"Биология (изд. ВЕНТАНА-ГРАФ)", Каменский А.А., Сарычева Н.Ю., Сухова Т.Е.
Дыхательные движения — это чередование вдоха и выдоха, благодаря которому воздух в лёгких обновляется. Диафрагма и межрёберные мышцы меняют объём грудной полости, а вместе с ним — давление в лёгких: поэтому воздух то входит, то выходит. Один из показателей работы дыхательной системы — жизненная ёмкость лёгких. Она показывает, сколько воздуха можно выдохнуть после самого глубокого вдоха, и измеряется спирометром.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Вдох — поступление воздуха в лёгкие. При этом грудная полость расширяется, а лёгкие увеличиваются в объёме вслед за грудной клеткой. В результате воздух может войти в дыхательную систему.
Выдох — удаление воздуха из лёгких. Когда объём грудной полости уменьшается, давление внутри лёгких повышается, и воздух выходит наружу. Так из лёгких удаляется часть воздуха, содержащего меньше кислорода и больше углекислого газа.
Дыхательные движения — ритмическое чередование вдоха и выдоха. Они нужны для обновления воздуха в лёгких и поддержания газообмена — поступления кислорода в кровь и удаления из неё углекислого газа. Один вдох и следующий за ним выдох образуют дыхательный цикл.
Жизненная ёмкость лёгких — наибольший объём воздуха, который человек может выдохнуть после максимально глубокого вдоха. Она складывается из дыхательного объёма и резервных объёмов вдоха и выдоха; резервные объёмы — это воздух, который можно дополнительно вдохнуть или выдохнуть сверх обычного дыхания. Жизненную ёмкость измеряют спирометром, чтобы оценить один из показателей работы дыхательной системы.
Дыхательные движения создают диафрагма и межрёберные мышцы. Диафрагма — мышца, отделяющая грудную полость от брюшной, а межрёберные мышцы расположены между рёбрами. Когда эти мышцы сокращаются, они меняют положение рёбер и диафрагмы; грудная полость становится то больше, то меньше. Именно изменение её объёма запускает движение воздуха.
При вдохе межрёберные мышцы сокращаются и поднимают рёбра. Одновременно сокращается диафрагма: она уплощается и опускается, поэтому грудная полость увеличивается ещё сильнее. Лёгкие расширяются вслед за грудной клеткой, давление воздуха в них становится ниже атмосферного. Поскольку воздух движется из области более высокого давления в область более низкого, он поступает через дыхательные пути внутрь.
При выдохе дыхательные мышцы расслабляются. Рёбра опускаются, а куполообразная диафрагма поднимается, поэтому объём грудной полости уменьшается. Лёгкие сжимаются вслед за грудной клеткой, давление воздуха в них становится выше атмосферного. Воздух перемещается наружу, в область с более низким давлением; для спокойного выдоха обычно достаточно расслабления мышц и упругости тканей.
Лёгкие не расширяются самостоятельно, потому что в их стенках нет мышц, которые могли бы поднимать рёбра или опускать диафрагму. Движения грудной клетки передаются лёгким через плевру — оболочку, состоящую из двух листков. Один листок прилегает к лёгким, другой выстилает грудную полость; между ними есть тонкий слой жидкости. Листки плотно соприкасаются, но могут скользить, поэтому лёгкие следуют за стенками грудной клетки при вдохе и выдохе.
Жизненную ёмкость лёгких определяют с помощью спирометра — прибора для измерения объёма вдыхаемого или выдыхаемого воздуха. После самого глубокого вдоха человек выдыхает в прибор настолько полно, насколько может. Показание складывается из обычного дыхательного объёма, дополнительного воздуха, который можно вдохнуть сверх обычного, и дополнительного воздуха, который можно выдохнуть. Поэтому ЖЁЛ = дыхательный объём + резервный объём вдоха + резервный объём выдоха.
| Признак | Вдох | Выдох |
|---|---|---|
| Состояние дыхательных мышц | Сокращаются | Расслабляются |
| Положение рёбер | Поднимаются | Опускаются |
| Положение диафрагмы | Опускается | Поднимается |
| Объём грудной полости | Увеличивается | Уменьшается |
| Давление в лёгких относительно атмосферного | Ниже | Выше |
| Направление движения воздуха | В лёгкие | Из лёгких |
Сначала проследи, что делают мышцы, рёбра и диафрагма, а затем сравни объём грудной полости и давление. Так легче объяснить направление движения воздуха, а не просто заучить его. Например, если грудная полость увеличилась, давление в лёгких становится ниже атмосферного — значит, воздух входит.
