Кое животно има газообмен между атмосферните. Газообмен между алвеолите и кръвта. Състояние на кръвните газове. Газов състав на въздуха

Тестове

706-01. Гръбначните животни с трикамерно сърце, чието размножаване е тясно свързано с водата, се групират в клас
А) костни риби
Б) Бозайници
Б) Влечуги
Г) Земноводни

Отговор

706-02. Към кой клас принадлежат животните, чиято диаграма на сърдечната структура е показана на фигурата?

А) Насекоми
Б) Хрущялни риби
Б) Земноводни
Г) Птици

Отговор

706-03. Характеристиката, която отличава земноводните от рибите е
А) хладнокръвност
Б) структура на сърцето
Б) развитие във вода
Г) затворена кръвоносна система

Отговор

706-04. Земноводните се различават от рибите по това, че имат
А) мозък
Б) затворена кръвоносна система
Б) сдвоени бели дробове при възрастни
Г) сетивни органи

Отговор

706-05. Коя характеристика от изброените отличава повечето животни от клас Земноводни от бозайниците?

Б) външно оплождане
Б) полово размножаване
Г) използване на водната среда за местообитание

Отговор

706-06. В процеса на еволюция влечугите са придобили, за разлика от земноводните,
А) затворена кръвоносна система
Б) висока плодовитост
Б) голямо яйце с ембрионални мембрани
Г) трикамерно сърце

Отговор

706-07. Ако в процеса на еволюция животното е образувало сърцето, показано на фигурата, тогава дихателните органи на животното трябва да бъдат

А) белите дробове
Б) кожа
Б) белодробни торбички
Г) хриле

Отговор

706-08. При коя група животни размножаването не включва вода?
А) без череп (ланцети)
Б) костни риби
Б) земноводни
Г) влечуги

Отговор

706-09. При кои животни ембрионът се развива напълно в яйцето?
А) костни риби
Б) опашати земноводни
Б) безопашати земноводни
Г) влечуги

Отговор

706-10. Гръбначните животни с трикамерно сърце, чието размножаване не е свързано с вода, се групират в класа
А) костни риби
Б) Бозайници
Б) Влечуги
Г) Земноводни

Отговор

706-11. Гръбначните животни с нестабилна телесна температура, белодробно дишане, трикамерно сърце с непълна преграда във вентрикула се класифицират като
А) костни риби
Б) земноводни
Б) влечуги
Г) хрущялни риби

Отговор

706-12. Влечугите, за разлика от земноводните, са склонни
А) външно торене
Б) вътрешно оплождане
Б) развитие с образуване на ларва
Г) разделяне на тялото на глава, торс и опашка

Отговор

706-13. Кое от следните животни е студенокръвно?
А) бърз гущер
Б) Амурски тигър
Б) степна лисица
Г) обикновен вълк

Отговор

706-14. Кой клас включва животни, които имат суха кожа с рогови люспи и трикамерно сърце с непълна преграда?
А) Влечуги
Б) Бозайници
Б) Земноводни
Г) Птици

Отговор

706-15. Птиците се различават от влечугите по това, че имат
А) вътрешно оплождане
Б) централна нервна система
Б) два кръга на кръвообращението
Г) постоянна телесна температура

Отговор

706-15. Коя структурна характеристика е сходна при съвременните влечуги и птици?
А) кости, пълни с въздух
Б) суха кожа, лишена от жлези
Б) каудална област в гръбначния стълб
Г) малки зъби в челюстите

Отговор

706-16. При кое животно обменът на газ между атмосферния въздух и кръвта се осъществява през кожата?
А) косатка
Б) тритон
Б) крокодил
Г) розова сьомга

Отговор

706-17. Коя група животни има сърце, състоящо се от две камери?
Риба
Б) земноводни
Б) влечуги
Г) бозайници

Отговор

706-18. Развитието на бебето в матката става при
А) хищни птици
Б) влечуги
Б) земноводни
Г) бозайници

Отговор

706-19. За представителите на кой клас хордови е характерно кожно дишане?
А) Земноводни
Б) Влечуги
Б) Птици
Г) Бозайници

Отговор

706-20. Знакът на класа земноводни е
А) хитиново покритие
Б) гола кожа
Б) живо раждане
Г) сдвоени крайници

Отговор

706-21. По какви характеристики представителите на клас Земноводни се различават от другите гръбначни?
А) гръбначен стълб и свободни крайници
Б) белодробно дишане и наличие на клоака
Б) оголена лигавица и външно оплождане
Г) затворена кръвоносна система и двукамерно сърце

Отговор

706-22. Кой признак от изброените отличава животните от клас Влечуги от животните от клас Бозайници?
А) затворена кръвоносна система
Б) нестабилна телесна температура
В) развитие без трансформация
Г) използване на земно-въздушната среда за местообитание

ЛЕКЦИЯ № 15. Физиология на дишането.

1.

2. Външно дишане (белодробна вентилация).

3.

4. Транспорт на газове (O2, CO2) по кръвен път.

5. Обмен на газове между кръвта и тъканната течност. Тъканно дишане.

6. Регулиране на дишането.

1. Същността на дишането. Дихателната система.

Дишането е физиологична функция, която осигурява газообмена между тялото и външната среда, а съвкупността от органи, участващи в газообмена, е дихателната система.

Еволюция на дихателната система.

1.В едноклетъчните организмидишането става през повърхността (мембраната) на клетката.

2.При нисшите многоклетъчни животниобменът на газ се извършва през цялата повърхност на външните и вътрешните (чревни) клетки на тялото.

3.При насекомитялото е покрито с кутикула и поради това се появяват специални дихателни тръби (трахеи), които проникват в цялото тяло.

4.В рибаДихателните органи са хриле - многобройни листа с капиляри.

5.При земноводнитепоявяват се въздушни мехурчета (бели дробове), в които въздухът се обновява с помощта на дихателни движения. Въпреки това, основният обмен на газове се извършва през повърхността на кожата и представлява 2/3 от общия обем.

6.При влечуги, птици и бозайницибелите дробове вече са добре развити, а кожата се превръща в защитно покритие и газообменът през нея не надвишава 1%. При коне с висока физическа активност дишането през кожата се увеличава до 8%.

Дихателната система.

Дихателният апарат на бозайниците е набор от органи, които изпълняват въздухопроводна и газообменна функция.

Горни дихателни пътища: носна кухина, уста, назофаринкс, ларинкс.

Долни дихателни пътища: трахея, бронхи, бронхиоли.

Газообменна функцияизвършва се от дихателна пореста тъкан – белодробен паренхим. Структурата на тази тъкан включва белодробни везикули - алвеоли.

стената на дихателните пътища има хрущялен скелети луменът им никога не намалява. Лигавицата на дихателната тръба е обвита ресничест епител с реснички.Трахея преди входа на белите дробове дихотомносе разделя на два главни бронха (ляв и десен), които допълнително се разделят и образуват бронхиално дърво.Делението завършва с finite (терминални) бронхиоли (диаметър до 0,5-0,7 mm).

