§ 20. Дыхание и его значение. Органы дыхания

Определения и обозначения

Дыхание — совокупность процессов, благодаря которым в организм поступает кислород, а углекислый газ удаляется. Это понятие шире, чем вдох и выдох: оно включает обмен газами и использование кислорода клетками. Такое различие помогает не путать движения воздуха с работой всего организма.

Дыхательная система — органы, которые проводят воздух и обеспечивают газообмен между организмом и окружающей средой. К ней относятся воздухоносные пути и лёгкие. Вместе они доставляют воздух к месту газообмена и позволяют газам попасть в кровь или покинуть её.

Воздухоносные пути — отделы дыхательной системы, по которым воздух движется к лёгким и обратно. Они не только проводят его, но также очищают, согревают и увлажняют. Подготовка воздуха уменьшает попадание пыли и помогает защитить дыхательные органы.

Альвеолы — мельчайшие лёгочные пузырьки, через тонкие стенки которых происходит газообмен. Они находятся в глубине лёгких и окружены кровеносными сосудами. Благодаря альвеолам кислород может перейти в кровь, а углекислый газ — выйти из неё.

Как это устроено

Клетки используют кислород в процессах, при которых высвобождается энергия, необходимая для их работы. В ходе этих процессов образуется углекислый газ, и его избыток нужно удалять. Поэтому дыхание связывает поступление кислорода с удалением ненужного организму газа. Если кислорода не хватает или углекислый газ задерживается, нормальная работа клеток затрудняется.

При вдохе воздух проходит через носовую полость, глотку, гортань, трахею и бронхи, а затем попадает в лёгкие. Последовательное соединение этих органов образует непрерывный путь от внешней среды к лёгочной ткани. Стенки трахеи и бронхов поддерживают просвет дыхательных путей, чтобы он не спадался и воздух мог проходить. Воздухоносные пути подготавливают поток, поэтому к лёгким он поступает чище, теплее и влажнее.

В носовой полости крупные частицы задерживаются волосками, а слизь удерживает пыль и другие мелкие примеси. Слизистая оболочка выделяет эту слизь и одновременно увлажняет проходящий воздух, чтобы он не был чрезмерно сухим. Под слизистой проходит много кровеносных сосудов: кровь отдаёт тепло, поэтому воздух согревается. Именно сочетание фильтрации, увлажнения и согревания делает дыхание через нос полезным.

Внутри лёгких бронхи многократно разветвляются на более мелкие ходы и заканчиваются скоплениями альвеол. Такое разветвление подводит воздух к множеству маленьких пузырьков, а не только к отдельным участкам лёгкого. Альвеол очень много, поэтому их общая поверхность велика; это создаёт большую площадь для обмена газами. Их тонкие стенки сокращают путь, который должны преодолеть молекулы кислорода и углекислого газа.

Кислорода в воздухе альвеол больше, чем в крови, которая подходит к лёгким, поэтому он переходит через стенку альвеолы в кровь. Углекислого газа, напротив, больше в этой крови, и он направляется в альвеолы. Так газы перемещаются в противоположных направлениях через одну тонкую границу. При выдохе воздух с углекислым газом покидает лёгкие и организм.

Органы дыхательной системы и их функции

Читайте таблицу сверху вниз, чтобы проследить путь воздуха от носовой полости к лёгким. Сопоставляйте особенности органа с его функцией: так проще понять, почему дыхательные пути не только проводят воздух. Для газообмена ищите в таблице альвеолы, а не трахею или бронхи.

Разбор задач

Задача 1. Расположите носовую полость, трахею, бронхи и гортань в порядке прохождения воздуха при вдохе. В перечне органы даны не в том порядке, в котором встречаются на пути воздуха. Чтобы составить правильную последовательность, начнём с внешней среды и будем двигаться к лёгким.

1. Сначала определяем начальный отдел: воздух входит через носовую полость. Она находится перед остальными перечисленными отделами и подготавливает воздух.

2. После носовой полости воздух проходит через глотку и затем через гортань. Глотки в перечне нет, но её нельзя мысленно переставить за гортань.

3. Ниже гортани расположена трахея, которая ведёт к бронхам. Бронхи входят в лёгкие и разветвляются внутри них.

