Care animal are schimb de gaze între atmosferice. Schimbul de gaze între alveole și sânge. Starea gazelor din sânge. Compoziția gazoasă a aerului

Teste

706-01. Animalele vertebrate cu o inimă cu trei camere, a căror reproducere este strâns legată de apă, sunt combinate într-o clasă
A) pește osos
B) Mamifere
B) reptile
D) Amfibieni

Răspuns

706-02. Cărei clase aparțin animalele, diagrama structurii inimii căreia este prezentată în figură?

a) insecte
B) Pește cartilaginos
B) amfibieni
D) Păsări

Răspuns

706-03. Caracteristica care deosebește amfibienii de pești este
A) sânge rece
B) structura inimii
B) dezvoltarea în apă
D) sistemul circulator închis

Răspuns

706-04. Amfibienii diferă de pești prin a avea
a) creierul
B) un sistem circulator închis
C) plămâni perechi la adulți
d) organele de simț

Răspuns

706-05. Care dintre cele enumerate distinge majoritatea animalelor din clasa Amfibieni de Mamifere?

B) fertilizarea externă
B) reproducerea sexuală
D) utilizarea pentru locuirea mediului acvatic

Răspuns

706-06. Reptilele în curs de evoluție au dobândit, spre deosebire de amfibieni,
A) un sistem circulator închis
B) fertilitate ridicată
B) un ou mare cu membrane embrionare
D) inima cu trei camere

Răspuns

706-07. Dacă, în procesul evoluției, un animal a format o inimă, prezentată în figură, atunci organele respiratorii ale animalului trebuie să fie

a) plămânii
B) piele
B) sacii pulmonari
D) branhii

Răspuns

706-08. În ce grup de animale reproducerea nu depinde de apă?
A) non-craniene (lancelete)
B) pește osos
B) amfibieni
D) reptile

Răspuns

706-09. La ce animale se completează dezvoltarea embrionului în interiorul oului?
A) pește osos
B) amfibieni cu coadă
B) amfibieni fără coadă
D) reptile

Răspuns

706-10. Animalele vertebrate cu o inimă cu trei camere, a căror reproducere nu este asociată cu apa, sunt combinate într-o clasă
A) pește osos
B) Mamifere
B) reptile
D) Amfibieni

Răspuns

706-11. Vertebratele cu temperatura corporală variabilă, respirație pulmonară, o inimă cu trei camere cu un sept incomplet în ventricul sunt clasificate ca
A) pește osos
B) amfibieni
B) reptile
D) pește cartilaginos

Răspuns

706-12. Reptilele, spre deosebire de amfibieni, tind să
A) fertilizarea externă
B) fertilizarea internă
C) dezvoltarea cu formarea unei larve
D) împărțirea corpului în cap, trunchi și coadă

Răspuns

706-13. Care dintre următoarele animale este cu sânge rece?
A) o șopârlă
B) Tigrul Amur
B) vulpea de stepă
D) lup comun

Răspuns

706-14. Cărei clasă aparțin animalele cu pielea uscată, cu solzi cornos și o inimă cu trei camere cu sept incomplet?
a) reptile
B) Mamifere
B) amfibieni
D) Păsări

Răspuns

706-15. Păsările diferă de reptile prin a avea
A) fertilizarea internă
b) sistemul nervos central
B) două cercuri de circulație sanguină
D) temperatura corpului constantă

Răspuns

706-15. Ce caracteristică structurală este similară la reptilele și păsările moderne?
A) oase umplute cu aer
B) piele uscată, lipsită de glande
B) regiunea caudala a coloanei vertebrale
D) dinți mici în maxilare

Răspuns

706-16. La ce animal are loc schimbul de gaze între aerul atmosferic și sânge prin piele?
A) balena ucigașă
B) triton
B) crocodil
D) somon roz

Răspuns

706-17. Ce grup de animale are o inimă cu două camere?
Un pește
B) amfibieni
B) reptile
D) mamifere

Răspuns

706-18. Dezvoltarea copilului în uter are loc în
A) păsări de pradă
B) reptile
B) amfibieni
D) mamifere

Răspuns

706-19. Ce clasă de cordate se caracterizează prin respirație cutanată?
a) amfibieni
B) Reptile
B) păsări
D) Mamifere

Răspuns

706-20. Un semn al clasei amfibieni este
A) acoperire chitinoasă
B) pielea goală
B) născut viu
D) membre pereche

Răspuns

706-21. Cum se deosebesc membrii clasei Amfibieni de alte vertebrate?
A) coloana vertebrală și membrele libere
B) respirația pulmonară și prezența unei cloaci
C) piele mucoasă goală și fertilizare externă
D) un sistem circulator închis și o inimă cu două camere

Răspuns

706-22. Care dintre cele enumerate distinge animalele din clasa Reptile de animalele din clasa Mamiferele?
A) un sistem circulator închis
B) temperatura corporală fluctuantă
C) dezvoltare fără transformare
D) utilizarea mediului sol-aer pentru locuire

PRELEZA Nr. 15. Fiziologia respiratiei.

1.

2. Respirație externă (ventilație pulmonară).

3.

4. Transportul gazelor (O2, CO2) prin sânge.

5. Schimbul de gaze între sânge și lichidul tisular. respirația tisulară.

6. Reglarea respirației.

1. Esența respirației. Sistemul respirator.

Respirația este o funcție fiziologică care asigură schimbul de gaze între organism și mediul extern, precum și totalitatea organelor implicate în schimbul de gaze - sistemul respirator.

Evoluția sistemului respirator.

1.În organismele unicelulare respirația se realizează prin suprafața (membrana) celulei.

2.La animalele multicelulare inferioare schimbul de gaze are loc pe întreaga suprafață a celulelor exterioare și interioare (intestinale) ale corpului.

3.La insecte corpul este acoperit cu o cuticulă și de aceea apar tuburi respiratorii speciale (trahee), care pătrund în întregul corp.

4.În pește organele respiratorii sunt branhiile – numeroase foliole cu capilare.

5.Amfibieni Apar sacii de aer (plămâni), în care aerul este reînnoit cu ajutorul mișcărilor respiratorii. Totuși, schimbul principal de gaze trece prin suprafața pielii și reprezintă 2/3 din volumul total.

6.La reptile, păsări și mamifere plămânii sunt deja bine dezvoltați, iar pielea devine un înveliș de protecție, iar schimbul de gaze prin acesta nu depășește 1%. La caii cu efort fizic ridicat, respirația prin piele crește la 8%.

Sistemul respirator.

Aparatul respirator al mamiferelor este un set de organe care îndeplinesc funcții de conducere a aerului și de schimb de gaze.

Căile aeriene superioare: cavitate nazală, gură, nazofaringe, laringe.

căile respiratorii inferioare: trahee, bronhii, bronhiole.

funcția de schimb de gaze realizează țesut respirator poros – parenchim pulmonar. Structura acestui țesut include vezicule pulmonare - alveole.

peretele căilor respiratorii are cadru cartilaginos iar lumenul lor nu scade niciodată. Membrana mucoasă a tubului respirator este căptușită epiteliu ciliat cu cili. Trahee înainte de a intra în plămâni dihotomic se împarte în două bronhii principale (stânga și dreapta), care se împart și se formează în continuare arbore bronșic. Divizia se incheie cu finala bronhiole (terminale) (diametru până la 0,5-0,7 mm).