Бели дробоверазположени в гръдната кухина и имат формата на пресечен конус. Основата на белия дроб е обърната назад и е в съседство с диафрагмата. Външната част на белите дробове е покрита със серозна мембрана - висцерална плевра. Париетална плевра (кост)очертава гръдната кухина и се слива плътно с ребрената стена. Между тези слоеве на плеврата има пространство, подобно на цепка (5-10 микрона) - плеврална кухинаизпълнен със серозна течност. Пространството между десния и левия бял дроб се нарича медиастинум.Тук се намират сърцето, трахеята, кръвоносните съдове и нервите. Белите дробове са разделени на лобове, сегменти и лобули. Степента на тежест на това разделение варира при различните животни.

Морфологичната и функционална единица на белия дроб е ацинус (лат. acinus - гроздови зрънца).Ацинус включва дихателни (респираторни) бронхиоли и алвеоларни канали,кой край алвеоларни торбички.Един ацинус съдържа 400-600 алвеоли; 12-20 ацинуса образуват белодробния лоб.

Алвеоли –Това са везикули, чиято вътрешна повърхност е облицована с еднослоен плосък епител. Сред епителните клетки има : алвеолоцити от 1-ви ред,които заедно с ендотела на белодробните капиляри образуват въздушно-кръвна бариераИ алвеоцити от 2-ри редизпълняват секреторна функция, като отделят биологично активното вещество сърфактан. Сърфактан (фосфолипопротеини - повърхностно активно вещество)очертава вътрешната повърхност на алвеолите, увеличава повърхностното напрежение и предпазва алвеолите от колапс.

Функции на дихателните пътища.

Въздушни пътища(в тях се задържа до 30% от вдишания въздух) не участват в газообмена и се т.нар. "вредно" пространство.Въпреки това, горните и долните дихателни пътища играят голяма роля в живота на тялото.

Тук вдишаният въздух се затопля, овлажнява и пречиства.Това е възможно благодарение на добре развитата лигавица на дихателните пътища, която е обилно васкуларизиран,съдържа чашковидни клетки, лигавични жлези и голям брой реснички на ресничестия епител. Освен това има рецептори за обонятелния анализатор, рецептори за защитните рефлекси на кашлица, кихане, смъркане и дразнещи (дразнещи) рецептори. Те се намират в бронхиолите и реагират на прахови частици, слуз и разяждащи изпарения. Когато дразнещите рецептори са раздразнени, се появява усещане за парене, болезненост, появява се кашлица и дишането се ускорява.

Обменът на газ между тялото и външната среда се осигурява от набор от строго координирани процеси, включени в дихателната структура на висшите животни.

2. Външно дишане (белодробна вентилация) постоянен процес на актуализиране на газовия състав на алвеоларния въздух, който се извършва, когато вдишване и издишване.

Белодробната тъкан няма активни мускулни елементи и поради това нейното увеличаване или намаляване на обема става пасивно в синхрон с движенията на гръдния кош (вдишване, издишване). Това се дължи отрицателно вътреплеврално налягане(под атмосферното: при вдишване с 15-30 mm Hg. Изкуство.,при издишване с 4-6 mm Hg. Изкуство.)в херметически затворена гръдна кухина.

Механизмът на външното дишане.

Актът на вдишване (лат. вдъхновение - вдъхновение)извършва се чрез увеличаване на обема на гръдния кош. В това участват инспираторните мускули (дишащи): външни междуребрени мускули и диафрагма.По време на принудително дишане се активират следните мускули: levator ребра, scalene supracostalis, serratus dorsalis.Обемът на гръдния кош се увеличава в три посоки - вертикална, сагитална (предно-задна) и фронтална.

Актът на издишване (лат. expiration - изтичане)в състояние на физиологична почивка има предимно пасивен характер. Веднага след като мускулите на вдишването се отпуснат, гръдният кош, поради своята тежест и еластичността на крайбрежните хрущяли, се връща в първоначалното си положение. Диафрагмата се отпуска и нейният купол отново става изпъкнал.

По време на принудително дишане актът на издишване се улеснява от експираторните мускули: вътрешни интеркостални, външни и вътрешни коси, напречни и прави коремни мускули и гръбначен издишващ зъбец.

Видове дишане.

В зависимост от трансформацията на определени мускули, участващи в дихателните движения, има три вида дишане:

1 - торакален (ребрен) тип дишанеизвършва се чрез свиване на външните междуребрени мускули и мускулите на гръдния пояс;

2 – коремен (диафрагмен) тип дишане– преобладават съкращенията на диафрагмата и коремните мускули;

3 – смесен (косто-абдоминален) тип дишаненай-често при селскостопанските животни.

При различни заболявания типът на дишането може да се промени. При заболяванията на гръдните органи преобладава диафрагменият тип дишане, а при заболяванията на коремните органи преобладава ребреният тип дишане.

Честота на дишане.

Дихателната честота се отнася до броя на дихателните цикли (вдишване-издишване) в минута.

Кон 8 - 12 Куче 10 - 30

Крупа рог. говеда 10 - 30 Зайци 50 - 60

Овце 8 - 20 Пилета 20 - 40

Прасе 8 - 18 Патици 50 - 75

Лице 10 - 18 Мишка 200

Моля, обърнете внимание, че таблицата показва средни стойности. Честотата на дихателните движения зависи от вида на животното, породата, продуктивността, функционалното състояние, времето на деня, възрастта, температурата на околната среда и др.

Белодробни обеми.

Има разлика между общ и витален белодробен капацитет. Жизненият капацитет на белите дробове (VC) се състои от три обема:дихателни и резервни обеми на вдишване и издишване.

1.Дихателен обем- това е обемът въздух, който може да се вдиша и издиша спокойно, без усилие.

2.Инспираторен резервен обем –Това е въздухът, който може да се вдиша допълнително след спокойно вдишване.

3.Експираторен резервен обем- това е обемът въздух, който може да се издиша възможно най-много след тихо издишване.

След пълно, максимално дълбоко издишване в белите дробове остава малко въздух – остатъчен обем.Сумата от обема на жизнената течност и остатъчния въздух е общ белодробен капацитет.

Сумата от остатъчния обем въздух и експираторния резервен обем се нарича алвеоларен въздух (функционален остатъчен капацитет).

Белодробни обеми (в литри).

Конен човек

1. Дихателна V 5-6 0,5

2. Резервно V вдишване 12 1.5

3. Резервно V издишване 12 1.5

4. Остатък V 10 1

вентилация- Това е обновяването на газовия състав на алвеоларния въздух при вдишване и издишване. Когато оценявате интензивността на белодробната вентилация, използвайте минутен обем на дишане(количеството въздух, преминаващо през белите дробове за 1 минута), което зависи от дълбочината и честотата на дихателните движения.

Дихателният обем на коня в покой 5-6 литра , дихателна честота 12 дихателни движения за 1 минута.

Следователно: 5 л.*12=60 литриминутен обем на дишане. за лека работа е равно на 150-200 литра,по време на тежка работа 400-500 литра.

По време на дишането отделните части на белите дробове не се вентилират всички и с различна интензивност. Затова изчисляват коефициент на алвеоларна вентилация е отношението на вдишания въздух към алвеоларния обем.Трябва да се има предвид, че когато конят вдишва 5 литра, 30% от въздуха остава в „вредното пространство“ на дихателните пътища.

