"Биология (изд. "БИНОМ. Лаборатория знаний")", Беркинблит М.Б., Мартьянов А.А. и др.
Дыхательная система обеспечивает организм кислородом и помогает удалять углекислый газ. Воздух проходит по воздухоносным путям — от носовой полости через глотку, гортань, трахею и бронхи — к альвеолам лёгких, где происходит газообмен с кровью. Лёгкие не расширяются собственными мышцами: их объём меняется вместе с грудной полостью. При вдохе она увеличивается, давление в лёгких падает и воздух входит; при спокойном выдохе всё происходит наоборот.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Дыхательная система — совокупность органов, которые обеспечивают поступление кислорода в организм и удаление углекислого газа. В неё входят воздухоносные пути и лёгкие. Благодаря их совместной работе воздух доходит до места газообмена, а кровь получает кислород, необходимый клеткам.
Воздухоносные пути — органы, по которым воздух движется от внешней среды к лёгким и обратно. К ним относятся носовая полость, глотка, гортань, трахея и бронхи. Их стенки и слизистая помогают задерживать пыль, согревать и увлажнять воздух, чтобы он меньше раздражал лёгкие.
Альвеола — маленький тонкостенный воздушный пузырёк на конце разветвления бронха. Альвеолы оплетены капиллярами, то есть мельчайшими кровеносными сосудами. Тонкая стенка и близость крови позволяют кислороду и углекислому газу переходить между воздухом и кровью.
Диафрагма — широкая мышца, расположенная под лёгкими и отделяющая грудную полость от брюшной. При сокращении она опускается и помогает увеличить объём грудной полости, поэтому воздух входит в лёгкие. При расслаблении диафрагма поднимается, и объём полости уменьшается.
Воздух проходит через носовую полость, глотку, гортань, трахею и бронхи, прежде чем попасть в лёгкие. В носу его очищают волоски и слизь, а богатая сосудами оболочка согревает; увлажнение помогает слизистой не пересыхать. Затем воздух проходит по остальным воздухоносным путям, которые проводят его к лёгким. Такой путь подготавливает воздух до того, как он достигнет тонких и чувствительных участков лёгких.
Войдя в лёгкие, бронхи многократно ветвятся на всё более мелкие трубочки и заканчиваются скоплениями альвеол. Разветвление распределяет воздух по большой части лёгочной ткани. Стенки альвеол очень тонкие и тесно соприкасаются с капиллярами, поэтому между воздухом и кровью остаётся короткий путь. Через него кислород поступает в кровь, а углекислый газ переходит из крови в альвеолы и удаляется при выдохе.
Лёгкие сами не имеют мышц, которые могли бы активно расширять их. Их объём меняется потому, что при дыхании движутся грудная клетка и диафрагма, а лёгкие следуют за этими движениями. Это можно сравнить с изменением объёма пространства вокруг лёгких: когда грудная полость становится больше, лёгкие растягиваются, а когда меньше — уменьшаются. Поэтому работа дыхательных мышц приводит к движению воздуха.
При вдохе сокращаются наружные межрёберные мышцы и диафрагма. Рёбра поднимаются, а диафрагма опускается, так что объём грудной полости увеличивается. Давление внутри лёгких становится ниже атмосферного, то есть ниже давления окружающего воздуха. Воздух движется из области более высокого давления в область более низкого и поступает в лёгкие.
При спокойном выдохе дыхательные мышцы расслабляются. Рёбра опускаются, диафрагма поднимается, а объём грудной полости становится меньше. Из-за уменьшения объёма давление в лёгких повышается и становится выше атмосферного. Поэтому воздух выходит наружу; при обычном выдохе не требуется специально выталкивать его сокращением дыхательных мышц.
| Орган или отдел | Особенности строения | Основная функция |
|---|---|---|
| Носовая полость | Выстлана слизистой оболочкой, содержит волоски и густую сеть сосудов | Очищает, согревает и увлажняет воздух |
| Глотка и гортань | Соединяют носовую полость с трахеей; в гортани находятся голосовые связки | Проводят воздух к трахее; гортань также участвует в образовании звуков |
| Трахея | Трубка с хрящевыми полукольцами и слизистой оболочкой | Проводит воздух к бронхам и помогает очищать его |
| Бронхи | Ветвящиеся трубки, отходящие от трахеи и проходящие в лёгких | Распределяют воздух по лёгким и проводят его к альвеолам |
| Лёгкие и альвеолы | Лёгкие состоят из разветвлённых бронхов и множества альвеол, оплетённых капиллярами | В альвеолах происходит газообмен между воздухом и кровью |
Таблица помогает проследить путь воздуха и отличить органы, которые его проводят, от места газообмена. Сравнивайте строение каждого отдела с его функцией: особенности органа объясняют, почему он выполняет именно эту работу. Например, разветвлённые бронхи распределяют воздух, а тонкие стенки альвеол позволяют газам переходить в кровь.