Plămânii situate în cavitatea toracică și au forma unui trunchi de con. Baza plămânului este întoarsă înapoi și este adiacentă diafragmei. În exterior, plămânii sunt acoperiți cu o membrană seroasă - pleura viscerală. pleura parietala (os) căptușește cavitatea toracică și se îmbină strâns cu peretele costal. Între aceste foi de pleură există un spațiu în formă de fante (5-10 microni) - cavitatea pleurala umplut cu lichid seros. Se numește spațiul dintre plămânul drept și cel stâng mediastinului. Aici sunt inima, traheea, vasele de sânge și nervii. Plămânii sunt împărțiți în lobi, segmente și lobuli. Severitatea acestei diviziuni la diferite animale nu este aceeași.

Unitatea morfologică și funcțională a plămânului este acinus (lat. acinus - boabe de struguri). Acinus include bronhiolele respiratorii (respiratorii) și canalele alveolare, acel capăt sacii alveolari. Un acinus conține 400-600 de alveole; 12-20 acini formează un lobul pulmonar.

alveole - Acestea sunt vezicule, a căror suprafață interioară este căptușită cu un epiteliu scuamos cu un singur strat. Printre celulele epiteliale, există : alveolocite de ordinul I, care împreună cu endoteliul capilarelor plămânilor se formează barieră aeropurtatăȘi alveocite de ordinul 2 efectuează o funcție secretorie, eliberând substanța biologic activă surfactan. Surfactan (fosfolipoproteine ​​- surfactant) căptușește suprafața interioară a alveolelor, crește tensiunea superficială și previne prăbușirea alveolelor.

Funcțiile căilor respiratorii.

căilor respiratorii(până la 30% din aerul inhalat este reținut în ele) nu participă la schimbul de gaze și sunt numite spațiu „dăunător”. Cu toate acestea, căile respiratorii superioare și inferioare joacă un rol important în viața corpului.

Încălzește, umidifică și purifică aerul inhalat. Acest lucru este posibil datorită membranei mucoase bine dezvoltate a tractului respirator, care este abundentă vascularizat conține celule caliciforme, glande mucoase și un număr mare de cili ai epiteliului ciliat. În plus, există receptori pentru analizorul olfactiv, receptori pentru reflexele de protecție ale tusei, strănutului, pufnit și receptori iritanti (iritare). Ele sunt localizate în bronhiole și reacționează la particule de praf, mucus, vapori ai unei substanțe caustice. Când receptorii iritanți sunt iritați, apare o senzație de arsură, transpirație, apare o tuse și respirația se accelerează.

Schimbul de gaze între organism și mediul extern este asigurat de un set de procese strict coordonate care fac parte din structura respiratorie a animalelor superioare.

2. Respirație externă (ventilație pulmonară) un proces constant de actualizare a compoziției gazului aerului alveolar, care se realizează atunci când inspira si expira.

Țesutul pulmonar nu are elemente musculare active și de aceea creșterea sau scăderea lui în volum are loc pasiv în timp cu mișcările toracelui (inhalare, expirare). Acest lucru se datoreaza presiune intrapleurală negativă(sub atmosferă: la inhalare la 15-30 mm Hg. Artă., la expirare la 4-6 mm Hg. Artă.)într-o cavitate toracică închisă ermetic.

Mecanismul respirației externe.

Actul de inspirație (lat. inspirație - inspirație) efectuată prin creșterea volumului toracelui. Mușchii inspiratori (inhalatorii) participă la aceasta: mușchii intercostali externi și diafragma. Cu respirația forțată, mușchii sunt conectați: ridicator de coaste, scalen supracostalis, inspirator dintat dorsal. Volumul toracelui crește în același timp în trei direcții - vertical, sagital (anteroposterior) și frontal.

Actul de expirare (lat. expirare - expirare)în stare de repaus fiziologic este predominant pasiv. Imediat ce mușchii inspiratori se relaxează, toracele, datorită greutății și elasticității cartilajelor costale, revine la poziția inițială. Diafragma se relaxează și domul său devine din nou convex.

În timpul respirației forțate, actul expirației este facilitat de mușchii expiratori: mușchii intercostali interni, oblici externi și interni, transversi și rectus ai peretelui abdominal, expirator dintat dorsal.

Tipuri de respirație.

În funcție de transformarea anumitor mușchi implicați în mișcările respiratorii, există trei tipuri de respirație:

1 - tip de respirație toracică (costală). efectuată cu contracția mușchilor intercostali externi și a mușchilor centurii pectorale;

2 - tip de respirație abdominală (diafragmatică).- predomină contracţiile diafragmei şi ale muşchilor abdominali;

3 - tip de respirație mixtă (costilă-abdominală). cel mai frecvent la animalele de fermă.

Cu diferite boli, tipul de respirație se poate schimba. În cazul bolilor organelor din cavitatea toracică predomină tipul de respirație diafragmatică, iar în bolile organelor abdominale predomină tipul de coastă.

Frecvența respiratorie.

Frecvența respiratorie este numărul de cicluri respiratorii (inhalare-exhalare) într-un minut.

Cal 8 - 12 Câine 10 - 30

Crupa. corn. animale 10 - 30 iepuri 50 - 60

Oi 8 - 20 Pui 20 - 40

Porc 8 - 18 Rațe 50 - 75

Om 10 - 18 Mouse 200

Vă rugăm să rețineți că tabelul arată medii. Frecvența mișcărilor respiratorii depinde de tipul de animal, rasă, productivitate, stare funcțională, ora din zi, vârstă, temperatura ambiantă etc.

Volumele pulmonare.

Distinge între capacitatea totală și cea vitală a plămânilor. Capacitatea vitală a plămânilor (VC) este formată din trei volume: volumele de rezervă inspiratorii și expiratorii.

1.Volumul mareelor este volumul de aer care poate fi inspirat și expirat calm, fără efort.

2.Volumul de rezervă inspiratorie Acesta este aerul care poate fi inhalat suplimentar după o respirație liniștită.

3.volumul de rezervă expiratorie este volumul de aer care poate fi expirat cât mai mult posibil după o expirație normală.

După o expirație completă cât mai profundă posibil, în plămâni rămâne puțin aer. - volum rezidual. Suma YCL și volumul de aer rezidual este capacitatea pulmonară totală.

Se numește suma volumului de aer rezidual și volumul de rezervă expirator aer alveolar (capacitate reziduală funcţională).

Volumele pulmonare (în litri).

Omul Cal

1. Respirator V 5-6 0,5

2. Rezervă V inhalare 12 1.5

3. Rezervă V expiraţie 12 1.5

4. V rezidual 10 1

Ventilare- aceasta este o actualizare a compoziției gazoase a aerului alveolar în timpul inhalării și expirării. Când se evaluează intensitatea ventilației plămânilor, se utilizează volumul minut al respirației(cantitatea de aer care trece prin plămâni în 1 minut), care depinde de adâncimea și frecvența mișcărilor respiratorii.

Volumul curent al calului în repaus 5-6 litri , frecvența respiratorie 12 respirații pe minut.

Prin urmare: 5 l.*12=60 litri volumul minut al respirației. cu munca usoara, este egal cu 150-200 litri,în timpul muncii grele 400-500 litri.

În timpul respirației, secțiunile individuale ale plămânilor nu sunt ventilate toate și cu intensitate diferită. Prin urmare, se așteaptă coeficientul de ventilație alveolară este raportul dintre aerul inhalat și volumul alveolar. Trebuie avut în vedere faptul că atunci când un cal inspiră 5 litri, 30% din aer rămâne în „spațiul dăunător” căilor respiratorii.

Astfel, în alveole ajung 3,5 litri de aer inhalat (70% din 5 litri de volum curent). Prin urmare, coeficientul de ventilație alveolară este de 3,5 litri: 22 litri. sau 1:6. Adică, cu fiecare respirație calmă, 1/6 din alveole este ventilată.