Така до алвеолите достигат 3,5 литра вдишан въздух (70% от 5 литра дихателен обем). Следователно коефициентът на алвеоларна вентилация е 3,5 l.:22 l. или 1:6. Тоест при всяко тихо вдишване 1/6 от алвеолите се вентилират.

3. Дифузия на газове (обмен на газове между алвеоларен въздух и кръв в капилярите на белодробната циркулация).

Обменът на газ в белите дробове се осъществява в резултат на дифузиявъглероден диоксид (CO 2) от кръвта в алвеолите на белия дроб и кислород (O 2) от алвеолите във венозната кръв на капилярите на белодробната циркулация. Изчислено е, че около 5% от кислорода във вдишания въздух остава в тялото, а около 4% от въглеродния диоксид се освобождава от тялото. Азотът не участва в газообмена.

Движението на газовете се определя чисто физични закони (осмоза и дифузия),работещи в система газ-течност, разделени от полупропусклива мембрана. Тези закони се основават на разликата в парциалното налягане или градиента на парциалното налягане на газовете.

Парциално налягане (лат. partialis - частичен)е налягането на един газ, включен в газовата смес.

Дифузията на газовете възниква от зона с по-високо налягане към област с по-ниско налягане.

Парциално налягане на кислорода в алвеоларния въздух 102 ммrt. Чл., въглероден диоксид 40 mm Hg. Изкуство.Напрежение във венозната кръв на капилярите на белите дробове O2 =40 mm Hg. Чл., CO2=46 mm Hg. Изкуство.

Така разликата в парциалното налягане е:

кислород (O2) 102 – 40 = 62 mm Hg. Изкуство.;

въглероден двуокис (CO2) 46 – 40 = 6 mm Hg. Изкуство.

Кислородът бързо навлиза през белодробните мембрани и напълно се свързва с хемоглобина и кръвта става артериална. Въглеродният диоксид, въпреки малката разлика в парциалното налягане, има по-висока скорост на дифузия (25 пъти)от венозна кръв в алвеолите на белия дроб.

4. Транспорт на газове (O 2, CO 2) чрез кръв.

Кислородът, преминавайки от алвеолите в кръвта, е в две форми - около 3% разтворен в плазмаи около 97% от червените кръвни клетки, комбинирани с хемоглобин (оксихемоглобин).Насищането на кръвта с кислород се нарича оксигенация.

В една молекула хемоглобин има 4 атома желязо, следователно 1 молекула хемоглобин може да свърже 4 молекули кислород.

NNb+ 4О 2 ↔ ННb(O 2) 4

Оксихемоглобин (HHb (O 2) 4) - проявява свойството слаба, лесно дисоциираща киселина.

Количеството кислород в 100 mm кръв, когато хемоглобинът е напълно превърнат в оксихемоглобин, се нарича кислороден капацитет на кръвта.Установено е, че средно 1 g хемоглобин може да се свърже 1,34 ммкислород.Познавайки концентрацията на хемоглобина в кръвта, и тя е средна 15 гр. / 100 мл,Можете да изчислите кислородния капацитет на кръвта.

15 * 1,34 = 20,4 об.% (обемни проценти).

Транспорт на въглероден диоксид в кръвта.

Транспортирането на въглероден диоксид в кръвта е сложен процес, който включва червени кръвни клетки (хемоглобин, ензим карбоанхидраза) и кръвни буферни системи.

Въглеродният диоксид се намира в кръвта в три форми: 5% - във физически разтворена форма; 10% - под формата на карбохемоглобин; 85% - под формата на калиеви бикарбонати в еритроцитите и натриеви бикарбонати в плазмата.

CO 2, влизащ в кръвната плазма от тъканта, веднага дифундира в червените кръвни клетки, където протича реакция на хидратация с образуването на въглена киселина (H 2 CO 3) и нейната дисоциация. И двете реакции се катализират от ензима карбоанхидраза,който се съдържа в червените кръвни клетки.

H 2 O + CO 2 → H 2 CO 3

карбоанхидраза

↓

H 2 CO 3 → H + + HCO 3 -

Тъй като концентрацията на бикарбонатните йони се увеличава (NSO 3 -)в червените кръвни клетки една част от тях дифундира в кръвната плазма и се свързва с буферни системи, образувайки натриев бикарбонат (NaHC03).Другата част от HCO 3 остава в червените кръвни клетки и се комбинира с хемоглобин (карбохемоглобин) а с калиеви катиони - калиев бикарбонат (KHCO 3).

В капилярите на алвеолите хемоглобинът се свързва с кислород (оксихемоглобин) - това е по-силна киселина, която измества въглеродната киселина от всички съединения. Под въздействието на карбоанхидразата настъпва неговата дехидратация.

H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2

По този начин въглеродният диоксид, разтворен и освободен по време на дисоциацията на карбохемоглобина, дифундира в алвеоларния въздух.

5. Обмен на газове между кръвта и тъканната течност. Тъканно дишане.

Обменът на газове между кръвта и тъканите се извършва по същия начин поради разликата в парциалното налягане на газовете (според законите на осмозата и дифузията).Артериалната кръв, влизаща тук, е наситена с кислород, нейното напрежение е 100 ммrt. Изкуство.В тъканната течност напрежението на кислорода е 20 - 40 mm Hg. Изкуство.,а в клетките нивото му спада до 0.

Съответно: O 2 100 – 40 = 60 mm Hg. Изкуство.

60 – 0 = 60 mm Hg. Изкуство.

Следователно оксихемоглобинът извлича кислород, който бързо преминава в тъканната течност и след това в тъканните клетки.

Тъканно дишане е процес на биологично окисление в клетките и тъканите.Кислородът, влизащ в тъканта, се влияе от окисляването на мазнини, въглехидрати и протеини. Освободената в този случай енергия се натрупва във формата макроергични връзки – АТФ.В допълнение към окислителното фосфорилиране се използва и кислород по време на микрозомално окисление - в микрозомите на ендоплазмения ретикулум на клетките. В този случай крайните продукти на окислителните реакции стават вода и въглероден диоксид.

Въглеродният диоксид, разтваряйки се в тъканната течност, създава напрежение там 60-70 mm Hg. Изкуство.,което е по-високо отколкото в кръвта (40 mmHg).

CO 2 70 - 40 = 30 mm Hg. Изкуство.

По този начин високият градиент на напрежението на кислорода и разликата в парциалното налягане на въглеродния диоксид в тъканната течност и кръвта причиняват неговата дифузия от тъканната течност в кръвта.

6. Регулиране на дишането.

Дихателен център -това е набор от неврони, разположени във всички части на централната нервна система и участващи в регулацията на дишането.

Основната част от „ядрото“ на дихателния център на Миславскиразположен в продълговатия мозък, в областта на ретикуларната формация на дъното на четвъртия мозъчен вентрикул. Сред невроните на този център има строга специализация (разпределение на функциите). Някои неврони регулират акта на вдишване, други - акта на издишване.

Булбарни дихателни пътища tra има уникална функция – автоматичен,който продължава дори и при пълната му деаферентация (след прекратяване на влиянието от различни рецептори и нерви).