Определить, что происходит с диафрагмой, рёбрами и объёмом грудной полости при вдохе. Чтобы ответить, нужно проследить, как работа дыхательных мышц влияет на размеры грудной полости. Затем можно связать изменение её объёма с движением воздуха.
Ответ: рёбра поднимаются, диафрагма опускается, объём грудной полости увеличивается. Из-за понижения давления воздух входит в лёгкие. Это причинная цепочка от сокращения мышц к вдоху.
Дыхательный объём равен 500 мл, резервный объём вдоха — 1500 мл, резервный объём выдоха — 1500 мл. Нужно найти жизненную ёмкость лёгких и записать результат в миллилитрах. Для этого важно использовать все три составляющие, а не выбирать только наибольшую величину.
Ответ: жизненная ёмкость лёгких равна 3500 мл, или 3,5 л. Проверка: в сумму вошли все три заданных объёма. Единицы измерения у слагаемых одинаковые, поэтому миллилитры можно складывать напрямую.
После максимального вдоха человек выдохнул через спирометр 3,6 л воздуха. Нужно объяснить, что показывает результат и почему он не равен всему объёму воздуха в лёгких. Для ответа надо учесть, что даже после самого глубокого выдоха лёгкие не становятся пустыми.
Ответ: жизненная ёмкость лёгких равна 3,6 л. Это не весь воздух в лёгких, потому что к выдохнутому объёму нужно было бы добавить остаточный воздух. Он остаётся в лёгких даже после максимально сильного выдоха.
Ошибка — думать, что лёгкие сами активно расширяются. Так кажется, потому что при вдохе именно лёгкие наполняются воздухом, но собственных дыхательных мышц у них нет. Проверь себя: назови мышцы, которые двигают грудную клетку, и объясни, как плевра передаёт это движение лёгким.
Часто путают направление движения диафрагмы: будто при вдохе она поднимается, а при выдохе опускается. Путаница возникает, если ориентироваться только на движение воздуха, а не на положение мышцы. Проверка простая: при вдохе диафрагма сокращается, уплощается и опускается; при выдохе расслабляется и поднимается.
Неверно говорить, что воздух «втягивается» в лёгкие мышцами. Мышцы меняют объём грудной полости, а движение воздуха возникает из-за разности давления: при вдохе давление в лёгких ниже атмосферного. Чтобы проверить объяснение, назови, где давление выше и куда поэтому движется воздух.
Жизненную ёмкость иногда принимают за весь воздух, находящийся в лёгких. Ошибка связана с тем, что прибор измеряет выдохнутый воздух и не показывает остаточный объём. Проверь себя вопросом: может ли человек выдохнуть абсолютно весь воздух? Нет, часть его остаётся в лёгких даже после максимального выдоха.
Чтобы понять дыхательные движения, нужно знать строение органов дыхания и расположение лёгких, рёбер, межрёберных мышц и диафрагмы. Механика вдоха и выдоха помогает разобраться, как происходит газообмен в лёгких и как кровь переносит кислород и углекислый газ. Жизненная ёмкость лёгких пригодится при изучении влияния физических нагрузок и тренировок на дыхательную систему.
Почему лёгкие расширяются, если в них нет собственных дыхательных мышц?
Лёгкие следуют за движениями грудной клетки благодаря плевре — оболочке, листки которой прилегают друг к другу и скользят. Когда грудная полость увеличивается, лёгкие тоже расширяются.
Что именно происходит с диафрагмой во время вдоха?
Диафрагма сокращается и уплощается, поэтому опускается вниз. Это увеличивает объём грудной полости.
Почему воздух поступает в лёгкие при вдохе?
При вдохе объём грудной полости и лёгких увеличивается, а давление внутри лёгких становится ниже атмосферного. Воздух движется в область более низкого давления и поступает в лёгкие.
Из каких объёмов складывается жизненная ёмкость лёгких?
Она складывается из дыхательного объёма, резервного объёма вдоха и резервного объёма выдоха. Эти три величины складывают, чтобы найти жизненную ёмкость лёгких.
Почему жизненная ёмкость лёгких не равна всему объёму воздуха в лёгких?
После самого сильного выдоха часть воздуха остаётся в лёгких — это остаточный воздух. Его нельзя выдохнуть, поэтому он не входит в жизненную ёмкость лёгких.
§ 30. Дыхательные движения. Жизненная емкость легких