Проследите путь воздуха от носовой полости до альвеол, перечислив органы в правильном порядке. Нужно не перепутать органы, которые проводят воздух, и конечные участки лёгких. Проверяйте последовательность по направлению движения: от входа в дыхательную систему к месту газообмена.
Ответ: носовая полость → глотка → гортань → трахея → бронхи и их разветвления → альвеолы. Бронхи доставляют воздух к альвеолам, но сам газообмен происходит именно в альвеолах.
Опишите изменения положения рёбер и диафрагмы, объёма грудной полости и давления при вдохе. Важно выстроить причинную цепочку: сначала работают мышцы, затем меняется объём, после этого — давление и направление движения воздуха. Если давление в лёгких падает ниже атмосферного, воздух направляется внутрь.
Ответ: рёбра поднимаются, диафрагма опускается, объём грудной полости увеличивается, давление в лёгких понижается, и воздух входит.
После глубокого вдоха дыхательные мышцы расслабились. Определите, как изменятся объём грудной полости и давление в лёгких и в каком направлении пойдёт воздух. Хотя вдох был глубоким, в условии не сказано о специальном усилии при выдохе. Поэтому сначала применяем обычную причинную последовательность выдоха: расслабление мышц уменьшает объём грудной полости.
Ответ: объём грудной полости уменьшается, давление в лёгких повышается, воздух выходит из лёгких. При спокойном выдохе это происходит вследствие расслабления дыхательных мышц.
Ошибка: считать, что воздух сначала попадает в лёгкие, а затем движется по бронхам. На деле бронхи находятся на пути к лёгким и проводят воздух к альвеолам. Путаница возникает, если представить лёгкие как единое пространство без внутренних разветвлений. Проверка: назовите органы в порядке движения воздуха от носовой полости к альвеолам.
Ошибка: путать бронхи и альвеолы, приписывая им одну функцию. Бронхи проводят и распределяют воздух, а газообмен происходит в альвеолах. Похожие слова и расположение внутри лёгких могут затруднить различение. Проверка: спросите себя, какая структура похожа на трубку, а какая — на тонкостенный пузырёк рядом с капиллярами.
Ошибка: считать, что лёгкие расширяются благодаря собственным мышцам. Лёгкие следуют за движениями грудной клетки и диафрагмы, а не увеличивают объём самостоятельно. Такое представление появляется, если не учитывать связь лёгких с грудной полостью. Проверка: проследите, что сначала меняют мышцы и кости, а вслед за ними — объём лёгких.
Ошибка: полагать, что при вдохе давление в лёгких повышается. При увеличении объёма грудной полости давление, наоборот, понижается, поэтому воздух входит внутрь. Ошибка возникает, когда увеличение объёма ошибочно связывают с ростом давления. Проверка: вспомните, что воздух движется из области более высокого давления в область более низкого.
Чтобы разобраться в теме, нужно знать основные органы дыхания и понимать, что воздух движется из области более высокого давления в область более низкого. Эта закономерность связывает движения дыхательных мышц с вдохом и выдохом. Она помогает объяснить не только направление потока воздуха, но и то, почему дыхание меняет объём грудной полости.
Строение альвеол и механизм дыхательных движений понадобятся при изучении газообмена и состава крови. Сначала воздух должен попасть в альвеолы, затем кислород переходит в кровь, а углекислый газ покидает её. Эти знания также помогают понять, как организм регулирует дыхание в зависимости от своих потребностей.
Почему воздух вдыхают преимущественно через нос?
В носовой полости воздух очищается от пыли, согревается и увлажняется. Поэтому он поступает в нижние дыхательные пути подготовленным, а слизистая оболочка меньше раздражается.
Где именно в дыхательной системе происходит газообмен?
Газообмен происходит в альвеолах — небольших воздушных пузырьках на концах разветвлений бронхов. Их тонкие стенки прилегают к капиллярам, поэтому кислород может перейти в кровь, а углекислый газ — из крови в воздух.
Почему лёгкие расширяются при вдохе, если у них нет собственных мышц?
При вдохе мышцы увеличивают объём грудной полости, а лёгкие следуют за её движением. Это связано с тем, что лёгкие находятся внутри грудной клетки и связаны с её стенками оболочками.
Что происходит с диафрагмой во время вдоха?
Диафрагма сокращается и становится более плоской, поэтому опускается. Объём грудной полости увеличивается, давление в лёгких падает, и воздух поступает внутрь.
Почему при выдохе воздух покидает лёгкие?
При спокойном выдохе дыхательные мышцы расслабляются, и объём грудной полости уменьшается. Давление в лёгких становится выше, чем снаружи, поэтому воздух движется наружу.
§ 29. Строение дыхательной системы. Механизм вдоха и выдоха