В района мостразположен "пневмотаксичен център".Той няма автоматизъм, но влияе върху активността на невроните на дихателния център на Миславски, като последователно стимулира активността на невроните за акта на вдишване и издишване.

Нервните импулси преминават от дихателния център към моторните неврони ядра на тораковентралния нерв(3-4 шиен прешлен - центърът на диафрагмалните мускули) и към двигателните неврони, разположени в страничните рога на гръдния кош на гръбначния мозък(инервира външната и вътрешната междуребрена мускулатура).

В белите дробове (между гладката мускулатура на дихателните пътища и около капилярите на белодробната циркулация) има три групи рецептори: раздувания и колапси, дразнител, юкстакапиларен.Информацията от тези рецептори за състоянието на белите дробове (разтягане, свиване), напълването им с въздух, навлизането на дразнители в дихателните пътища (газ, прах), промените в кръвното налягане в белодробните съдове, преминава през аферентните нерви до дихателния център. Това засяга честотата и дълбочината на дихателните движения, проявата на защитни рефлекси на кашлица и кихане.

Голямо значение в регулацията на дишането имат хуморални фактори.Съдовите съдове реагират на промени в газовия състав на кръвта рефлексогенни зони на каротидния синус, аортата и продълговатия мозък.

Увеличаването на концентрацията на въглероден диоксид в кръвта води до стимулиране на дихателния център.В резултат на това дишането става по-бързо - диспнея (недостиг на въздух).Намалените нива на въглероден диоксид в кръвта забавят ритъма на дишане - апнея.

Физиология на дишането 1.

1. Същността на дишането. Механизмът на вдишване и издишване.

2. Появата на отрицателно налягане в перипулмоналното пространство. Пневмоторакс, ателектаза.

3. Видове дишане.

4. Жизнен капацитет на белите дробове и тяхната вентилация.

н 1. Същността на дишането. Механизмът на вдишване и издишване.

n Съвкупността от процеси, които осигуряват обмена на кислород и въглероден диоксид между външната среда и тъканите на тялото, се нарича дишане , а наборът от органи, които осигуряват дишането е дихателната система.

н Видове дишане:

n Клетъчен – при едноклетъчните организми по цялата повърхност на клетката.

n Кожни – при многоклетъчните организми (червеи) по цялата повърхност на тялото.

n Трахеален - при насекомите чрез специални трахеи, минаващи по страничната повърхност на тялото.

n Хриле - при рибите през хрилете.

n Белодробна – при земноводните през белите дробове.

n При бозайниците чрез специализирани дихателни органи: назофаринкс, ларинкс, трахея, бронхи, бели дробове, а също гръдния кош, диафрагмата и мускулната група: инспиратори и експиратори.

n Бели дробове (0,6-1,4% от телесното тегло) - сдвоени органи, имат дялове (вдясно - 3, вляво - 2), разделени на лобули (всеки с 12-20 ацини), бронхите се разклоняват в бронхиоли, завършващи с алвеоли .

n Морфологична и функционална единица на белия дроб - ацини (лат. acinus - гроздови зрънца)- разклоняване на дихателните бронхиоли в алвеоларни канали, завършващи с 400-600 алвеоларни торбички.

n Алвеолите са пълни с въздух и не колабират поради наличието на повърхностноактивни вещества по стените им - повърхностноактивни вещества (фосфолипопротеини или липополизахариди).

н Етапи на дишане:

н а) белодробна вентилация - газообмен между белите дробове и външната среда;

n б) обмен на газове в белите дробове между алвеоларния въздух и капилярите на белодробната циркулация;

n в) транспорт на O2 и CO2 по кръвен път;

n г) обмен на газове между кръвта на капилярите на системното кръвообращение и тъканната течност;

n д) вътреклетъчното дишане е многоетапен ензимен процес на окисляване на субстрати в клетките.

n Основният физичен процес, който осигурява движението на O2 от външната среда към клетките и CO2 в обратна посока е дифузия , т.е. движението на газ като разтворено вещество по градиенти на концентрация.

н Вдишване - вдъхновение .

n Движението на въздух към и от белите дробове в околната среда се причинява от промени в налягането в белите дробове. Когато белите дробове се разширят, налягането в тях става под атмосферното (с 5-8 mm Hg) и въздухът се засмуква в белите дробове. Самите бели дробове нямат мускулна тъкан. Промяната в обема на белия дроб зависи от промяната в обема на гръдния кош, т.е. белите дробове пасивно следват промените в гръдния кош. При вдишване гръдният кош се разширява във вертикална, сагитална и фронтална посока. Когато инспираторните мускули (инспиратори) - външните междуребрени мускули и диафрагмата - се свиват, ребрата се издигат нагоре и гръдният кош се разширява. Диафрагмата придобива форма на конус. Всичко това помага за намаляване на налягането в белите дробове и засмукване на въздух. Дебелината на алвеолите е малка, така че газовете лесно дифундират през стената на алвеолите.

н Издишване - издишване .

n При издишване инспираторните мускули се отпускат и гръдният кош, поради своята тежест и еластичност на ребрените хрущяли, се връща в първоначалното си положение. Диафрагмата се отпуска и придобива куполообразна форма. Така в покой издишването става пасивно, поради края на вдишването.

n При форсирано дишане издишването става активно - усилва се от свиването на експираторните мускули (издишвачи) - вътрешни междуребрени мускули, коремни мускули - външен и вътрешен наклонен, напречен и прав коремен, гръбначен назъбен издишвач. Налягането в коремната кухина се увеличава, което избутва диафрагмата в гръдната кухина, ребрата се спускат и се приближават едно до друго, което намалява обема на гръдния кош.

n При колапс на белите дробове въздухът се изтласква, налягането в тях става по-високо от атмосферното (с 3-4 mm Hg).

н 2. Появата на отрицателно налягане в перипулмоналното пространство. Пневмоторакс, ателектаза

n Белите дробове в гръдния кош са разделени от плеврални слоеве: висцерален - в съседство с белите дробове, париетален - облицоващ гръдния кош отвътре. Между листата е плевралната кухина. Изпълнен е с плеврална течност. Налягането в плевралната кухина винаги е с 4-10 mm Hg по-ниско от атмосферното. Изкуство. (в белите дробове 760 mm Hg). Това се дължи на: 1) по-бърз растеж на гръдния кош в сравнение с белите дробове в постнаталната онтогенеза; 2) еластична тяга(еластично напрежение) на белите дробове, т.е. сила, противодействаща на разтягането им от въздуха. Плевралната кухина е изолирана от околната среда.

n Когато въздухът навлезе в плевралната кухина (напр. при нараняване), налягането в плевралната кухина се изравнява с атмосферното налягане - пневмоторакс , докато белият дроб колабира - ателектаза и дишането може да спре.

n Отрицателното налягане на плевралната кухина се формира при раждането. При първото вдишване гръдният кош се разширява, белите дробове се разширяват, тъй като са херметически разделени - образува се отрицателно налягане в плевралната кухина. При плода белите дробове са в колабирано състояние, гръдният кош е сплескан, главата на ребрата е извън гленоидната ямка. При раждането въглеродният диоксид се натрупва в кръвта на плода, което стимулира дихателния център. Оттук идват импулси към инспираторните мускули, които се свиват, главите на ребрата влизат в ставните ямки. Гърдите се увеличават по обем, белите дробове се разширяват.

n Връзката между обема на гръдния кош и обема на белите дробове по време на дишане обикновено се илюстрира с помощта на физически Модели Donders:

n 1. Стъклен капак,

n 2. Отгоре има щепсел с дупка,

n 3. Дъно – еластично фолио с халка,

n 4. Вътре в капачката има бели дробове на заек.

n Когато обемът вътре в капачката се увеличи поради разтягане на еластичния филм, налягането в кухината на капачката намалява, въздухът навлиза в белите дробове през отвора в тапата, те се разширяват и обратно.