Ответ: носовая полость → гортань → трахея → бронхи. Если записывать полный путь с указанным в условии промежуточным отделом, он будет таким: носовая полость → глотка → гортань → трахея → бронхи.

Задача 2. Объясните, почему воздух, прошедший через носовую полость, обычно теплее и чище, чем вдыхаемый из окружающей среды. Нужно назвать не только результат, но и части носовой полости, которые его обеспечивают. Разберём отдельно очистку и согревание, а затем добавим увлажнение.

1. Волоски у входа задерживают сравнительно крупные частицы. Слизь на внутренней поверхности удерживает часть мелкой пыли и примесей.

2. Слизистая оболочка увлажняет воздух, когда он проходит через носовую полость. Поэтому воздух становится не только чище, но и менее сухим.

3. В слизистой много кровеносных сосудов. Тепло крови согревает воздух, соприкасающийся с поверхностью носовой полости.

Ответ: волоски и слизь задерживают частицы, кровоснабжение помогает согревать воздух, а слизистая оболочка увлажняет его. Это объяснение связывает свойства вдыхаемого воздуха с устройством носовой полости.

Задача 3. При нарушении тонких стенок альвеол газообмен ухудшился. Объясните, как это повлияет на поступление кислорода в кровь и удаление углекислого газа. В условии речь идёт о месте, где воздух соприкасается с кровью, поэтому сначала определим роль стенок.

1. В норме кислород проходит из воздуха альвеол через их тонкие стенки в кровь. Если стенки повреждены или их свойства нарушены, перенос кислорода становится менее эффективным.

2. Углекислый газ в норме движется в обратном направлении: из крови через стенки альвеол в их полость. Нарушение тех же стенок затрудняет его переход из крови.

3. Значит, в крови будет хуже пополняться запас кислорода, а удаление углекислого газа замедлится. Это следует из того, что обеим газам нужно пройти через границу между альвеолой и кровью.

Ответ: кислорода будет поступать в кровь меньше, а углекислый газ будет хуже переходить из крови в альвеолы и удаляться при выдохе. Тонкие стенки нужны для эффективного переноса газов в обоих направлениях.

Типичные ошибки

Ошибка: считать дыханием только вдох и выдох. Эти движения обеспечивают вентиляцию лёгких, но не описывают газообмен и использование кислорода клетками. Такое упрощение возникает потому, что вдох и выдох легко заметить. Проверь себя: входят ли в твоё объяснение переход газов между альвеолами и кровью и работа клеток?

Ошибка: путать глотку и гортань или менять их местами. Воздух из носовой полости сначала проходит через глотку, затем через гортань. Ошибка возможна, если запоминать названия отдельно, не представляя их как маршрут. Проверь последовательность: глотка находится перед гортанью на пути воздуха к трахее.

Ошибка: утверждать, что газообмен происходит в трахее или бронхах. Эти отделы проводят воздух, а основное место обмена газами — альвеолы лёгких. Путаница возникает из-за того, что воздух проходит по трахее и бронхам прежде, чем достигает альвеол. Проверь себя вопросом: где воздух соприкасается с кровью через тонкую стенку?

Ошибка: направлять кислород и углекислый газ через стенки альвеол в одну сторону. Кислород движется из альвеол в кровь, а углекислый газ — из крови в альвеолы. Оба газа пересекают одну и ту же границу, поэтому направления легко перепутать. Проверь себя: какой газ кровь должна получить, а какой — отдать перед выдохом?

Связь с другими темами

Для понимания дыхания нужно знать, что кровь переносит вещества по организму, а клетки используют кислород и образуют углекислый газ. Это связывает строение органов дыхания с работой крови и клеток: лёгкие обеспечивают газообмен, а кровь доставляет газы к тканям и обратно. Далее эти знания пригодятся при изучении дыхательных движений, газообмена в тканях и кровообращения. Они также помогают понять, почему профилактика заболеваний органов дыхания важна для всего организма.

Что запомнить

• Дыхание обеспечивает поступление кислорода и удаление углекислого газа.
• Воздух проходит через носовую полость, глотку, гортань, трахею и бронхи к лёгким.
• Воздухоносные пути проводят и подготавливают воздух.
• Лёгкие содержат множество альвеол.
• Газообмен между воздухом и кровью происходит в альвеолах.
• Кислород переходит из альвеол в кровь, а углекислый газ — из крови в альвеолы.