3. Difuzia gazelor (schimb de gaze între aerul alveolar și sângele capilarelor circulației pulmonare).

Schimbul de gaze în plămâni se realizează ca urmare a difuziei dioxid de carbon (CO 2 ) din sânge în alveolele pulmonare și oxigenul (O 2 ) din alveole în sângele venos al capilarelor circulației pulmonare. Prin calcul, s-a stabilit că aproximativ 5% din oxigenul aerului inhalat rămâne în organism, iar aproximativ 4% din dioxidul de carbon este excretat din organism. Azotul nu participă la schimbul de gaze.

Mișcarea gazelor este determinată pur legi fizice (osmoză și difuzie), funcționând într-un sistem gaz-lichid separat printr-o membrană semipermeabilă. Aceste legi se bazează pe diferența parțială de presiune sau pe gradientul parțial de presiune al gazelor.

Presiune parțială (latină partialis - parțială) este presiunea unui gaz din amestecul de gaze.

Difuzia gazelor are loc dintr-o zonă de presiune mai mare într-o zonă de presiune mai mică.

Presiunea parțială a oxigenului în aerul alveolar 102 mmrt. Art., dioxid de carbon 40 mm Hg. Artă.În sângele venos al capilarelor plămânilor, tensiunea O2 \u003d 40 mm Hg. Art., CO2=46 mm Hg. Artă.

Astfel, diferența parțială de presiune este:

oxigen (O2) 102 - 40 \u003d 62 mm Hg. Artă.;

dioxid de carbon (CO2) 46 - 40 \u003d 6 mm Hg. Artă.

Oxigenul intră rapid prin membranele pulmonare și se combină complet cu hemoglobina și sângele devine arterial. Dioxidul de carbon, în ciuda diferenței mici de presiune parțială, are rata de difuzie mai mare (de 25 de ori) de la sângele venos la alveolele plămânilor.

4. Transportul gazelor (O 2, CO 2) prin sânge.

Oxigenul, care trece din alveole în sânge, este sub două forme - aproximativ 3% dizolvat în plasmăși despre 97% din eritrocite se leagă de hemoglobină (oxihemoglobină). Saturația sângelui cu oxigen se numește oxigenare.

Există 4 atomi de fier într-o moleculă de hemoglobină, prin urmare, 1 moleculă de hemoglobină poate conecta 4 molecule de oxigen.

HHb+ 4O 2 ↔ HHb(O 2) 4

Oxihemoglobina (ННb (О 2) 4) - prezintă proprietatea acid slab, ușor de disociat.

Cantitatea de oxigen din 100 mm de sânge în timpul tranziției complete a hemoglobinei la oxihemoglobină se numește capacitatea de oxigen a sângelui. S-a stabilit că 1 g de hemoglobină se poate lega, în medie 1,34 mmoxigen. Cunoașterea concentrației de hemoglobină din sânge și o medie 15 g. / 100 ml, puteți calcula capacitatea de oxigen a sângelui.

15 * 1,34 \u003d 20,4% vol. (procent volum).

Transportul dioxidului de carbon în sânge.

Transportul dioxidului de carbon în sânge este un proces complex care implică eritrocite (hemoglobină, enzimă anhidrază carbonică) și sisteme tampon de sânge.

Dioxidul de carbon se găsește în sânge în trei forme: 5% - într-o formă dizolvată fizic; 10% - sub formă de carbohemoglobină; 85% - sub formă de bicarbonați de potasiu în eritrocite și bicarbonați de sodiu în plasmă.

CO 2 , care a intrat în plasma sanguină din țesut, difuzează imediat în eritrocite, unde are loc o reacție de hidratare cu formarea acidului carbonic (H 2 CO 3) și disocierea acestuia. Ambele reacții sunt catalizate de enzimă anhidrazei carbonice, găsite în eritrocite.

H2O + CO2 → H2CO3

anhidrazei carbonice

↓

H 2 CO 3 → H + + HCO 3 -

Pe măsură ce concentrația ionilor de bicarbonat crește (NSO 3 -)în eritrocite, o parte difuzează în plasma sanguină și se combină cu sisteme tampon, formând bicarbonat de sodiu (NaHCO3). O altă parte a HCO 3 - rămâne în eritrocite și se combină cu hemoglobină (carbohemoglobină) iar cu cationi de potasiu - bicarbonat de potasiu (KHCO 3).

În capilarele alveolelor, hemoglobina se combină cu oxigenul (oxihemoglobina) - acesta este un acid mai puternic care înlocuiește acidul carbonic din toți compușii. Sub acțiunea anhidrazei carbonice are loc deshidratarea acesteia.

H2CO3 → H2O + CO2

Astfel, dioxidul de carbon dizolvat și eliberat în timpul disocierii carbohemoglobinei difuzează în aerul alveolar.

5. Schimb de gaze între sânge și lichid tisular. respirația tisulară.

Schimbul de gaze între sânge și țesuturi are loc în același mod datorită diferenţei de presiune parţială a gazelor (după legile osmozei şi difuziei). Sângele arterial care a intrat aici este saturat cu oxigen, tensiunea lui este 100 mmrt. Artă.În fluidul tisular, tensiunea de oxigen este 20 - 40 mmHg Artă., iar în celule nivelul acestuia scade la 0.

Respectiv: Aproximativ 2 100 - 40 \u003d 60 mm Hg. Artă.

60 - 0 = 60 mmHg Artă.

Prin urmare, oxihemoglobina strânge oxigenul, care trece rapid în lichidul tisular și apoi în celulele tisulare.

respirația tisulară este un proces de oxidare biologică în celule și țesuturi. Oxigenul care intră în țesuturi este afectat de oxidarea grăsimilor, carbohidraților și proteinelor. Energia eliberată este stocată sub formă legături macroergice - ATP. Pe lângă fosforilarea oxidativă, se folosește și oxigenul cu oxidare microzomală – în microzomii reticulului endoplasmatic al celulelor. În acest caz, apa și dioxidul de carbon devin produșii finali ai reacțiilor oxidative.

Dioxidul de carbon, dizolvat în fluidul tisular, creează tensiune acolo 60-70 mmHg Artă., care este mai mare decât în ​​sânge (40 mm Hg).

CO 2 70 - 40 \u003d 30 mm Hg. Artă.

Astfel, un gradient mare de tensiune a oxigenului și o diferență în presiunea parțială a dioxidului de carbon în fluidul tisular și sânge sunt cauza difuzării acestuia din fluidul tisular în sânge.

6. Reglarea respirației.

Centru respirator - aceasta este o colecție de neuroni localizați în toate părțile sistemului nervos central și care participă la reglarea respirației.

Partea principală a „nucleului” centrului respirator Mislavsky situat în medula oblongata, în regiunea formațiunii reticulare de la baza ventriculului al patrulea cerebral. Printre neuronii acestui centru există o specializare strictă (distribuția funcțiilor). Unii neuroni reglează actul de inhalare, alții actul de expirare.

Departamentul bulbar de prețuri respiratorii tra are o caracteristică unică - automatizare, care persistă chiar şi cu deaferentarea sa completă (după încetarea expunerii la diverşi receptori şi nervi).

În zonă pons situat „centru pneumotaxic”. Nu are automatitate, dar influențează activitatea neuronilor centrului respirator Mislavsky, stimulând alternativ activitatea neuronilor actului de inspirație și expirare.

Din centrul respirator, impulsurile nervoase ajung la neuronii motori nucleele nervilor toracici(3-4 vertebre cervicale - centrul muschilor diafragmatici) si la neuronii motori situati in coarnele laterale ale măduvei spinării toracice(inervează mușchii intercostali externi și interni).