н 3. Видове дишане.

н 1. Гръден или ребрен – промяната в обема на гръдния кош се дължи главно на междуребрените мускули (експиратори и инспиратори). Характерно за кучета и жени.

н 2. Коремна или диафрагмална – промяната в обема на гърдите се дължи главно на диафрагмата и коремните мускули. Характерно за мъжете.

н 3. Смесен или торакоабдоминален – промените в обема на гръдния кош настъпват еднакво със свиването на междуребрените мускули, диафрагмата и коремните мускули. Характерни за селскостопанските животни.

n Видовете дишане имат диагностично значение: ако органите на коремната или гръдната кухина са увредени, те се променят.

н 4. Жизнен капацитет на белите дробове и тяхната вентилация.

н Жизнен капацитет на белите дробове (VC) се състои от 3 обема въздух, влизащ и излизащ от белите дробове по време на дишане:

н 1. дихателна - обем на въздуха при тихо вдишване и издишване. За малки животни (кучета, дребни животни) - 0,3-0,5 л, за големи животни (говеда, коне) - 5-6 л.

н 2. Допълнителен или резервен инспираторен обем– обемът въздух, който навлиза в белите дробове по време на максимално вдишване след тихо вдишване. 0,5-1 и 5-15л.

н 3. Експираторен резервен обем– обемът на въздуха при максимално издишване след тихо издишване. 0,5-1 и 5-15л.

n Жизненият капацитет се определя чрез измерване на обема на максимално издишване след предишното максимално вдишване с помощта на спирометрия. При животни се определя чрез вдишване на газова смес с високо съдържание на въглероден диоксид.

н Остатъчен обем - обемът въздух, който остава в белите дробове дори след максимално издишване.

н Въздух от „вредно“ или „мъртво“ пространство - обемът на въздуха, който не участва в газообмена и се намира в горната част на дихателния апарат - носната кухина, фаринкса, трахеята (20-30%).

н Значението на „вредното“ пространство:

n 1) въздухът се затопля (обилно кръвоснабдяване), което предотвратява хипотермия на белите дробове;

n 2) въздухът се пречиства и овлажнява (алвеоларни макрофаги, много лигавични жлези);

n 3) когато ресничките на ресничестия епител са раздразнени, възниква кихане - рефлексно отстраняване на вредни вещества;

n 4) рецептори на обонятелния анализатор („обонятелен лабиринт“);

n 5) регулиране на обема на вдишвания въздух.

n Процесът на актуализиране на газовия състав на алвеоларния въздух по време на вдишване и издишване – вентилация .

n Интензивността на вентилацията се определя от дълбочината на вдишването и честотата на дихателните движения.

н Дълбочина на вдишване определя се от амплитудата на движенията на гръдния кош, както и чрез измерване на белодробните обеми.

н Дихателна честота преброени по броя на екскурзиите на гърдите за определен период от време (4-5 пъти по-малко от пулса).

n Кон (за минута) – 8-16; Говеда – 12-25; МРС – 12-16; прасе – 10-18; куче – 14-24; заек – 15-30; козина - 18-40.

н Минутен обем на дишане е произведението на дихателния обем на въздуха и дихателната честота за минута.

n Пример: кон: 5 l x 8 = 40 l

н Методи за изследване на дишането:

n 1. Пневмография– регистриране на дихателните движения с помощта на пневмограф.

n 2. Спирометрия– измерване на дихателни обеми с помощта на спиромери.

Лекция 25.

Физиология на дишането 2.

1. Газообмен между алвеолите и кръвта. Състояние на кръвните газове.

2. Пренос на газове и обуславящи го фактори. Тъканно дишане.

3. Белодробни функции, несвързани с газообмена.

4. Регулиране на дишането, дихателния център и неговите свойства.

5. Особености на дишането при птиците.

Газообмен между алвеолите и кръвта. Състояние на кръвните газове.

В алвеолите на белите дробове O2 и CO2 се обменят между въздуха и кръвта на капилярите на белодробната циркулация.

Издишаният въздух съдържа повече O2 и по-малко CO2 от алвеоларния въздух, т.к въздухът на вредното пространство се смесва с него (7:1).

Степента на дифузия на газ между алвеолите и кръвта се определя от чисто физически закони, действащи в системата газ-течност, разделена от полупропусклива мембрана.

Основният фактор, определящ дифузията на газовете от въздушните алвеоли в кръвта и от кръвта в алвеолите, е разликата в парциалното налягане, или градиент на парциално налягане. Дифузията възниква от зона с по-високо парциално налягане към област с по-ниско налягане.

Газов състав на въздуха

Парциално налягане(лат. частично – частично) - това е налягането на газ в смес от газове, което той би упражнил при същата температура, заемайки целия обем

P = RA x a/100,

където P е парциалното налягане на газа, PA е атмосферното налягане и е обемът газ, включен в сместа в %, 100 –%.

P O2 вдишване = 760 x 21 / 100 = 159,5 mm Hg. Изкуство.

P CO2 вдишване. = 760 x 0,03 / 100 = 0,23 mm Hg. Изкуство.

P N2 вдишване. = 760 x 79 / 100 = 600,7 mm Hg. Изкуство.

Равенство P O2 или P CO2 никога не възниква във взаимодействащи среди. В белите дробове има постоянен поток от свеж въздух поради дихателните движения на гръдния кош, докато в тъканите разликата в газовото напрежение се поддържа от окислителни процеси.

Разликата между парциалното налягане на O2 в алвеоларния въздух и венозната кръв на белите дробове е: 100 - 40 = 60 mmHg, което предизвиква дифузия на O2 в кръвта. Когато разликата в напрежението на O2 е 1 mmHg. Изкуство. При една крава в кръвта преминават 100-200 ml O2 на минута. Средната нужда на животно от O2 в покой е 2000 ml за 1 min. Разлики в налягането от 60 ml Hg. Изкуство. повече от достатъчно, за да насити кръвта с O2 както в покой, така и по време на тренировка.

60 mmHg x 100-200 ml = 6000-12000 ml O2 на минута

Какво е обмен на газ? Почти никое живо същество не може без него. Газообменът в белите дробове и тъканите, както и в кръвта, спомага за снабдяването на клетките с хранителни вещества. Благодарение на него получаваме енергия и жизненост.

Какво е обмен на газ?

Живите организми се нуждаят от въздух, за да съществуват. Това е смес от много газове, основните дялове на които са кислород и азот. И двата газа са основни компоненти за осигуряване на нормалното функциониране на организмите.

