Мой организм: лёгкие

Определения и обозначения

Дыхательная система — органы, которые обеспечивают поступление кислорода и удаление углекислого газа. В неё входят дыхательные пути и лёгкие. Благодаря этой системе воздух из окружающей среды достигает места, где кислород может перейти в кровь.

Лёгкие — парный орган дыхания, в котором происходит газообмен между воздухом и кровью. Они расположены в грудной клетке и содержат множество разветвлённых воздухоносных путей и пузырьков. Их работа нужна, чтобы снабжать организм кислородом и удалять углекислый газ.

Альвеолы — мельчайшие воздушные пузырьки лёгких, окружённые капиллярами. Капилляры — самые тонкие кровеносные сосуды, через которые кровь подходит близко к воздуху внутри альвеол. Такое устройство создаёт условия для обмена газами.

Газообмен — переход кислорода из воздуха в кровь и углекислого газа из крови в воздух. Кислород затем переносится кровью к органам и мышцам, а углекислый газ удаляется при выдохе. Именно газообмен связывает работу лёгких с потребностями всего организма.

Как это устроено

Воздух проходит через носовую полость, глотку, гортань, трахею и бронхи, а затем попадает в лёгкие. По пути он согревается, увлажняется и очищается от части пыли, особенно при прохождении через нос. Бронхи внутри лёгких делятся на всё более мелкие ветви, поэтому воздух распределяется по разным участкам органа. В конечном счёте он достигает альвеол, где возможен обмен газами.

Лёгкие имеют губчатое строение, потому что в них находится множество воздушных полостей и разветвлённых путей. Многочисленные альвеолы позволяют разместить большую поверхность для газообмена в ограниченном объёме грудной клетки. Чем больше общая поверхность соприкасается с капиллярами, тем больше крови может одновременно получать кислород. Поэтому лёгкие эффективно выполняют свою задачу, не будучи сплошной плотной тканью.

Стенки альвеол очень тонкие, а снаружи их оплетает густая сеть капилляров. Между воздухом и кровью остаётся короткий путь, через который кислород переходит в кровь, а углекислый газ движется в обратном направлении. Большая поверхность множества альвеол и близость кровеносных сосудов помогают обмену происходить быстро. Газообмен идёт главным образом именно здесь, а не во всех дыхательных путях.

При вдохе диафрагма — мышца под лёгкими — сокращается и опускается, а межрёберные мышцы поднимают рёбра. Грудная клетка расширяется, её объём увеличивается, и воздух входит в лёгкие. При выдохе дыхательные мышцы расслабляются, диафрагма поднимается, а рёбра опускаются. Объём грудной клетки уменьшается, поэтому воздух выходит наружу.

Во время физической нагрузки мышцы работают активнее и расходуют больше кислорода. Одновременно в организме быстрее образуется углекислый газ, который нужно вывести. Поэтому дыхательные движения становятся чаще и обычно глубже: за то же время через лёгкие проходит больше воздуха. Насколько заметно меняется дыхание, зависит от интенсивности упражнения и состояния человека.

Строение и функции лёгких

Сначала найдите в таблице путь воздуха, затем проследите, где именно происходит газообмен. Отдельно сравните работу дыхательных мышц при вдохе и выдохе. Последняя строка показывает, почему дыхание меняется во время упражнения.

Разбор задач

Задача 1. Назовите путь воздуха от носовой полости до альвеол.

Нужно восстановить последовательность органов, по которым проходит воздух. Начинать следует с места, куда воздух попадает из окружающей среды, а завершать — местом газообмена. Не следует пропускать глотку, гортань или разветвления бронхов.

1. Сначала назовём начальный участок: воздух входит через носовую полость и проходит в глотку. Затем он движется через гортань в трахею.
2. Из трахеи воздух поступает в бронхи, которые входят в лёгкие и многократно разветвляются. Более мелкие ветви называются бронхиолами.
3. На концах бронхиол находятся альвеолы. Это воздушные пузырьки, в которых происходит основной газообмен.

Ответ: носовая полость → глотка → гортань → трахея → бронхи → бронхиолы → альвеолы. Последовательность показывает путь воздуха от входа в дыхательную систему до места обмена газами.

Задача 2. Объясните, почему газообмен в альвеолах происходит быстро.

Нужно связать особенности строения альвеол с их функцией. Для этого рассмотрим и поверхность, доступную для обмена, и расстояние между воздухом и кровью. Одного только наличия воздуха в лёгких для объяснения недостаточно.