În plămâni (între mușchii netezi ai căilor respiratorii și în jurul capilarului circulației pulmonare) există trei grupuri de receptori: distensie si retractie, iritant, juxtacapilar. Informațiile de la acești receptori despre starea plămânilor (întindere, colaps), umplerea lor cu aer, pătrunderea substanțelor iritante în tractul respirator (gaz, praf), modificări ale tensiunii arteriale în vasele pulmonare, intră în centrul respirator prin nervii aferenti. Aceasta afectează frecvența și profunzimea mișcărilor respiratorii, manifestarea reflexelor de protecție ale tusei și strănutului.

joacă un rol important în reglarea respirației. factori umorali. Celulele vasculare răspund la modificările compoziției gazelor din sânge. zone reflexogene ale sinusului carotidian, aortei și medular oblongata.

O creștere a concentrației de dioxid de carbon în sânge duce la excitarea centrului respirator. Ca urmare, respirația devine mai rapidă - dispnee (respirație scurtă). O scădere a nivelului de dioxid de carbon din sânge încetinește ritmul mișcărilor respiratorii. - apnee.

Fiziologia respirației 1.

1. Esența respirației. Mecanismul de inspirație și expirare.

2. Apariția presiunii negative în spațiul peripulmonar. Pneumotorax, atelectazie.

3. Tipuri de respirație.

4. Capacitatea vitală a plămânilor și ventilația acestora.

n 1. Esența respirației. Mecanismul de inspirație și expirare.

n Setul de procese care asigură schimbul de oxigen și dioxid de carbon între mediul extern și țesuturile corpului se numește suflare , și totalitatea organelor care asigură respirația - sistemul respirator.

n Tipuri de respirație:

n Celular – la organismele unicelulare prin întreaga suprafață a celulei.

n Cutanat - la organismele pluricelulare (viermi) prin toata suprafata corpului.

n Traheale - la insecte prin trahee speciale care parcurg de-a lungul suprafeței laterale a corpului.

n Branhie - în pești prin branhii.

n Pulmonar – la amfibieni prin plămâni.

n La mamifere, prin organe respiratorii specializate: nazofaringe, laringe, trahee, bronhii, plămâni, precum și torace, diafragmă și grupa musculară: inspiratoare și expiratoare.

n Plămâni (0,6-1,4% din greutatea corporală) - organe pereche, au lobi (dreapta - 3, stânga - 2), împărțindu-se în lobuli (fiecare cu 12-20 acini), bronhiile se ramifică în bronhiole, se termină cu alveole .

n Unitatea morfologică și funcțională a plămânului - acin (lat. acinus - boabe de struguri)- ramificarea bronhiolei respiratorii in pasaje alveolare, terminand in 400-600 de saci alveolari.

n Alveolele sunt umplute cu aer și nu se prăbușesc din cauza prezenței agenților tensioactivi pe pereții lor - surfactanți (fosfolipoproteine ​​sau lipopolizaharide).

n Etape ale respirației:

n a) ventilatie pulmonara - schimb de gaze intre plamani si mediu;

n b) schimbul de gaze în plămâni între aerul alveolar şi capilarele circulaţiei pulmonare;

n c) transportul de O2 şi CO2 prin sânge;

n d) schimbul de gaze între sângele capilarelor circulației sistemice și lichidul tisular;

n e) respirația intracelulară este un proces enzimatic în mai multe etape de oxidare a substraturilor din celule.

n Principalul proces fizic care asigură deplasarea O2 din mediul extern către celule și a CO2 în sens invers este difuziune , adică mișcarea unui gaz sub formă de dizolvat de-a lungul gradienților de concentrație.

n Inspiră - inspirație .

n Mișcarea aerului în plămâni și din plămâni în mediu se datorează modificărilor presiunii din plămâni. Când plămânii se extind, presiunea din ei devine mai mică decât presiunea atmosferică (cu 5-8 mm Hg) și aerul este aspirat în plămâni. Plămânii înșiși nu au țesut muscular. Modificarea volumului pulmonar depinde de modificarea volumului toracic, adică. plămânii urmăresc pasiv modificările din torace. La inhalare, pieptul se extinde în direcțiile verticală, sagitală și frontală. Odată cu contracția mușchilor inspiratori (inhalatorii) - intercostalul extern și diafragma, coastele se ridică, în timp ce pieptul se extinde. Diafragma capătă o formă conică. Toate acestea contribuie la scăderea presiunii în plămâni și a aportului de aer. Grosimea alveolelor este mică, astfel încât gazele se difuzează ușor prin peretele alveolelor.

n Expirație - expirație .

n La expirare, mușchii inspiratori se relaxează, iar toracele, datorită greutății și elasticității cartilajelor costale, revine la poziția inițială. Diafragma se relaxează, în formă de cupolă. Astfel, în repaus, expirația se produce pasiv, datorită sfârșitului inspirației.

n Odată cu respirația forțată, expirația devine activă - este intensificată prin contracția mușchilor expiratori (exhalatori) - mușchii intercostali interni, mușchii abdominali - oblic extern și intern, abdominal transversal și drept, expirator dorsal dintat. Crește presiunea în cavitatea abdominală, ceea ce împinge diafragma în cavitatea toracică, coastele coboară, se apropie unele de altele, ceea ce reduce volumul toracelui.

n Când plămânii se prăbușesc, aerul este stors, presiunea din ei devine mai mare decât presiunea atmosferică (cu 3-4 mm Hg).

n 2. Apariția presiunii negative în spațiul peripulmonar. Pneumotorax, atelectazie

n Plămânii din torace sunt despărțiți de foițe pleurale: visceral - adiacent plămânilor, parietal - căptușește toracele din interior. Între foi se află cavitatea pleurală. Este umplut cu lichid pleural. Presiunea din cavitatea pleurală este întotdeauna mai mică decât cea atmosferică cu 4-10 mm Hg. Artă. (în plămâni 760 mm Hg). Acest lucru se datorează: 1) creșterii mai rapide a toracelui în comparație cu plămânii în ontogeneza postnatală; 2) tracțiune elastică(stresul elastic) a plămânilor, adică forța care se opune expansiunii lor prin aer. Cavitatea pleurală este etanșată de mediu.

n Când aerul intră în cavitatea pleurală (ex. în caz de leziune), presiunea din cavitatea pleurală se egalizează cu presiunea atmosferică - pneumotorax , în timp ce plămânul se prăbușește - atelectazie iar respirația se poate opri.

n Presiunea pleurală negativă se formează la naștere. La prima respirație, pieptul se extinde, plămânii se îndreaptă, deoarece sunt separați ermetic - se formează o presiune negativă în cavitatea pleurală. La făt, plămânii sunt într-o stare prăbușită, pieptul este turtit, capul coastelor este în afara fosei glenoide. La naștere, dioxidul de carbon se acumulează în sângele fătului, excită centrul respirator. De aici, impulsurile merg la mușchii - inspiratori, care se contractă, capetele coastelor pătrund în fosele articulare. Pieptul crește în volum, plămânii se îndreaptă.

n Relația dintre volumul toracelui și volumul plămânilor în timpul respirației este de obicei ilustrată folosindu-se fizic Modele Donders:

n 1. Dom de sticlă,

n 2. Top - dop cu o gaură,

n 3. Inferioară - folie elastică cu un inel,

n 4. În interiorul capacului sunt plămânii unui iepure.

n Odată cu creșterea volumului în interiorul capacului datorită întinderii peliculei elastice, presiunea în cavitatea capacului scade, aerul intră în plămâni prin orificiul din plută, se extind și invers.