По време на еволюцията различните видове са развили свои собствени адаптации за получаването им: някои са развили бели дробове, други имат хриле, а трети използват само кожата. С помощта на тези органи се извършва обмен на газ.

Какво е обмен на газ? Това е процес на взаимодействие между външната среда и живите клетки, при който се обменят кислород и въглероден диоксид. По време на дишането кислородът навлиза в тялото заедно с въздуха. Насищайки всички клетки и тъкани, той участва в окислителна реакция, превръщайки се във въглероден диоксид, който се отделя от тялото заедно с други метаболитни продукти.

Газообмен в белите дробове

Всеки ден вдишваме повече от 12 килограма въздух. За това ни помагат белите дробове. Те са най-обемистият орган, способен да поеме до 3 литра въздух при едно пълно дълбоко вдишване. Обменът на газ в белите дробове се осъществява с помощта на алвеоли - множество мехурчета, които са преплетени с кръвоносни съдове.

Въздухът навлиза в тях през горните дихателни пътища, преминавайки през трахеята и бронхите. Капилярите, свързани с алвеолите, поемат въздух и го разпределят в кръвоносната система. В същото време те отделят въглероден диоксид към алвеолите, който напуска тялото заедно с издишването.

Процесът на обмен между алвеолите и кръвоносните съдове се нарича двустранна дифузия. Това се случва само за няколко секунди и се извършва поради разликата в налягането. Наситеният с кислород атмосферен въздух има повече кислород, така че се втурва към капилярите. Въглеродният диоксид има по-малко налягане, поради което се изтласква в алвеолите.

Тираж

Без кръвоносната система газообменът в белите дробове и тъканите би бил невъзможен. Нашето тяло е пронизано от много кръвоносни съдове с различна дължина и диаметър. Те са представени от артерии, вени, капиляри, венули и др. Кръвта циркулира непрекъснато в съдовете, улеснявайки обмена на газове и вещества.

Обменът на газ в кръвта се осъществява чрез два кръга на кръвообращението. При дишане въздухът започва да се движи в голям кръг. Пренася се в кръвта, като се свързва със специален протеин, наречен хемоглобин, който се намира в червените кръвни клетки.

От алвеолите въздухът навлиза в капилярите и след това в артериите, насочвайки се право към сърцето. В тялото ни той играе ролята на мощна помпа, изпомпваща наситена с кислород кръв към тъканите и клетките. Те от своя страна освобождават кръв, пълна с въглероден диоксид, изпращайки я през венули и вени обратно към сърцето.

Преминавайки през дясното предсърдие, венозната кръв завършва голям кръг. Тя започва в дясната камера.Кръвта се изпомпва през нея в. Тя се движи през артериите, артериолите и капилярите, където обменя въздух с алвеолите, за да започне цикъла отново.

Обмен в тъканите

И така, знаем какво представлява обменът на газ между белите дробове и кръвта. И двете системи транспортират и обменят газове. Но ключовата роля принадлежи на тъканите. В тях протичат основните процеси, които изменят химичния състав на въздуха.

Насища клетките с кислород, което предизвиква поредица от редокс реакции в тях. В биологията те се наричат ​​цикъл на Кребс. За тяхното изпълнение са необходими ензими, които също идват с кръвта.

В процеса се образуват лимонена, оцетна и други киселини, продукти за окисляване на мазнини, аминокиселини и глюкоза. Това е един от най-важните етапи, които съпътстват газообмена в тъканите. По време на протичането му се освобождава енергията, необходима за функционирането на всички органи и системи на тялото.

Кислородът се използва активно за осъществяване на реакцията. Постепенно се окислява, превръщайки се във въглероден диоксид - CO 2, който се освобождава от клетките и тъканите в кръвта, след това в белите дробове и атмосферата.

Газообмен при животните

Структурата на тялото и органните системи на много животни варира значително. Бозайниците са най-сходни с хората. Малките животни, като планариите, нямат сложни метаболитни системи. Те използват външното си покритие, за да дишат.

Земноводните използват кожата, устата и белите си дробове, за да дишат. При повечето животни, които живеят във вода, обменът на газ се извършва с помощта на хрилете. Те представляват тънки пластини, свързани с капиляри и пренасят кислород от водата в тях.

Членестоногите, като многоножки, мокрици, паяци и насекоми, нямат бели дробове. Те имат трахеи по цялата повърхност на тялото си, които насочват въздуха директно към клетките. Тази система им позволява да се движат бързо, без да изпитват задух и умора, тъй като процесът на образуване на енергия протича по-бързо.

Обмен на газове в растенията

За разлика от животните, газообменът в тъканите на растенията включва консумация както на кислород, така и на въглероден диоксид. Те консумират кислород по време на дишането. Растенията нямат специални органи за това, така че въздухът навлиза в тях през всички части на тялото.

По правило листата имат най-голяма площ и основното количество въздух пада върху тях. Кислородът влиза в тях през малки отвори между клетките, наречени устица, преработва се и се отделя под формата на въглероден диоксид, както при животните.

Отличителна черта на растенията е способността им да фотосинтезират. Така те могат да преобразуват неорганичните компоненти в органични с помощта на светлина и ензими. По време на фотосинтезата въглеродният диоксид се абсорбира и се произвежда кислород, така че растенията са истински „фабрики“ за обогатяване на въздуха.

Особености

Газообменът е една от най-важните функции на всеки жив организъм. Осъществява се чрез дишане и кръвообращение, като насърчава освобождаването на енергия и метаболизма. Особеностите на газообмена са, че той не винаги протича по един и същи начин.

На първо място, невъзможно е без дишане, спирането му за 4 минути може да доведе до смущения във функционирането на мозъчните клетки. В резултат на това тялото умира. Има много заболявания, при които газообменът е нарушен. Тъканите не получават достатъчно кислород, което забавя тяхното развитие и функциониране.

Неравномерен газообмен се наблюдава и при здрави хора. Увеличава се значително при повишена мускулна работа. Само за шест минути той достига максимална мощност и се придържа към нея. С увеличаването на натоварването обаче количеството кислород може да започне да се увеличава, което също ще има неприятен ефект върху благосъстоянието на тялото.

Делът на участието на кожата в дишането на човека обаче е незначителен в сравнение с белите дробове, тъй като общата повърхност на тялото е по-малка от 2 m2 и не надвишава 3% от общата повърхност на белодробните алвеоли.

Основните компоненти на дихателната система са дихателните пътища, белите дробове и дихателните мускули, включително диафрагмата. Атмосферният въздух, влизащ в белите дробове на човека, е смес от газове - азот, кислород, въглероден диоксид и някои други (фиг. 2).

Ориз. 2. Средни стойности на парциалното налягане на газовете (mm Hg) в сухо

вдишания въздух, алвеолите, в издишания въздух и в кръвта по време на мускулна почивка (средната част на фигурата). Парциално налягане на газовете във венозната кръв, изтичаща от бъбреците и мускулите (долната част на фигурата)

Парциалното налягане на газ в смес от газове е налягането, което този газ би създал в отсъствието на други компоненти на сместа. Зависи от процента газ в сместа: колкото по-висок е, толкова по-високо е парциалното налягане на този газ. Парциалното налягане на кислорода* в алвеоларния въздух е 105 mm Hg. чл., а във венозна кръв – 40 mm Hg. чл., така че кислородът дифундира от алвеолите в кръвта. Почти целият кислород в кръвта е химически свързан с хемоглобина. Парциалното налягане на кислорода в тъканите е относително ниско, така че той дифундира от кръвоносните капиляри в тъканта, осигурявайки тъканно дишане и процеси на преобразуване на енергия.