1. В лёгких очень много альвеол, поэтому суммарная поверхность для газообмена велика. Через неё могут одновременно обмениваться газами многие участки лёгочной ткани.
2. Стенки альвеол тонкие, а рядом с ними расположены капилляры. Поэтому кислороду и углекислому газу нужно пройти короткое расстояние между воздухом и кровью.
3. Кислород переходит из воздуха альвеол в кровь, а углекислый газ — из крови в альвеолы. Затем углекислый газ покидает организм при выдохе.

Ответ: газообмен быстрый благодаря большой общей поверхности альвеол, их тонким стенкам и густой сети капилляров. Эти особенности обеспечивают тесное соприкосновение воздуха с кровью и короткий путь для перехода газов.

Задача 3. Сравните дыхание человека в покое и во время бега и объясните различия.

Вспомним, что дыхание доставляет кислород и помогает удалять углекислый газ. Во время бега мышцы работают активнее, чем в покое, поэтому их потребности меняются. Сравнить нужно и частоту дыхания, и его глубину.

1. В покое мышцы расходуют меньше кислорода, поэтому дыхание обычно спокойное и более редкое. Организм успевает получать необходимый кислород при меньшем объёме проходящего через лёгкие воздуха.
2. Во время бега мышцы расходуют кислород быстрее и образуют больше углекислого газа. Дыхание учащается, чтобы воздух чаще поступал к альвеолам и углекислый газ быстрее удалялся.
3. Дыхание часто становится не только более частым, но и более глубоким. Так за один вдох в лёгкие поступает больше воздуха, а изменение выраженности дыхания зависит от темпа бега и состояния человека.

Ответ: в покое дыхание обычно реже и спокойнее, а при беге — чаще и глубже. Причина в том, что работающим мышцам требуется больше кислорода и нужно быстрее выводить образующийся углекислый газ.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что газообмен происходит во всех дыхательных путях. Воздух действительно движется по носовой полости, трахее и бронхам, но основной обмен кислорода и углекислого газа идёт в альвеолах. Такое заблуждение возникает из-за смешения двух функций: проведения воздуха и обмена газами. Проверьте себя вопросом: где дыхательные пути соприкасаются с густой сетью капилляров?

Ошибка — путать вдох и выдох, считая, что при вдохе грудная клетка уменьшается. На самом деле при вдохе её объём увеличивается, воздух входит в лёгкие; при выдохе объём уменьшается, и воздух выходит. Путаница может возникнуть, если запоминать только направление движения воздуха. Проверка простая: вдох — расширение грудной клетки, выдох — её уменьшение.

Ошибка — называть лёгкие мышцами и говорить, что они сами сокращаются. Лёгкие не сокращаются самостоятельно, а их движение связано с работой диафрагмы и межрёберных мышц. Обычно ошибка появляется потому, что при дыхании грудь заметно поднимается и опускается. Чтобы проверить себя, назовите мышцы, меняющие объём грудной клетки, а не приписывайте это действие лёгким.

Ошибка — считать учащённое дыхание безусловным признаком хорошей тренированности. Частота дыхания зависит не только от подготовленности, но и от интенсивности нагрузки и состояния организма. Поэтому при тяжёлом беге дыхание может участиться у любого человека. Сравнивайте дыхание при одинаковой нагрузке и учитывайте обстоятельства, а не делайте вывод по одному признаку.

Связь с другими темами

Для понимания работы лёгких полезно знать строение клетки и роль крови. Кровь переносит кислород от лёгких к клеткам, а капилляры обеспечивают связь между кровью и тканями. Значение кислорода помогает понять, почему организму необходимо дыхание.

Эти знания пригодятся при изучении физической работоспособности и выносливости. Во время упражнений мышцы сильнее нуждаются в кислороде, поэтому меняется дыхание. Понимание этой связи помогает осмысленно следить за дыханием при занятиях физкультурой.

Знания о лёгких позволяют рассуждать о влиянии окружающей среды и привычек на здоровье. Загрязнённый воздух и курение вредят дыхательной системе, а физическая активность поддерживает работу организма. Поэтому забота о лёгких связана и с выбором условий для занятий, и с повседневным образом жизни.

Что запомнить

• Лёгкие — парный орган дыхания.
• Основной газообмен происходит в альвеолах.
• Кислород поступает из альвеол в кровь.
• Углекислый газ переходит из крови в альвеолы и удаляется при выдохе.
• Вдох обеспечивается увеличением объёма грудной клетки.
• При физической нагрузке дыхание становится чаще и глубже.
• Здоровью лёгких помогают физическая активность, чистый воздух и отказ от курения.