Органы дыхания, биология

• Человек, как и другие животные, вдыхает кислород — O2, выдыхает углекислый газ — CO2.
• Дыхание — основа жизни организма,   это совокупность процессов, обеспечивающих поступление кислорода, окисление органических веществ и образование энергии и удаление образовавшихся углекислого газа и воды.
• 
• Три составляющих дыхания человека:

• внешнее дыхание (легочная вентиляция) — газообмен легких с окружающей средой
• газообмен в легких — процессы на уровне альвеолярных пузырьков и кровеносных сосудов
• тканевое дыхание — процессы, происходящие уже в тканях и клетках организма

Органы дыхательной системы человека

Вдох и выдох осуществляется за счет работы мышц. Увеличение объема грудной клетки осуществляется при помощи диафрагмы — мышечной «перегородки» — орган дыхания  между грудной частью тела и брюшной полостью.

1. Система дыхания человека состоит из органов:
2. Воздухоносные пути: носовая полость → носоглотка → гортань → трахея, бронхи; легкие.
3. Основными органами дыхательной системы человека считаются бронхи и легкие, но но у носовой полости тоже очень существенные функции:
4. — фильтрация вдыхаемого воздуха — волоски в носовой полости задерживают частички пыли;
5.  — защита от микробов — с этим справляется слизистая оболочка носа;
6.  — согревания воздуха — в носовой полости много сосудов и капилляров.
7. Эта часть дыхательной системы человека подготавливает воздух для поступления его в основную часть — бронхи и легкие.
8. Гортань — разделяет воздухоносные и пищеварительные пути, непосредственно участвует в образовании звука ( голоса).
9. 
10. Это широкая трубка, состоящая из хрящей, со стороны глотки гортань прикрыта подвижным ( закрывает дыхательный пути при проглатывании пищи) надгортанником, который закрывает дыхательный путь.
11. Основные органы дыхания — бронхи и легкие.
12. Бронхи
13. 
14. Трахея — хрящевое образование, состоящее из 15-20 полуколец, задняя стенка которой ( та, которая ближе к пищеводу) образована мягкой соединительной и гладкой мышечной тканью.
15. Далее трахея ветвится на два бронха — они тоже образованы хрящевыми кольцами, а их многочисленные разветвления — бронхиолы ( все это похоже на ветки дерева).
16. В состав бронхов входит помимо хрящевой ткани — благодаря ей они держат форму (бронхи часто называют «скелетом» легких), мышечная ткань и слизистая оболочка.
17. Основная функция бронхов в дыхательной системе человека — проведение вдыхаемого воздуха от трахеи к альвеолам — бронхи входят в легкие.

Дополнительно, бронхи очищают этот воздух. Когда человек кашляет — удаляются крупные частицы — примеси в воздухе.

• Легкие человека
• Тоже состоят из двух частей — левого и правого.
• Основная функция легких в дыхательной системе человека — газообмен между кровью и внешней средой.
• Специальная оболочка —плевра — покрывает легкие, защищая их.

Плевральная полость заполнена жидкостью, уменьшая трение при вдохе — выдохе. В полости давление воздуха выше атмосферного. Такое «отрицательное» давление поддерживает форму легкого, не дает ему спасться и поддерживает вентиляцию.

Воздух поступает в бронхи, которые «вплетены» в легкие через бронхиолы, которые переходят в альвеолы и альвеолярные пузырьки.

Функция этих пузырьков — увеличение площади поверхности для поглощения большего количества кислорода. Их количество — около 700 млн (!!!)

1. Альвеолы оплетены кровеносными капиллярами, итого получается значительная площадь поверхности, которая осуществляет газообмен.
2. И последний орган дыхания человека —
3. кожа

Этот орган имеет площадь приблизительно 2 м2. Огромное количество пор на коже и подходящая к ней сеть кровеносных сосудов помогают осуществлять функцию дыхания.

Т.о., дыхательная система человека включает в себя несколько органов, основная функция которых  — получение кислорода и выделение газообразных продуктов метаболизма.

Механизм дыхания. Газообмен в  легких

Вдох	Выдох
Сокращение наружных межреберных мышц и диафрагмы диафрагма опускается вниз объем грудной полости увеличивается давление в грудной полости меньше атмосферного	Расслабление межреберных мышц диафрагма поднимается, становится куполообразной объем грудной полости уменьшается давление в грудной полости выше атмосферного

Легочные объемы

• в состоянии покоя человек может вдохнуть и выдохнуть около 500 мл воздуха — это называется дыхательный объем;
• после спокойного вдоха человек может вдохнуть еще дополнительно 1500 мл  — это резервный объем вдоха;
• то же самое при выдохе — резервный объем выдоха — 1500 мл.