Транспортирането на въглероден диоксид, един от крайните продукти на метаболизма, се извършва по подобен начин в обратна посока. Въглеродният диоксид се отделя от тялото през белите дробове. Азотът не се използва в тялото. Парциалното налягане на кислорода, въглеродния диоксид, азота в атмосферния въздух и на различни нива на схемата за транспортиране на кислород е представено на фиг. 2.

А– външен цилиндър, b– стъклен прозорец за четене, V– вътрешен цилиндър, Ж– въздушен цилиндър за балансиране на вътрешния цилиндър, д– вода

Благодарение на дифузията съставът на алвеоларния въздух непрекъснато се променя: концентрацията на кислород в него намалява и концентрацията на въглероден диоксид се увеличава. За да се поддържа дихателният процес, съставът на газовете в белите дробове трябва постоянно да се актуализира. Това се случва по време на вентилация на белите дробове, т.е. дишане в обичайния смисъл на думата. Когато вдишваме, обемът на белите дробове се увеличава и в тях навлиза въздух от атмосферата. В същото време алвеолите се разширяват. В покой около 500 ml въздух навлиза в белите дробове при всяко вдишване. Този обем въздух се нарича дихателен обем. Човешките бели дробове имат определен резерв от капацитет, който може да се използва при интензивно дишане. След спокойно вдишване човек може да вдиша около 1500 ml въздух. Този обем се нарича инспираторен резервен обем. След спокойно издишване можете, като полагате усилия, да издишате около 1500 ml въздух. Това експираторен резервен обем. Дихателният обем и резервните обеми на вдишване и издишване се събират до жизнен капацитет(VEL). В този случай той е равен на 3500 ml (500 + 1500 + 1500). За да измерите жизнения капацитет, поемете особено дълбоко въздух и след това издишайте колкото е възможно повече в тръбата на специално устройство - спирометър. Измерванията се извършват в изправено положение в покой (фиг. 3). Стойността на жизнения капацитет зависи от пола, възрастта, размера на тялото и физическата форма. Тази цифра варира в широки граници, средно 2,5–4 литра при жените и 3,5–5 литра при мъжете. В някои случаи при много високи хора, например баскетболисти, жизненият капацитет може да достигне 9 литра. Под въздействието на тренировка, например при извършване на специални дихателни упражнения, жизненият капацитет се увеличава (понякога дори с 30%).

Ориз. 4. Номограма на Милър за определяне на правилния жизнен капацитет на белите дробове

Жизненият капацитет може да се определи с помощта на номограмата на Miller (фиг. 4). За да направите това, трябва да намерите височината си на скалата и да я свържете с права линия с възрастта си (отделно за жени и мъже). Тази права линия ще пресече скалата на жизнения капацитет. Важен показател в изследванията на физическото представяне е минутен обем на дишане, или вентилация. Вентилацията е действителното количество въздух, което при различни условия преминава през белите дробове за 1 минута. В покой белодробната вентилация е 5–8 l/min.

Човек е в състояние да контролира дишането си. Можете да го отложите за известно време или да го засилите. Способността за увеличаване на дишането се измерва със стойността максимална белодробна вентилация(MLW). Тази стойност, подобно на жизнения капацитет, зависи от степента на развитие на дихателната мускулатура. При физическа работа белодробната вентилация се увеличава и достига 150–180 l/min. Колкото по-тежка е работата, толкова по-голяма е белодробната вентилация.

Еластичността на белия дроб до голяма степен зависи от силите на повърхностното напрежение на течността, намокряща вътрешната повърхност на алвеолите (s = 5 x 10–2 n/m). Самата природа се погрижи да улесни дишането и създаде вещества, които намаляват повърхностното напрежение. Те се синтезират от специални клетки, разположени в стените на алвеолите. Синтезът на тези повърхностноактивни вещества продължава през целия живот на човека.

В тези редки случаи, когато новороденото няма клетки, произвеждащи сърфактант в белите дробове, детето не може да поеме първата си глътка въздух самостоятелно и умира. Поради липсата или отсъствието на повърхностноактивни вещества в алвеолите около половин милион новородени по света умират всяка година, без да поемат първата си глътка въздух.

Въпреки това, някои животни, дишащи белите дробове, могат да се справят без повърхностноактивни вещества. На първо място, това се отнася за хладнокръвни животни - жаби, змии, крокодили. Тъй като тези животни не се нуждаят от изразходване на енергия, за да останат топли, техните нужди от кислород не са толкова високи, колкото тези на топлокръвните животни и следователно имат по-малка белодробна повърхност. Ако в белите дробове на човек повърхността на контакт между 1 cm 3 въздух и кръвоносните съдове е около 300 cm 2, тогава при жаба тя е само 20 cm 2.

Относителното намаляване на белодробната площ на единица обем при хладнокръвните животни се дължи на факта, че диаметърът на техните алвеоли е приблизително 10 пъти по-голям, отколкото при топлокръвните животни. И от закона на Лаплас ( стр= 4a/R) следва, че допълнителното налягане, което трябва да се преодолее по време на вдишване, е обратно пропорционално на радиуса на алвеолите. Големият радиус на алвеолите при хладнокръвните животни им позволява лесно вдишване дори без намаляване на размера стрпоради повърхностноактивни вещества.

В белите дробове на птиците няма повърхностноактивни вещества. Птиците са топлокръвни животни и водят активен начин на живот. По време на покой нуждата на птиците от кислород е по-висока от тази на другите гръбначни животни, включително бозайниците, а по време на полет се увеличава многократно. Дихателната система на птиците е способна да насища кръвта с кислород дори при полет на голяма надморска височина, където концентрацията му е много по-ниска, отколкото на морското равнище. Всички бозайници (включително хората), веднъж на такава височина, започват да изпитват кислороден глад, рязко намаляват двигателната си активност и понякога дори изпадат в състояние на полуприпадък. Как белите дробове на птиците, при липса на повърхностно активни вещества, могат да се справят с тази трудна задача?

В допълнение към нормалните бели дробове, птиците имат допълнителна система, състояща се от пет или повече чифта тънкостенни въздушни торбички, свързани с белите дробове. Кухините на тези торбички се разклоняват широко в тялото и се простират в някои кости, понякога дори в малките кости на фалангите на пръстите. В резултат на това дихателната система, например при патиците, заема около 20% от обема на тялото (2% бели дробове и 18% въздушни торбички), докато при хората е само 5%. Стените на въздушните мехурчета са бедни на кръвоносни съдове и не участват в газообмена. Въздушните възглавници не само помагат за издухване на въздуха през белите дробове в една посока, но също така намаляват плътността на тялото, триенето между отделните му части и допринасят за ефективното охлаждане на тялото.

