пищеварительной системе.

1. Начинаем с носовой полости, куда воздух поступает при вдохе.
2. Из неё воздух проходит в глотку, а затем в гортань.
3. Далее он движется по трахее, которая продолжается бронхами.
4. Бронхи ветвятся внутри лёгких и доставляют воздух к альвеолам.

Ответ. Носовая полость → глотка → гортань → трахея → бронхи → альвеолы. Газообмен происходит преимущественно в альвеолах, а предшествующие отделы проводят воздух.

Задача 2. Объясните, почему дышать через нос обычно полезнее, чем через рот. Для решения нужно связать особенности носовой полости с тем, как они изменяют вдыхаемый воздух. Нос не просто служит входом: он подготавливает поток до его попадания в нижние дыхательные пути.

1. Выясняем, что происходит с частицами пыли: слизь задерживает их, а реснички помогают удалять загрязнения.
2. Учитываем действие кровеносных сосудов: они согревают проходящий воздух.
3. Добавляем роль слизистой оболочки: она увлажняет воздух.
4. Связываем эти особенности с выводом: носовой путь очищает и подготавливает воздух лучше, чем прямое прохождение через рот.

Ответ. При дыхании через нос воздух очищается от частиц, согревается и увлажняется. Поэтому он поступает в дыхательные пути подготовленным, тогда как при дыхании через рот эта подготовка выражена слабее.

Задача 3. У человека повреждены тонкие стенки альвеол. Предскажите, как это повлияет на поступление кислорода в кровь и удаление углекислого газа. Здесь важно рассмотреть сразу оба газа и учесть, что они проходят через альвеолярно-капиллярную поверхность.

1. Определяем, что стенка альвеолы отделяет воздух от крови в капилляре.
2. Вспоминаем, что газы проходят через эту стенку путём диффузии, а её малая толщина облегчает переход.
3. Делаем вывод: повреждение стенок затруднит переход кислорода из альвеол в кровь.
4. Проверяем обратное направление: углекислому газу также будет труднее переходить из крови в альвеолы.

Ответ. Газообмен станет менее эффективным: в кровь будет поступать меньше кислорода, а удаление углекислого газа затруднится. Причина — нарушение поверхности, через которую диффундируют оба газа.

Типичные ошибки

Ошибка — считать дыханием только вдох и выдох. Так думают, потому что эти движения заметны, а процессы в крови и клетках напрямую не видны. Проверьте себя: полное определение должно включать поступление кислорода, его использование клетками и удаление углекислого газа.

Ошибка — называть трахею и бронхи местом основного газообмена. Их легко перепутать с альвеолами, ведь воздух проходит по ним внутри лёгких. Проверьте ответ вопросом: какая часть имеет тонкие стенки и непосредственно соприкасается с капиллярами? Это альвеолы.

Ошибка — путать путь воздуха и путь пищи в глотке. Поскольку глотка является общим участком двух систем, возникает впечатление, что оба пути дальше совпадают. Проверьте последовательность: воздух направляется в гортань, а пища — в пищевод.

Ошибка — представлять, будто кислород и углекислый газ активно «перекачиваются» через стенки альвеол. Такой образ возникает из-за мысли, что любой перенос вещества требует отдельной работы органов. Проверьте себя: газы переходят путём диффузии — из области большей концентрации в область меньшей.

Связь с другими темами

Для понимания дыхания нужно знать строение клетки и то, что кислород участвует в клеточном окислении органических веществ. Полезно также помнить, что кровь содержит клетки и переносит вещества по организму. Эта тема непосредственно связана с кровообращением: именно кровь доставляет газы между лёгкими и тканями.

Знание пути воздуха и роли альвеол станет основой для изучения вдоха и выдоха, а также регуляции дыхания. Оно помогает понять, почему сохранность дыхательных путей и лёгких важна для газообмена. Позже эти представления пригодятся при обсуждении профилактики заболеваний органов дыхания.

Что запомнить

• Дыхание обеспечивает клетки кислородом и помогает удалять углекислый газ.
• Воздух проходит через носовую полость, глотку, гортань, трахею и бронхи.
• Носовая полость очищает, согревает и увлажняет воздух.
• Основное место газообмена в лёгких — альвеолы.
• Тонкие стенки альвеол и густая сеть капилляров облегчают газообмен.
• Кислород и углекислый газ переходят через стенки путём диффузии.