Сумма этих показателей — жизненный объем легких —

ЖЕЛ = дыхательный объем + резервный объем вдоха+ резервный объем выдоха = 3500 мл

1. ЖЕЛ зависит от возраста, физического состояния и тренированности человека, но есть минимальная величина, характерная для любого взрослого человека — 1000 мл — остаточный объем после максимального выдоха — он необходим, чтобы легкие не слипались и имели резервный запас воздуха.
2. Все эти объемы измеряются спирометром
3. 

В легких газообмен происходит между альвеолами т кровеносными капиллярами. Процесс — диффузия кислорода в кровеносные сосуды, а углекислого газа — из них.

Направление и скорость диффузии определяется парциальным давлением газов.

Вследствие разности парциальных давлений кислорода и углекислого газа в альвеолах и направления их в крови осуществляется направленная диффузия

Транспорт газов в крови

• кислород переносится гемоглобином эритроцитов

Одна молекула гемоглобина обратимо присоединяет четыре молекулы кислорода и становится оксигемоглобином

• Кровь становится ярко — алой (артериальной)
• Оксигемоглобин образуется в легких, транспортируется кровью к тканям и органам, а там уже кислород переходит в клетки, а углекислый газ диффундирует в кровь.
• Есть один очень существенный момент — в крови есть вода и ионы натрия и калия, а углекислый газ может с ними реагировать, поэтому в венозной крови углекислый газ находится в виде  гидрокарбоната: NаHCO3 и KHCO3.

Венозная кровь возвращается к сердцу и затем поступает в легкие. Цикл обмена газов повторяется.

Регуляция дыхания

Нервная регуляция

Гуморальная регуляция

в дыхательном центре продолговатого мозга расположен центр вдоха и выдоха дыхательный центр подчинен гипоталамусу и коре больших полушарий. Соответственно, есть  осознанная и бессознательная составляющая регулировки дыхания. легочная вентиляция изменяется рефлекторно при воздействии на рецепторы, чувствительные к повышению концентрации углекислого газа и рецепторов, реагирующих на изменение артериального давления

повышение концентрации углекислого газа в организме стимулирует усиление дыхания адреналин также учащает дыхание человека

• тест ЕГЭ по дыханию
• ОГЭ — вопросы

Обсуждение: “Дыхательная система человека”

(Правила комментирования)

Дыхательная система человека

Михаил Октябрь 23, 2016 Биология человека Комментировать

• Содержание:
• Основной источник энергии для всех тканей человека — процессы аэробного (кислородного) окисления органических веществ, протекающие в митохондриях клеток и требующие постоянного снабжения кислородом.
• Дыхание — это совокупность процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, использование его в окислении органических веществ и удаление из организма углекислого газа и некоторых других веществ.
• ❖ Дыхание человека включает:
  ■ вентиляцию легких;
  ■ газообмен в легких;
  ■ транспортировку газов кровью;
  ■ газообмен в тканях;

Различия в составе альвеолярного и вдыхаемого воздуха объясняются тем, что в альвеолах кислород непрерывно диффундирует в кровь, а из крови в альвеолы поступает двуокись углерода. Различия в составе альвеолярного и выдыхаемого воздуха объясняются тем, что во время выдоха воздух, выходящий из альвеол, смешивается с воздухом, содержащимся в дыхательных путях.

Строение и Функции органов дыхания

1. ❖ Система органов дыхания человека включает:
2. ■ воздухоносные пути — носовую полость (она отделена от полости рта спереди твердым, а сзади мягким нёбом), носоглотку, гортань, трахею, бронхи;
3. ■ легкие, состоящие из альвеол и альвеолярных ходов.

   

Носовая полость начальный отдел дыхательного пути; имеет парные отверстия — ноздри, через которые проникает воздух; у наружного края ноздрей располагаются волоски, задерживающие проникновение крупных частиц пыли. Носовая полость делится перегородкой на правую и левую половины, каждая из которых состоит из верхнего, среднего и нижнего носовых ходов.

Слизистая оболочка носовых ходов покрыта мерцательным эпителием, выделяющим слизь, которая склеивает пылинки и губительно действует на микроорганизмы. Реснички эпителия постоянно колеблются и способствуют удалению инородных частиц вместе со слизью.

• ■Слизистая оболочка носовых ходов обильно снабжена кровеносными сосудами, что способствует согреванию и увлажнению вдыхаемого воздуха.
• ■ В эпителии также находятся рецепторы, реагирующие на различные запахи.
• Из носовой полости воздух через внутренние носовые отверстия — хоаны — попадает в носоглотку и дальше в гортань.

