Органы дыхания

Определения и обозначения

Органы дыхания — органы, которые обеспечивают поступление кислорода в организм и удаление углекислого газа. Кислород нужен клеткам для получения энергии, а углекислый газ образуется в организме и должен выводиться. Поэтому работа дыхательной системы важна для поддержания нормальной жизнедеятельности.

Дыхательные пути — полости и трубки, по которым воздух проходит к лёгким и обратно. По ним воздух направляется к месту газообмена, а при выдохе покидает организм. По пути он очищается, согревается и увлажняется, что помогает защищать лёгкие.

Лёгкие — парные органы, в которых происходит газообмен между воздухом и кровью. Их задача не просто вместить воздух: внутри лёгких находится разветвлённая сеть трубок, ведущих к участкам газообмена. Благодаря этому кислород может попасть в кровь, а углекислый газ — выйти из неё.

Альвеолы — мельчайшие пузырьки лёгких, окружённые капиллярами и приспособленные для газообмена. Их тонкие стенки позволяют кислороду и углекислому газу переходить между воздухом и кровью. Множество таких пузырьков создаёт большую поверхность для обмена газами.

Как это устроено

Воздух входит через носовую полость и проходит дальше через глотку и гортань в трахею. Затем трахея делится на бронхи, которые в лёгких многократно ветвятся и переходят в более мелкие бронхиолы. Такая сеть распределяет воздух по лёгким и подводит его к альвеолам, поэтому газообмен может происходить во множестве участков одновременно.

В носовой полости воздух соприкасается со слизистой оболочкой и проходит через узкие ходы. Слизь задерживает часть пыли и других частиц, а многочисленные сосуды согревают воздух; влага со слизистой увлажняет его. Реснички — крошечные подвижные выросты клеток — помогают перемещать слизь с задержанными частицами к выходу из дыхательных путей. Такая очистка уменьшает количество загрязнений, попадающих глубже в лёгкие.

Трахея и крупные бронхи устроены как трубки с хрящевыми элементами в стенках. Хрящ достаточно упругий, поэтому поддерживает просвет — внутреннее пространство, по которому проходит воздух, — и помогает трубке не спадаться. Бронхи ветвятся внутри лёгких, становясь всё уже; на самых мелких ветвях находятся участки, ведущие к альвеолам. Так воздух может распределяться по всему объёму лёгких.

Лёгкие содержат очень много альвеол, и каждая окружена сетью капилляров — мельчайших кровеносных сосудов. Стенки альвеол и капилляров тонкие, поэтому расстояние, которое должны преодолеть газы, невелико. Кислород переходит из воздуха в кровь, а углекислый газ — из крови в альвеолы. Большое число пузырьков увеличивает общую поверхность обмена и помогает ему идти эффективно.

Вдох и выдох связаны с работой диафрагмы и межрёберных мышц. При вдохе диафрагма сокращается и опускается, а межрёберные мышцы приподнимают рёбра: объём грудной клетки увеличивается, давление в лёгких становится ниже, и воздух входит. При расслаблении мышц грудная клетка уменьшается в объёме, давление повышается, и воздух выходит. Значит, дыхательные мышцы не проталкивают воздух напрямую, а меняют объём грудной клетки, создавая условия для его движения.

Органы дыхания и их функции

Сначала найдите в таблице орган, а затем проследите его связь с соседними частями дыхательной системы. Столбец об особенностях строения помогает понять, почему орган выполняет именно такую функцию. Таблица показывает также, что движение воздуха по путям и газообмен — связанные, но не одинаковые процессы.

Разбор задач

Задача 1. Расположить органы дыхания в порядке прохождения воздуха от внешней среды до альвеол.

Нужно восстановить последовательность, по которой воздух движется внутрь дыхательной системы. Начинаем с участка, через который воздух обычно входит, и заканчиваем местом газообмена. Важно не перескакивать через разветвления, по которым воздух постепенно распределяется в лёгких.

1. Воздух сначала входит в носовую полость, где очищается, согревается и увлажняется.
2. Затем он проходит через глотку и гортань, после чего попадает в трахею.
3. Трахея разветвляется на бронхи, а те — на более мелкие бронхиолы внутри лёгких.
4. Бронхиолы проводят воздух к альвеолам, где он соприкасается с сетью капилляров.

Ответ: носовая полость → глотка → гортань → трахея → бронхи → бронхиолы → альвеолы. Порядок можно проверить, представив путь от входа воздуха до самых мелких участков лёгких. Альвеолы стоят в конце, потому что именно к ним воздух доставляется для газообмена.

