§ 31. Что такое дыхание и путь воздуха в лёгкие

Определения и обозначения

Дыхание — процесс, обеспечивающий поступление кислорода в организм и удаление углекислого газа. Кислород нужен клеткам для получения энергии из питательных веществ, а углекислый газ образуется в ходе обмена веществ. Поэтому дыхание помогает клеткам работать и поддерживает постоянство внутренней среды организма.

Дыхательная система — органы, которые проводят воздух и участвуют в газообмене. Она связывает организм с внешней средой: доставляет воздух к лёгким, а затем помогает газам обмениваться между воздухом и кровью. Без этой системы клетки не получали бы кислород напрямую из вдыхаемого воздуха.

Дыхательные пути — полости и трубки, по которым воздух проходит от внешней среды к лёгким. К ним относятся носовая полость, глотка, гортань, трахея и бронхи. Они обеспечивают непрерывный путь для воздуха, но сами по себе не являются основным местом газообмена.

Альвеолы — мельчайшие пузырьки лёгких, через стенки которых происходит газообмен между воздухом и кровью. Их тонкая стенка позволяет кислороду перейти в кровь, а углекислому газу — покинуть её и попасть в воздух. Благодаря альвеолам кровь получает газ, необходимый клеткам.

Как это устроено

Кислород необходим клеткам, потому что с его участием они получают энергию из питательных веществ. Энергия нужна для работы органов и поддержания жизненных процессов. При обмене веществ в клетках образуется углекислый газ, поэтому его удаляют: если он будет накапливаться, нормальная работа организма нарушится.

В носовой полости воздух проходит через участки, где задерживается часть пыли и других примесей. Богатая кровеносными сосудами слизистая оболочка согревает воздух, а влажная поверхность увлажняет его. Поэтому дыхание через нос полезно: воздух поступает дальше очищенным, тёплым и менее сухим, чем при вдохе через рот.

Из носовой полости воздух направляется в глотку, а затем проходит через гортань в трахею. Глотка участвует также в прохождении пищи, поэтому она относится не только к дыхательной системе. Трахея проводит воздух вниз, после чего он попадает в бронхи; пищевод расположен отдельно и служит для продвижения пищи.

Стенки дыхательных путей образуют проход, по которому воздух может двигаться к лёгким. Трахея разделяется на бронхи, а бронхи внутри лёгких многократно ветвятся. Такое разветвление похоже на сеть трубок: воздух распределяется по разным участкам лёгкого и доходит до самых мелких отделов.

На концах мелких ветвей расположены альвеолы, рядом с которыми проходят кровеносные сосуды. Газообмен происходит именно здесь, потому что воздух в альвеоле отделён от крови тонкой стенкой. Кислород проходит через эту преграду в кровь, а углекислый газ движется в обратном направлении — из крови в альвеольный воздух.

Путь воздуха и роль органов дыхательной системы

Таблица показывает, в каком порядке воздух проходит через органы и какую задачу выполняет каждый участок. Читайте строки сверху вниз: так проще восстановить путь от внешней среды к месту газообмена. Обратите внимание, что альвеолы завершают путь воздуха, но их главная роль — обмен газами, а не проведение воздуха.

Разбор задач

Задача 1. Расположите органы по пути воздуха: трахея, носовая полость, бронхи, гортань, глотка. Нужно начать с места, через которое воздух поступает из внешней среды, и закончить органом, ведущим его в лёгкие. Не следует переставлять органы по тому, как они перечислены в условии.

1. Найдём вход для воздуха: им служит носовая полость.
2. После неё воздух проходит через глотку и гортань.
3. Из гортани он попадает в трахею, а затем — в бронхи.

Ответ: носовая полость → глотка → гортань → трахея → бронхи. Такая последовательность показывает, что воздух проходит по дыхательным путям постепенно, а не попадает в лёгкие напрямую.

Задача 2. Объясните, почему при спокойном дыхании предпочтительно вдыхать через нос, а не через рот. В ответе нужно связать пользу носового дыхания с тем, что происходит с воздухом до его попадания в нижние дыхательные пути. Одного указания на то, что нос — вход в дыхательную систему, недостаточно.

1. Определим, что делает носовая полость с воздухом: задерживает часть примесей, согревает и увлажняет его.
2. Свяжем это с дальнейшим движением воздуха: подготовленный воздух поступает в следующие отделы дыхательных путей.
3. Сравним с дыханием через рот: при нём воздух не проходит такую подготовку в носовой полости.

Ответ: носом дышать полезнее, потому что воздух очищается, согревается и увлажняется. Поэтому при спокойном дыхании носовая полость подготавливает его до поступления к лёгким.

Задача 3. Ученик утверждает, что кислород из трахеи сразу попадает в кровь. Исправьте объяснение и укажите, где и через какую преграду происходит газообмен. Чтобы найти ошибку, нужно отличить проведение воздуха от обмена газами между воздухом и кровью. Трахея относится к проводящим путям, а не к месту газообмена.

1. Проследим путь кислорода: трахея проводит воздух к бронхам, а бронхи и их ветви распределяют его по лёгким.
2. Найдём место контакта воздуха с кровью: это альвеолы, оплетённые кровеносными сосудами.
3. Укажем преграду: кислород проходит через тонкую стенку альвеолы в кровь.

Ответ: кислород не попадает в кровь прямо из трахеи. Газообмен происходит в альвеолах через их тонкую стенку, отделяющую воздух от крови.

Типичные ошибки

• Ошибка — считать глотку только частью дыхательной системы. Её легко так представить, потому что по ней проходит воздух, но через глотку проходит и пища. Проверяйте себя: вспомните, что глотка участвует сразу в двух путях — дыхательном и пищеварительном.

• Ошибка — путать трахею с пищеводом. Оба органа имеют вид прохода, поэтому их можно смешать, но трахея проводит воздух, а пищевод — пищу. Проверка простая: проследите, куда ведёт каждый орган — к бронхам и лёгким или к желудку.

• Ошибка — считать, что кислород и углекислый газ обмениваются в трахее или бронхах. Эти органы проводят и распределяют воздух, но основное место газообмена — альвеолы. Чтобы проверить себя, спросите, где воздух отделён от крови тонкой стенкой.

• Ошибка — представлять путь воздуха как прямой переход из носовой полости в лёгкие. Так можно упустить промежуточные органы, если запомнить только начало и конец пути. Проверяйте последовательность вслух: носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи, затем альвеолы.

Связь с другими темами

Для понимания дыхания полезно знать, что клеткам нужны кислород и питательные вещества, а при обмене веществ образуются продукты, которые организм должен удалять. Эта тема связывает работу органов с процессами внутри клеток: воздух приносит кислород, а кровь переносит его к тканям. Далее знания о дыхательных путях помогут изучить строение лёгких, движения грудной клетки и газообмен между лёгкими, кровью и тканями. Так можно проследить путь кислорода от вдоха до клеток.

Что запомнить

• Дыхание обеспечивает поступление кислорода и удаление углекислого газа.
• При дыхании через нос воздух очищается, согревается и увлажняется.
• Путь воздуха проходит через носовую полость, глотку, гортань, трахею и бронхи.
• Бронхи разветвляются внутри лёгких и проводят воздух к их мелким участкам.
• Газообмен между воздухом и кровью происходит в альвеолах.
• Дыхательные пути проводят воздух, а альвеолы обеспечивают газообмен.