n 3. Tipuri de respirație.

n 1. Torac sau costal - modificarea volumului toracelui se produce in principal din cauza muschilor intercostali (expiratori si inspiratori). Tipic pentru câini și femei.

n 2. Abdominale sau diafragmatice - modificarea volumului toracelui se produce in principal datorita diafragmei si muschilor abdominali. Tipic pentru bărbați.

n 3. Mixt sau toracic - o modificare a volumului toracelui are loc în mod egal cu contracția mușchilor intercostali, a diafragmei și a mușchilor abdominali. Tipic pentru animalele de fermă.

n Tipurile de respirație au valoare diagnostică: dacă organele cavității abdominale sau toracice sunt afectate, acestea se modifică.

n 4. Capacitatea vitală a plămânilor și ventilația acestora.

n Capacitate vitală (VC) constă din 3 volume de aer care intră și iese din plămâni în timpul respirației:

n 1. Respirator - volumul de aer în timpul unei inhalări și expirații liniștite. La animalele mici (caini, animale mici) - 0,3-0,5 litri, la animalele mari (bovine, cai) - 5-6 litri.

n 2. Volum inspirator suplimentar sau de rezervă– volumul de aer care intră în plămâni în timpul inspirației maxime după o inspirație normală. 0,5-1 și 5-15 litri.

n 3. volumul de rezervă expiratorie– volumul de aer în timpul expirației maxime după o expirație liniștită. 0,5-1 și 5-15 litri.

n VC se determină prin măsurarea volumului expirator maxim după respirația maximă anterioară prin spirometrie. La animale, se determină prin inhalarea unui amestec de gaze cu un conținut ridicat de dioxid de carbon.

n Volumul rezidual Volumul de aer care rămâne în plămâni chiar și după expirarea maximă.

n Aer de spațiu „dăunător” sau „mort”. - volumul de aer care nu participă la schimbul de gaze și este situat în partea superioară a aparatului respirator - cavitatea nazală, faringe, trahee (20-30%).

n Sensul spațiului „dăunător”.:

n 1) aerul este încălzit (aportul abundent de vase de sânge), ceea ce previne hipotermia plămânilor;

n 2) aerul este curățat, umezit (macrofage alveolare, multe glande mucoase);

n 3) când cilii epiteliului ciliat sunt iritați, apare strănutul - îndepărtarea reflexă a substanțelor nocive;

n 4) receptorii analizor olfactivi („labirint olfactiv”);

n 5) reglarea volumului de aer inhalat.

n Procesul de actualizare a compoziției gazoase a aerului alveolar în timpul inhalării și expirației - ventilatie pulmonara .

n Intensitatea ventilației este determinată de adâncimea inspirației și de frecvența mișcărilor respiratorii.

n Profunzimea inspirației determinată de amplitudinea mișcărilor toracelui, precum și de măsurarea volumelor pulmonare.

n Frecvența respiratorie calculat prin numărul de excursii cu piept pentru o anumită perioadă de timp (de 4-5 ori mai mică decât ritmul cardiac).

n Cal (pe min) - 8-16; vite - 12-25; MRS - 12-16; porc - 10-18; câine - 14-24; iepure - 15-30; blana - 18-40.

n Volum de respirație pe minut este produsul dintre volumul curent al aerului și frecvența mișcărilor respiratorii pe minut.

n Ex: cal: 5 l x 8 = 40 l

n Metode de studiu a respirației:

n 1. Pneumografie– înregistrarea mișcărilor respiratorii cu ajutorul pneumografului.

n 2. Spirometrie– măsurarea volumelor respiratorii cu ajutorul spirometrelor.

Cursul 25

Fiziologia respirației 2.

1. Schimbul de gaze între alveole și sânge. Starea gazelor din sânge.

2. Transportul gazelor și factorii care îl determină. respirația tisulară.

3. Funcțiile pulmonare nu sunt legate de schimbul de gaze.

4. Reglarea respirației, centrul respirator și proprietățile acestuia.

5. Caracteristici ale respirației la păsări.

Schimbul de gaze între alveole și sânge. Starea gazelor din sânge.

În alveolele plămânilor, O2 și CO2 sunt schimbate între aer și sânge în capilarele circulației pulmonare.

Aerul expirat conține mai mult O2 și mai puțin CO2 decât aerul alveolar, deoarece aerul spațiului dăunător este amestecat cu el (7:1).

Cantitatea de difuzie a gazelor dintre alveole si sange este determinata de legile pur fizice care actioneaza in sistemul gaz-lichid, separate printr-o membrana semipermeabila.

Principalul factor care determină difuzia gazelor din alveolele de aer în sânge și din sânge în alveole este diferența de presiune parțială sau gradient de presiune parțial. Difuzia are loc dintr-o zonă de presiune parțială mai mare într-o zonă de presiune mai mică.

Compoziția gazoasă a aerului

Presiune parțială(lat. parțial – parțial) - este presiunea unui gaz într-un amestec de gaze, pe care l-ar exercita la aceeași temperatură, ocupând un volum întreg

P \u003d RA x a / 100,

unde P este presiunea parțială a gazului, PA este presiunea atmosferică și este volumul de gaz care intră în amestec în %, 100 -%.

P O2 inhalare = 760 x 21 / 100 = 159,5 mm Hg. Artă.

P CO2 inhalare. \u003d 760 x 0,03 / 100 \u003d 0,23 mm Hg. Artă.

P N2 inhalare. \u003d 760 x 79 / 100 \u003d 600,7 mm Hg. Artă.

Egalitatea P O2 sau P CO2 nu apare niciodată în mediile care interacționează. În plămâni, există un aflux constant de aer proaspăt datorită mișcărilor respiratorii ale toracelui, în timp ce în țesuturi, diferența de tensiune a gazelor este menținută prin procese de oxidare.

Diferența dintre presiunea parțială a O2 în aerul alveolar și sângele venos al plămânilor este: 100 - 40 = 60 mm Hg, ceea ce determină difuzia O2 în sânge. Cu o diferență de tensiune de O2 de 1 mm Hg. Artă. la o vacă, 100-200 ml de O2 trec în sânge în 1 min. Necesarul mediu al unui animal de O2 în repaus este de 2000 ml pe 1 min. Diferența de presiune în 60 ml de mercur. Artă. mai mult decât suficient pentru a satura sângele cu O2 atât în ​​repaus, cât și în timpul efortului.

60 mmHg x 100-200 ml = 6000-12000 ml O2 pe minut

Ce este schimbul de gaze? Aproape nicio făptură vie nu se poate descurca fără ea. Schimbul de gaze în plămâni și țesuturi, precum și în sânge, ajută la saturarea celulelor cu substanțe nutritive. Datorită lui, obținem energie și vitalitate.

Ce este schimbul de gaze?

Organismele vii au nevoie de aer pentru a exista. Este un amestec de multe gaze, a căror parte principală este oxigenul și azotul. Ambele gaze sunt componente esențiale pentru funcționarea normală a organismelor.

Pe parcursul evoluției, diferite specii și-au dezvoltat propriile adaptări pentru obținerea lor, unele au dezvoltat plămâni, altele au branhii, iar altele folosesc doar pielea. Aceste organe sunt folosite pentru schimbul de gaze.

Ce este schimbul de gaze? Acesta este procesul de interacțiune dintre mediul extern și celulele vii, în timpul căruia are loc schimbul de oxigen și dioxid de carbon. În timpul respirației, oxigenul intră în corp împreună cu aerul. Saturând toate celulele și țesuturile, participă la reacția oxidativă, transformându-se în dioxid de carbon, care este excretat din organism împreună cu alți produși metabolici.