Задача 2. Объяснить, почему дыхание через нос полезнее дыхания через рот при обычной физической нагрузке.

Нужно сравнить не только путь воздуха, но и то, что происходит с ним на этом пути. При дыхании через нос воздух проходит через носовую полость, а при дыхании через рот значительная часть этой подготовки пропускается. В обычной ситуации носовое дыхание лучше подготавливает воздух к поступлению в нижние дыхательные пути.

1. В носовой полости слизистая оболочка и реснички задерживают часть пыли и других частиц.
2. Сеть сосудов согревает воздух, а слизистая увлажняет его.
3. При дыхании через рот воздух меньше очищается, согревается и увлажняется в полости носа.
4. При этом физическая нагрузка повышает потребность организма в кислороде, поэтому при высокой интенсивности человеку может понадобиться дышать ртом.

Ответ: при обычной нагрузке дыхание через нос полезнее, потому что носовая полость очищает, согревает и увлажняет воздух. Это уменьшает воздействие частиц и слишком холодного или сухого воздуха на нижние дыхательные пути. При тяжёлой нагрузке важно учитывать возросшую потребность в воздухе: дыхание может идти одновременно через нос и рот.

Задача 3. Объяснить, что произойдёт с вдохом и выдохом при сокращении и расслаблении диафрагмы.

Чтобы ответить, нужно проследить цепочку: движение диафрагмы — изменение объёма грудной клетки — движение воздуха. Важно помнить, что дыхание обеспечивают и межрёберные мышцы, поэтому работа грудной клетки согласована. Воздух движется из области большего давления в область меньшего.

1. При сокращении диафрагма опускается, а межрёберные мышцы приподнимают рёбра.
2. Объём грудной клетки увеличивается, давление в лёгких становится ниже, чем снаружи, и воздух входит: происходит вдох.
3. При расслаблении диафрагма поднимается, грудная клетка уменьшается в объёме.
4. Давление в лёгких повышается, поэтому воздух выходит наружу: происходит выдох.

Ответ: сокращение диафрагмы способствует вдоху, а её расслабление — выдоху. В обоих случаях движение воздуха связано с изменением объёма грудной клетки и давления. Если описывать только положение диафрагмы, не объяснив эту связь, механизм дыхания останется неполным.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что газообмен происходит во всех дыхательных путях. Эту мысль могут принять из-за того, что воздух проходит через множество органов. Проверьте себя: дыхательные пути проводят воздух, а основное место обмена газами с кровью — альвеолы, окружённые капиллярами.

Ошибка: путать глотку и гортань. Они расположены рядом и обе участвуют в проведении воздуха, поэтому их названия легко перепутать. Сверьте последовательность: воздух сначала проходит через глотку, затем через гортань и попадает в трахею; гортань также связана с образованием голоса.

Ошибка: называть лёгкие полыми мешками. Такое упрощение возникает, если представлять лёгкие только как место, куда входит воздух. На самом деле внутри них разветвляется множество бронхов и бронхиол, ведущих к альвеолам. Проверка простая: вспомните, каким путём воздух распределяется по лёгким и где происходит газообмен.

Ошибка: считать вдох и выдох одинаковыми по механизму. Оба движения связаны с дыханием, но происходят при разных изменениях объёма грудной клетки. Проверьте себя по работе мышц: при вдохе грудная клетка расширяется, при выдохе уменьшается; вместе с этим меняется давление, и воздух движется в противоположных направлениях.

Связь с другими темами

Для понимания работы органов дыхания пригодятся знания о составе воздуха, строении клетки, роли крови и кровеносных капилляров. С физической культурой тема связана изменением частоты и глубины дыхания во время нагрузки: работающим мышцам требуется больше кислорода. Позже эти знания помогут изучать газообмен, кровообращение и выносливость. Они также нужны, чтобы понимать правила сохранения здоровья органов дыхания и вред курения и загрязнённого воздуха.

Что запомнить

• Воздух проходит через носовую полость, глотку, гортань, трахею, бронхи и бронхиолы.
• Носовая полость очищает, согревает и увлажняет воздух.
• Лёгкие состоят из разветвлённых бронхов и множества альвеол.
• Газообмен происходит через тонкие стенки альвеол и капилляров.
• При вдохе объём грудной клетки увеличивается, а при выдохе уменьшается.
• Главные дыхательные мышцы — диафрагма и межрёберные мышцы.