Белият дроб на птицата е изграден от успоредно свързани тънки тръбички, отворени от двете страни, заобиколени от кръвоносни съдове - въздушни капиляри, излизащи от парабронхите. По време на вдишване обемът на предните и задните въздушни торбички се увеличава. Въздухът от трахеята навлиза директно в задните торбички. Предните торбички не комуникират с главния бронх и са пълни с въздух, напускащ белите дробове (фиг. 5, А).

Ориз. 5. Движение на въздуха в дихателната система на птица: А- вдишване, b– издишайте
(K1 и K2 са клапани, които променят движението на въздуха)

При издишване комуникацията между предните торбички и главния бронх се възстановява, а комуникацията между задните торбички се прекъсва. В резултат на това по време на издишване въздухът преминава през белия дроб на птицата в същата посока, както по време на вдишване (фиг. 5, b). По време на дишането се променя само обемът на въздушните торбички, а обемът на белия дроб остава почти постоянен. Става ясно защо в белите дробове на птиците няма повърхностноактивни вещества: те просто не са от полза там, защото няма нужда да надуваш белите дробове.

Някои организми използват въздуха не само за дишане. Тялото на рибата пуф, която живее в Индийския океан и Средиземно море, е осеяно с множество игли - видоизменени люспи. В спокойно състояние иглите прилягат повече или по-малко плътно към тялото. Когато е в опасност, пуфърът се втурва към повърхността на водата и, като поема въздух в червата, се превръща в напомпана топка. В този случай иглите се издигат и стърчат във всички посоки. Рибата стои близо до повърхността на водата, с обърнат корем с главата надолу, а част от тялото й стърчи над водата. В това положение рибата пухкавица е защитена от хищници както отдолу, така и отгоре. Когато опасността отмине, рибата пухкавец изпуска въздух и тялото му придобива нормалните си размери.

Въздушната обвивка на Земята (атмосферата) се задържа близо до Земята благодарение на силите на гравитацията и оказва натиск върху всички тела, с които влиза в контакт. Човешкото тяло е адаптирано към атмосферното налягане и не понася добре неговото намаляване. При изкачване на планини (4 хиляди метра, а понякога и по-ниски) много хора се чувстват зле и имат пристъпи на „планинска болест“: става трудно да се диша, кръвта често кърви от ушите и носа и е възможна загуба на съзнание. Тъй като ставните повърхности прилягат плътно една към друга (в ставната капсула, покриваща ставите, налягането е намалено), поради атмосферното налягане, високо в планините, където атмосферното налягане е силно намалено, действието на ставите се нарушава, ръцете и краката не „слушат“ добре, лесно възникват изкълчвания. Алпинистите и пилотите, когато се изкачват на големи височини, вземат със себе си кислородно оборудване и специално тренират преди изкачването.

Специалната програма за обучение на астронавтите включва задължително обучение в барокамера, която представлява херметически затворена стоманена камера, свързана с мощна помпа, която създава високо или ниско налягане в нея. В съвременната медицина барокамерите се използват за лечение на много заболявания. В камерата се подава чист кислород и се създава високо налягане. Поради дифузията на кислород през кожата и белите дробове, напрежението му в тъканите се увеличава значително. Този метод на лечение е много ефективен например при инфекции на рани (газова гангрена), причинени от анаеробни микроорганизми, за които кислородът е силна отрова.

На височините, на които летят съвременните космически кораби, практически няма въздух, така че кабините на корабите са направени херметически затворени и в тях се създават и поддържат нормално налягане и състав на въздуха, влажност и температура. Нарушаването на уплътнението на кабината води до трагични последици.

Космическият кораб "Союз-11" с трима космонавти на борда (Г. Доброволски, В. Волков, В. Пацаев) е изстрелян в околоземна орбита на 6 юни 1971 г., а на 30 юни, при завръщането си на Земята, екипажът загива като в резултат на разхерметизация на спускаемия модул след отделяне на отсеците на височина 150 км.

Малко информация за дишането

Човекът диша ритмично. Новородено дете прави дихателни движения 60 пъти за 1 минута, петгодишно дете - 25 пъти за 1 минута, на 15-16 години дихателната честота намалява до 16-18 за 1 минута и остава така до дълбока старост, когато отново зачести.

Някои животни имат много по-ниска честота на дишане: кондорът прави едно дихателно движение на всеки 10 секунди, а хамелеонът - на всеки 30 минути. Белите дробове на хамелеона са свързани със специални торбички, в които той поема въздух и в същото време се надува силно. Ниската честота на дишане позволява на хамелеона да не открива присъствието си дълго време.

В покой и при нормална температура човек изразходва приблизително 250 мл кислород на минута, 15 литра на час, 360 литра на ден. Консумираното количество кислород в покой не е постоянно - то е по-голямо през деня, отколкото през нощта, дори ако човек спи през деня. Това вероятно е проява на циркадните ритми в живота на тялото. Легнал човек изразходва приблизително 15 литра кислород за 1 час, изправен - 20 литра, при спокойно ходене - 50 литра, при ходене със скорост 5 км/ч - 150 литра.

При атмосферно налягане човек може да диша чист кислород за около един ден, след което настъпва пневмония, завършваща със смърт. При налягане от 2-3 atm човек може да диша чист кислород за не повече от 2 часа, след което настъпва нарушение на координацията на движенията, вниманието и паметта.
За 1 минута през белите дробове обикновено преминават 7-9 литра въздух, но за трениран бегач - около 200 литра.

При интензивна работа вътрешните органи се нуждаят от повишено снабдяване с кислород. При усилена дейност потреблението на кислород от сърцето се увеличава 2 пъти, от черния дроб 4 пъти и от бъбреците 10 пъти.

При всяко вдишване човек извършва работа, достатъчна за повдигане на товар с тегло 1 кг на височина 8 см. Използвайки работата, извършена в рамките на 1 час, би било възможно да се вдигне този товар на височина 86 м, а през нощта - до 690 м. м.

Известно е, че дихателният център се възбужда при повишаване на концентрацията на въглероден диоксид в кръвта. Ако концентрацията на въглероден диоксид в кръвта е намалена, човек може да не диша за по-дълъг период от време от обикновено. Това може да се постигне чрез бързо дишане. Гмуркачите използват подобна техника, а опитни гмуркачи на перли могат да останат под водата 5–7 минути.

Прахът е навсякъде. Дори на върха на Алпите 1 ml въздух съдържа около 200 прахови частици. Същият обем градски въздух съдържа повече от 500 хиляди прахови частици. Вятърът носи прах на много големи разстояния: например прах от Сахара е открит в Норвегия, а вулканичен прах от островите на Индонезия е открит в Европа. Праховите частици се задържат в дихателната система и могат да доведат до различни заболявания.

В Токио, където всеки жител има 40 см2 улична повърхност, полицаите носят кислородни маски. В Париж са монтирани кабини за чист въздух за минувачите. Патолозите разпознават парижани по време на аутопсии по черните им бели дробове. В Лос Анджелис пластмасови палми са поставени на улицата, защото живите умират поради високото замърсяване на въздуха.

Следва продължение

* Това се отнася до парциалното налягане на кислорода във въздуха, при което той е в равновесие с кислорода, разтворен в кръвта или друга среда, наричано също напрежение на кислород в тази среда.