Гортань — полый орган, образована несколькими парными и непарными хрящами, соединенными между собой суставами, связками и мышцами. Самый крупный из хрящей —щитовидный — состоит из двух четырехугольных пластинок, соединенных спереди под углом.

У мужчин этот хрящ несколько выступает вперед, образуя кадык. Над входом в гортань располагается надгортанник — хрящевая пластина, закрывающая вход в гортань при глотании.

Полость гортани покрыта слизистой оболочкой, образующей две пары складок

Дыхательная система человека – органы, схема, процессы и работа (биология, 8 класс) — Природа Мира

Когда мы дышим, мы вдыхаем кислород и выдыхаем углекислый газ. Газообмен между нашим организмом и окружающей средой необходим для метаболической активности и поддержания жизни.

Каждый организм, от отдельной бактериальной клетки до гигантского синего кита, подвергается дыханию. Дыхание у людей осуществляется системой органов, известной как дыхательная система человека.

• Дыхательная система человека – это совокупность органов, которые обеспечивают процесс вдыхание кислорода и выдох углекислого газа для удовлетворения энергетических потребностей организма.
• Давайте более подробно ознакомимся с дыхательной системой человека, ее органами, функциями и процессом дыхания.
• Дыхание у людей – это процесс поглощения кислорода и выделения углекислого газа. У человека есть два типа процессоа дыхания:

• Внешнее дыхание – газообмен между организмом и окружающей средой.
• Внутреннее дыхание – обмен газов между кровью и клетками тела.

Дыхательная система человека состоит из группы органов и тканей, которые помогают нам в процессе дыхания. Легкие – это основные органы дыхательной системы, которые участвуют в газообмене. Другие важные части этой системы включают ряд дыхательных путей, органов, кровеносных сосудов и мышц, способствующих дыханию.

Особенности дыхательной системы человека

Дыхательная система человека имеет следующие важные особенности:

• Энергия генерируется при расщеплении молекул глюкозы во всех живых клетках человеческого тела.
• Кислород вдыхается и транспортируется в различные части тела и используется в процессе сжигания пищевых частиц (расщепления молекул глюкозы) на клеточном уровне в ряде химических реакций.
• Полученные молекулы глюкозы используются человеческим организмом для выделения энергии в виде молекул аденозинтрифосфата (АТФ) для осуществления жизненно важных процессов.

Строение и органы дыхательной системы человека

На схеме дыхательной системы человека показаны различные органы и части, участвующие в газообмене.

Схема строения дыхательной системы человека. Изображение: Wikimedia Commons

Давайте подробно рассмотрим основные органы дыхательной системы и их функции.

Нос

Воздух попадает в тело через нос. Нос имеет пару наружных ноздрей, которые разделены хрящевой структурой, называемой перегородкой. Эта структура, которая равномерно отделяет правую ноздрю от левой.

Крошечные волосяные фолликулы, покрывающие внутреннюю поверхность ноздрей, действуют как первая линия защиты организма от чужеродных патогенов. По мере того как воздух проходит через мембраны, он нагревается и увлажняется.

Частицы пыли, падающие на липкую поверхность, направляются ресничками в горло, где они либо проглатываются, либо откашливаются.

Гортань

Строение дыхательной системы человека

Дыхательная система — совокупность органов, обеспечивающих поступление кислорода из окружающего воздуха в дыхательные пути, и осуществляющих газообмен, т.е.

поступление кислорода в кровоток и выведение углекислого газа из кровотока обратно в атмосферу.

Однако дыхательная система — это не только обеспечение организма кислородом — это еще и человеческая речь, и улавливание различных запахов, и теплообмен.

Органы дыхательной системы человека условно делятся на дыхательные пути, или проводники, по которым воздушная смесь поступает к легким, и легочную ткань, или альвеолы.

Дыхательные пути по уровню прикрепления пищевода условно делятся на верхние и нижние. К верхним относятся:

• нос и его придаточные пазухи
• ротоглотка
• гортань

К нижним дыхательным путям относятся:

• трахея
• главные бронхи
• бронхи следующих порядков
• терминальные бронхиолы.

Носовая полость — первый рубеж при поступлении воздуха в организм. На пути пылевых частиц встают многочисленные волоски, расположенные на слизистой полости носа, и очищают проходящий воздух. Носовые раковины представлены хорошо кровоснабжаемой слизистой и, проходя сквозь извитые носовые раковины, воздух не только очищается, но и согревается.