Schimbul de gaze în plămâni

În fiecare zi respirăm mai mult de 12 kilograme de aer. Plămânii ne ajută cu asta. Sunt cel mai voluminos organ, capabil să rețină până la 3 litri de aer într-o singură respirație profundă. Schimbul de gaze în plămâni are loc cu ajutorul alveolelor - numeroase bule care se împletesc cu vasele de sânge.

Aerul intră în ele prin tractul respirator superior, trecând prin trahee și bronhii. Capilarele conectate la alveole iau aer și îl transportă prin sistemul circulator. În același timp, ele dau alveolelor dioxid de carbon, care părăsește corpul cu expirație.

Procesul de schimb dintre alveole și vasele de sânge se numește difuzie bilaterală. Are loc în doar câteva secunde și se realizează datorită diferenței de presiune. La aerul atmosferic saturat cu oxigen, acesta este mai mare, așa că se grăbește către capilare. Dioxidul de carbon are mai puțină presiune, motiv pentru care este împins în alveole.

Circulaţie

Fără sistemul circulator, schimbul de gaze în plămâni și țesuturi ar fi imposibil. Corpul nostru este pătruns de multe vase de sânge de diferite lungimi și diametre. Sunt reprezentate de artere, vene, capilare, venule etc. Sângele circulă continuu în vase, facilitând schimbul de gaze și substanțe.

Schimbul de gaze în sânge se realizează cu ajutorul a două cercuri de circulație a sângelui. Când respiră, aerul începe să se miște într-un cerc mare. În sânge, este transportat prin atașarea la o proteină specială numită hemoglobină, care se găsește în celulele roșii din sânge.

Din alveole, aerul intră în capilare și apoi în artere, îndreptându-se direct spre inimă. În corpul nostru, joacă rolul unei pompe puternice, pompând sângele oxigenat către țesuturi și celule. Ei, la rândul lor, dau sânge plin cu dioxid de carbon, direcționându-l prin venule și vene înapoi către inimă.

Trecând prin atriul drept, sângele venos completează un cerc mare. Începe în ventriculul drept.Prin el, sângele este distilat în Se mișcă prin artere, arteriole și capilare, unde schimbă aer cu alveolele pentru a începe din nou ciclul.

Metabolismul tisular

Deci, știm care este schimbul de gaze din plămâni și sânge. Ambele sisteme transportă gaze și le schimbă. Dar rolul cheie revine țesuturilor. Sunt principalele procese care modifică compoziția chimică a aerului.

Saturează celulele cu oxigen, ceea ce declanșează o serie de reacții redox în ele. În biologie, ele sunt numite ciclul Krebs. Pentru implementarea lor sunt necesare enzime, care vin și cu sângele.

În timpul formării acizilor citric, acetic și alți acizi, produse pentru oxidarea grăsimilor, aminoacizilor și glucozei. Aceasta este una dintre cele mai importante etape care însoțește schimbul de gaze în țesuturi. În cursul său, energia necesară pentru funcționarea tuturor organelor și sistemelor corpului este eliberată.

Oxigenul este utilizat în mod activ pentru a efectua reacția. Treptat, se oxidează, transformându-se în dioxid de carbon - CO 2, care este eliberat din celule și țesuturi în sânge, apoi în plămâni și atmosferă.

Schimbul de gaze la animale

Structura corpului și a sistemelor de organe la multe animale variază semnificativ. Mamiferele sunt cele mai asemănătoare cu oamenii. Animalele mici, cum ar fi planarii, nu au sisteme metabolice complexe. Ei își folosesc învelișurile exterioare pentru a respira.

Amfibienii își folosesc pielea, gura și plămânii pentru a respira. La majoritatea animalelor care trăiesc în apă, schimbul de gaze se realizează cu ajutorul branhiilor. Sunt plăci subțiri legate de capilare și care transportă oxigenul din apă în ele.

Artropodele, cum ar fi centipedele, păduchii de lemn, păianjenii, insectele, nu au plămâni. Ei au trahee pe tot corpul care direcționează aerul direct către celule. Un astfel de sistem le permite să se miște rapid fără a experimenta dificultăți de respirație și oboseală, deoarece procesul de generare a energiei este mai rapid.

Schimbul de gaze din plante

Spre deosebire de animale, în plante schimbul de gaze în țesuturi implică atât consumul de oxigen, cât și de dioxid de carbon. Ei consumă oxigen în procesul de respirație. Plantele nu au organe speciale pentru aceasta, așa că aerul intră în ele prin toate părțile corpului.

De regulă, frunzele au cea mai mare suprafață, iar cantitatea principală de aer cade pe ele. Oxigenul pătrunde în ele prin mici deschideri dintre celule, numite stomate, este procesat și excretat deja sub formă de dioxid de carbon, ca la animale.

O caracteristică distinctivă a plantelor este capacitatea de fotosinteză. Deci, pot transforma componente anorganice în organice cu ajutorul luminii și enzimelor. În timpul fotosintezei, dioxidul de carbon este absorbit și se produce oxigen, astfel că plantele sunt adevărate „fabrici” de îmbogățire a aerului.

Particularități

Schimbul de gaze este una dintre cele mai importante funcții ale oricărui organism viu. Se desfășoară cu ajutorul respirației și al circulației sângelui, contribuind la eliberarea de energie și metabolism. Caracteristicile schimbului de gaze sunt că nu se desfășoară întotdeauna în același mod.

În primul rând, este imposibil fără respirație; oprirea timpului de 4 minute poate duce la perturbarea celulelor creierului. Ca urmare, organismul moare. Există multe boli în care există o încălcare a schimbului de gaze. Țesuturile nu primesc suficient oxigen, ceea ce le încetinește dezvoltarea și funcționarea.

Neregularitatea schimbului de gaze se observă și la persoanele sănătoase. Crește semnificativ odată cu creșterea efortului muscular. În doar șase minute, atinge puterea maximă și se ține de ea. Cu toate acestea, atunci când sarcina crește, cantitatea de oxigen poate începe să crească, ceea ce va afecta negativ și bunăstarea organismului.

Cu toate acestea, ponderea pielii în respirația umană este neglijabilă în comparație cu plămânii, deoarece suprafața totală a corpului este mai mică de 2 m 2 și nu depășește 3% din suprafața totală a alveolelor pulmonare.

Componentele principale ale organelor respiratorii sunt tractul respirator, plămânii, mușchii respiratori, inclusiv diafragma. Aerul atmosferic care intră în plămânii oamenilor este un amestec de gaze - azot, oxigen, dioxid de carbon și altele (Fig. 2).

Orez. 2. Valori medii ale presiunii parțiale a gazelor (mm Hg) în uscat

în aerul inspirat, alveole, în aerul expirat și în sânge în timpul repausului muscular (partea mijlocie a figurii). Presiunea parțială a gazelor din sângele venos care curge din rinichi și mușchi (partea inferioară a figurii)

Presiunea parțială a unui gaz într-un amestec de gaze este presiunea pe care acest gaz ar crea-o în absența altor componente ale amestecului. Depinde de procentul de gaz din amestec: cu cât este mai mare, cu atât presiunea parțială a acestui gaz este mai mare. Presiunea parțială a oxigenului* în aerul alveolar este de 105 mm Hg. Art., iar în sângele venos - 40 mm Hg. Art., deci oxigenul difuzează din alveole în sânge. Aproape tot oxigenul din sânge este legat chimic de hemoglobină. Presiunea parțială a oxigenului în țesuturi este relativ scăzută, astfel încât difuzează din capilarele sanguine în țesut, oferind respirație tisulară și procese de conversie a energiei.

Transportul dioxidului de carbon, unul dintre produsele finale ale metabolismului, se desfășoară în mod similar în direcția opusă. Dioxidul de carbon este excretat din organism prin plămâni. Azotul nu este utilizat în organism. Presiunea parțială a oxigenului, dioxidului de carbon, azotului în aerul atmosferic și la diferite niveluri ale schemei de transport de oxigen este prezentată în fig. 2.

A- cilindru exterior b- fereastra de sticla pentru citiri, V- cilindru interior G- un cilindru de aer pentru echilibrarea cilindrului interior, d– apa

Datorită difuziei, compoziția aerului alveolar este în continuă schimbare: concentrația de oxigen din acesta scade, iar concentrația de dioxid de carbon crește. Pentru a menține procesul de respirație, compoziția gazelor din plămâni trebuie actualizată în mod constant. Acest lucru se întâmplă în timpul ventilației plămânilor, de exemplu. respirând în sensul obișnuit al cuvântului. Când inspirăm, volumul plămânilor crește și aerul intră în ei din atmosferă. În același timp, alveolele se extind. În repaus, aproximativ 500 ml de aer intră în plămâni la fiecare respirație. Acest volum de aer se numește Volumul mareelor. Plămânii umani au o anumită rezervă de capacitate, care poate fi folosită cu o respirație crescută. După o respirație liniștită, o persoană poate inspira aproximativ 1500 ml de aer. Acest volum se numește volumul de rezervă inspiratorie. După o expirație liniștită, puteți, depunând un efort, să expirați aproximativ 1500 ml de aer. Acest volumul de rezervă expiratorie. Se adaugă volumul curent și volumele de rezervă inspiratorii și expiratorii capacitate pulmonara(DORI). În acest caz, este egal cu 3500 ml (500 + 1500 + 1500). Pentru a măsura VC, respirați adânc și apoi expirați maxim în tubul unui dispozitiv special - un spirometru. Măsurătorile se fac în poziție în picioare, în repaus (Fig. 3). Valoarea VC depinde de sex, vârstă, dimensiunea corpului și fitness. Această cifră variază foarte mult, în medie 2,5–4 litri pentru femei și 3,5–5 litri pentru bărbați. În unele cazuri, la persoanele de statură foarte înaltă, de exemplu, jucătorii de baschet, VC poate ajunge la 9 litri. Sub influența antrenamentului, de exemplu, atunci când se efectuează exerciții speciale de respirație, VC crește (uneori chiar și cu 30%).

Orez. 4. Nomograma lui Miller pentru determinarea capacității pulmonare adecvate

VC poate fi determinat prin nomograma Miller (Fig. 4). Pentru a face acest lucru, trebuie să vă găsiți înălțimea pe cântar și să o conectați cu o linie dreaptă cu vârsta (separat pentru femei și bărbați). Această linie va depăși scara capacității vitale. Un indicator important în studiile de performanță fizică este volumul minut al respirației, sau ventilatie pulmonara. Ventilația plămânilor este cantitatea reală de aer care, în diferite condiții, trece prin plămâni timp de 1 minut. În repaus, ventilația pulmonară este de 5-8 l/min.

O persoană este capabilă să-și controleze respirația. Puteți să o amânați pentru scurt timp sau să o întăriți. Capacitatea de a crește respirația este măsurată prin valoare ventilatie pulmonara maxima(MLV). Această valoare, ca și VC, depinde de gradul de dezvoltare a mușchilor respiratori. În timpul muncii fizice, ventilația pulmonară crește și ajunge la 150-180 l/min. Cu cât munca este mai grea, cu atât ventilația pulmonară este mai mare.

Elasticitatea plămânului depinde în mare măsură de forțele de tensiune superficială ale lichidului care umezește suprafața interioară a alveolelor (s = 5 x 10–2 N/m). Natura însăși a avut grijă să ușureze respirația și a creat substanțe care scad tensiunea superficială. Sunt sintetizate de celule speciale situate în pereții alveolelor. Sinteza acestor substanțe tensioactive (surfactanți) se desfășoară pe tot parcursul vieții unei persoane.

În acele cazuri rare în care nou-născutul nu are celule producătoare de surfactant în plămâni, copilul nu poate respira singur și moare. Din cauza lipsei sau absenței agenților tensioactivi în alveole, aproximativ o jumătate de milion de nou-născuți din întreaga lume mor în fiecare an fără a respira prima.

Cu toate acestea, unele animale care respiră cu plămânii nu au surfactanți. În primul rând, acest lucru se aplică celor cu sânge rece - broaște, șerpi, crocodili. Deoarece aceste animale nu au nevoie să cheltuiască energie pentru încălzire, cerințele lor de oxigen nu sunt la fel de mari ca cele ale animalelor cu sânge cald și, prin urmare, suprafața lor pulmonară este mai mică. Dacă în plămânii umani suprafața de contact a 1 cm 3 de aer cu vasele de sânge este de aproximativ 300 cm 2, atunci la o broască este de numai 20 cm 2.

Scăderea relativă a suprafeței pulmonare pe unitatea de volum la animalele cu sânge rece se datorează faptului că diametrul alveolelor lor este de aproximativ 10 ori mai mare decât la cele cu sânge cald. Și din legea lui Laplace ( p= 4a/R) rezultă că presiunea suplimentară care trebuie depășită în timpul inspirației este invers proporțională cu raza alveolelor. Raza mare a alveolelor la animalele cu sânge rece le permite să inspire cu ușurință chiar și fără o scădere a dimensiunii. p din cauza PAV.

Nu există agenți tensioactivi în plămânii păsărilor. Păsările sunt animale cu sânge cald și duc un stil de viață activ. În repaus, necesarul de oxigen al păsărilor este mai mare decât al altor vertebrate, inclusiv al mamiferelor, iar în timpul zborului crește de multe ori. Sistemul respirator al păsărilor este capabil să sature sângele cu oxigen chiar și atunci când zboară la mare altitudine, unde concentrația sa este mult mai mică decât la nivelul mării. Orice mamifer (inclusiv oamenii), aflat la o astfel de înălțime, încep să sufere de foamete de oxigen, își reduc drastic activitatea motorie și uneori chiar cad într-o stare semi-conștientă. Cum fac plămânii păsărilor, în absența agenților tensioactivi, să facă față acestei sarcini dificile?

Pe lângă plămânii normali, păsările au un sistem suplimentar constând din cinci sau mai multe perechi de saci de aer cu pereți subțiri, asociați cu plămânii. Cavitățile acestor pungi se ramifică larg în corp și merg în unele oase, uneori chiar în oasele mici ale falangelor degetelor. Ca urmare, sistemul respirator, de exemplu rațele, ocupă aproximativ 20% din volumul corpului (2% plămâni și 18% saci de aer), în timp ce la om este de doar 5%. Pereții sacilor de aer sunt săraci în vasele de sânge și nu participă la schimbul de gaze. Airbag-urile nu numai că ajută la suflarea aerului prin plămâni într-o singură direcție, dar reduc și densitatea corpului, frecarea dintre părțile sale individuale și contribuie la răcirea eficientă a corpului.

Plămânul unei păsări este construit din tuburi subțiri deschise pe ambele părți conectate în paralel cu vasele de sânge - capilare de aer care se extind din parabronhii. În timpul inspirației, volumele sacilor de aer anterior și posterior cresc. Aerul din trahee intră direct în sacii posteriori. Sacii anteriori nu comunică cu bronhia principală și sunt umplute cu aer care părăsește plămânii (Fig. 5, A).

Orez. 5 . Mișcarea aerului în sistemul respirator al unei păsări: A- respiratie, b- expira
(K1 și K2 - supape care modifică mișcarea aerului)

La expirare se reface comunicarea sacilor anteriori cu bronhia principala, iar sacii posteriori sunt intrerupti. Ca urmare, în timpul expirației, aerul curge prin plămânul păsării în aceeași direcție ca și în timpul inhalării (Fig. 5, b). În timpul respirației, doar volumele sacilor de aer se modifică, în timp ce volumul plămânului rămâne aproape constant. Devine clar de ce nu există agenți tensioactivi în plămânii păsării: pur și simplu sunt inutile acolo, pentru că. nu este nevoie să umflați plămânii.

Unele organisme folosesc aerul pentru mai mult decât doar pentru a respira. Corpul peștelui-puffer, care trăiește în Oceanul Indian și Marea Mediterană, este presărat cu numeroase ace - solzi modificați. Într-o stare calmă, acele sunt mai mult sau mai puțin strâns atașate de corp. În caz de pericol, peștele-puffer se repezi la suprafața apei și, luând aer în intestine, se transformă într-o minge umflată. În acest caz, acele se ridică și ies în afară în toate direcțiile. Peștele se menține chiar la suprafața apei, răsturnându-se cu burta în sus, iar o parte a corpului iese deasupra apei. În această poziție, peștele-puffer este protejat de prădători atât de jos, cât și de sus. Când pericolul a trecut, peștele suflator lasă aer, iar corpul său capătă dimensiunea obișnuită.

Învelișul de aer al Pământului (atmosfera) este ținut în apropierea Pământului datorită forțelor de atracție și exercită presiune asupra tuturor corpurilor cu care intră în contact. Corpul uman este adaptat la presiunea atmosferică și nu tolerează scăderea acesteia. Când urcăm munți (4 mii de metri și uneori chiar mai jos), mulți oameni se simt rău, apar atacuri de „rău de altitudine”: devine dificil să respiri, sângele vine adesea din urechi și nas, este posibilă pierderea conștienței. Deoarece suprafețele articulare sunt strâns adiacente între ele (în punga articulară care acoperă articulațiile, presiunea este redusă) din cauza presiunii atmosferice, ridicate la munte, unde presiunea atmosferică este mult redusă, acțiunea articulațiilor este deranjată, brațele și picioarele nu se „ascultă” bine, apar cu ușurință luxațiile. . Alpiniștii și piloții, urcând la înălțimi mari, iau cu ei dispozitive de oxigen și se antrenează special înainte de a urca.

Programul special de antrenament pentru cosmonauți include antrenament obligatoriu într-o cameră de presiune, care este o cameră de oțel închisă ermetic conectată la o pompă puternică care creează o presiune crescută sau scăzută în ea. În medicina modernă, camera de presiune este utilizată în tratamentul multor boli. Oxigenul pur este furnizat în cameră și se creează o presiune ridicată. Datorită difuziei oxigenului prin piele și plămâni, tensiunea acestuia în țesuturi crește semnificativ. Această metodă de tratament este foarte eficientă, de exemplu, în infecțiile rănilor (gangrenă gazoasă) cauzate de microorganisme anaerobe, pentru care oxigenul este o otravă puternică.

La altitudinile la care zboară navele spațiale moderne, practic nu există aer, așa că cabinele navelor sunt etanșe, iar presiunea și compoziția aerului, umiditatea și temperatura normale sunt create și menținute în ele. Încălcarea etanșeității cabinei duce la consecințe tragice.

Nava spațială Soyuz-11 cu trei cosmonauți la bord (G. Dobrovolsky, V. Volkov, V. Patsaev) a fost lansată pe orbita joasă a Pământului pe 6 iunie 1971, iar pe 30 iunie, la întoarcerea pe Pământ, echipajul a murit ca un rezultat al depresurizării vehiculului de coborâre după separarea compartimentelor la o altitudine de 150 km.

Câteva fapte despre respirație

Persoana respiră ritmic. Un nou-născut face mișcări respiratorii de 60 de ori pe 1 minut, un copil de cinci ani - de 25 de ori pe 1 minut, la 15-16 ani ritmul respirator scade la 16-18 pe 1 minut și rămâne așa până la bătrânețe, când redevine mai frecventă.

La unele animale, ritmul respirator este mult mai mic: condorul face o mișcare respiratorie în 10 secunde, iar cameleonul - în 30 de minute. Plămânii unui cameleon sunt legați de saci speciali în care atrage aer și, în același timp, se umflă puternic. Ritmul scăzut de respirație permite cameleonului să nu-și detecteze prezența pentru o lungă perioadă de timp.

În repaus și la temperatură normală, o persoană consumă aproximativ 250 ml de oxigen pe minut, 15 litri pe oră și 360 litri pe zi. Cantitatea de oxigen consumată în repaus nu este constantă - ziua este mai mare decât noaptea, chiar dacă o persoană doarme ziua. Probabil, aceasta este o manifestare a ritmurilor zilnice din viața organismului. O persoană mincinoasă consumă aproximativ 15 litri de oxigen pe oră, în timp ce sta în picioare - 20 de litri, în timp ce merge calm - 50 de litri, în timp ce merge cu o viteză de 5 km/h - 150 de litri.

La presiunea atmosferică, o persoană poate respira oxigen pur timp de aproximativ o zi, după care apare pneumonia, care se termină cu moartea. La o presiune de 2-3 atm, o persoană poate respira oxigen pur timp de cel mult 2 ore, apoi există o încălcare a coordonării mișcărilor, atenției, memoriei.
În mod normal, 7-9 litri de aer trec prin plămâni în 1 minut și aproximativ 200 de litri pentru un alergător antrenat.

Organele interne în timpul muncii intense necesită un aport crescut de oxigen. Cu o activitate intensă, consumul de oxigen al inimii crește de 2 ori, al ficatului - de 4 ori, al rinichilor - de 10 ori.

Cu fiecare respirație, o persoană efectuează o muncă suficientă pentru a ridica o încărcătură de 1 kg la o înălțime de 8 cm. Folosind munca efectuată în decurs de 1 oră, ar fi posibil să ridicați această sarcină la o înălțime de 86 m și peste noapte - să 690 m.

Se știe că centrul respirator este excitat de o creștere a concentrației de dioxid de carbon din sânge. Dacă concentrația de dioxid de carbon din sânge este redusă, este posibil ca o persoană să nu respire mai mult decât de obicei. Acest lucru se poate realiza prin respirație rapidă. O tehnică similară este folosită de scafandri, iar scafandrii experimentați pot sta sub apă timp de 5-7 minute.

Praful este peste tot. Chiar și în vârful Alpilor, 1 ml de aer conține aproximativ 200 de particule de praf. Același volum de aer urban conține mai mult de 500.000 de particule de praf. Vântul transportă praf pe distanțe foarte mari: de exemplu, praf din Sahara a fost găsit în Norvegia, iar praf vulcanic din insulele Indoneziei a fost găsit în Europa. Particulele de praf sunt prinse în sistemul respirator și pot duce la diferite boli.

În Tokyo, unde există 40 cm2 de suprafață stradală pentru fiecare locuitor, polițiștii lucrează cu măști de oxigen. La Paris au fost amenajate cabine de aer curat pentru trecători. Patologii recunosc parizienii la autopsie după plămânii lor negri. În Los Angeles, palmierii din plastic au fost instalați pe stradă, deoarece cei vii mor din cauza poluării mari a aerului.

Va urma

* Aceasta se referă la presiunea parțială a oxigenului din aer, la care acesta este în echilibru cu oxigenul dizolvat în sânge sau alt mediu, numită și tensiunea oxigenului din acest mediu.