Также нос – орган, благодаря которому мы наслаждаемся ароматом свежей выпечки, или точно можем определить местонахождение общественного туалета. А все потому, что на слизистой верхней носовой раковины расположены чувствительные обонятельные рецепторы. Их количество и чувствительность генетически запрограммированы, благодаря чему парфюмеры создают запоминающиеся ароматы духов.

Проходя сквозь ротоглотку, воздух попадает в гортань. Как же получается, что пища и воздух проходят через одни и те же части тела и не смешиваются? При глотании надгортанник прикрывает дыхательные пути, и пища попадает в пищевод. При повреждении надгортанника человек может поперхнуться. Попадание еды в дыхательные пути требует немедленной помощи и может даже привести к смерти.

Гортань состоит из хрящей и связок. Хрящи гортани видны невооруженным глазом. Самый крупный из хрящей гортани — щитовидный хрящ.

Его строение зависит от половых гормонов и у мужчин он сильно выдвигается вперед, формируя адамово яблоко, или кадык.

Именно хрящи гортани служат ориентиром для врачей при проведении трахеотомии или коникотомии – операций, которые проводятся, когда инородное тело или опухоль перекрывают просвет дыхательных путей, и обычным способом человек не может дышать.

Как работает дыхательная система? Просто о сложном

Эволюционно сложилось так, что для жизнедеятельности человека необходим кислород. Как доставить его к органам и тканям? Сегодня говорим о дыхательной системе и особенностях её функционирования.

Как всё устроено?

Дыхательная система представлена целым рядом анатомических образований. Классификационно их подразделяют на дыхательные пути (верхние и нижние) и дыхательные органы. Верхние дыхательные пути – это полость носа, носовая и ротовая часть глотки. Нижние – гортань, трахея и бронхи.

К дыхательным органам относят легкие. В обиходе и по факту, говоря об органах дыхания человека, могут подразумеваться отдельные анатомические образования и дыхательных путей. Например, гортань, трахея – это не только часть нижних дыхательных путей, но и самостоятельные органы.

Воздух попадает в легкие не сам по себе, туда его необходимо «втянуть», что и происходит в процессе вдоха. В этом участвуют диафрагма, наружные межреберные и межхрящевые мышцы. Во время вдоха диафрагма несколько уплощается, грудная клетка расширяется, что обеспечивается поступательное движение воздуха в дыхательные пути и легкие.

Пройдя весь путь от ноздрей до конечных разветвлений бронхиального дерева, воздух попадает в замкнутые «пузырьки» – альвеолы. Они и составляют основную функциональную часть легких.

Читайте по теме: Дышите легко и чисто! Вся правда о бронхитах

Но как кислороду дойти до конечных целей – органов? Снаружи альвеола покрыта сетью мелких кровеносных сосудов, по которым непрерывно течет кровь. Одна из разновидностей клеток крови – эритроциты, заполненные веществом гемоглобином. Именно он и осуществляет перенос газов в организме.

Кислород из альвеолярного воздуха «просачивается» в кровь, где «захватывается» гемоглобином. При этом в альвеолу поступает углекислый газ – продукт жизнедеятельности клеток.

Обогатившиеся кислородом эритроциты разносят его по организму, а углекислый газ выделяется во внешнюю среду путем выдоха. В отличие от вдоха – всегда активного процесса – выдох пассивен, но при необходимости может быть и активным.

В активном выдохе также участвуют мышцы – внутренние межреберные и мышцы брюшной стенки.

Определенную роль в процессе дыхания играет отрицательное внутриплевральное давление.

Процесс дыхания человека сложен и регулируется различными способами. Рассмотрим некоторые из них.

За дыхание отвечает дыхательный центр – скопление нервных клеток в продолговатом мозге.

Читайте по теме: Что поможет от кашля: барсучий жир или горчица в носках? Лечим детей правильно

Поток нервных импульсов идет к мышцам, отвечающим за вдох, задавая им определенный размах движений. У дыхательного центра имеется автоматия: приблизительно раз в четыре секунды здесь возникает возбуждение, стимулирующее мышцы, обеспечивающие вдох. Затем оно сменяется торможением, мышцы вдоха расслабляются – происходит выдох. Ритмичная смена этих состояний – врожденное свойство.

Частота и глубина дыхания зависит от интенсивности процессов окисления, происходящих в организме.

Физическая нагрузка приводит к увеличению поглощения кислорода и повышению концентрации в тканях и крови углекислого газа.

Последний через кровь активирует работу дыхательного центра, и, как следствие, усиливается сокращение дыхательных мышц. Это позволяет быстрее удалить избыток углекислого газа и восполнить недостаток кислорода.

Не на пользу телу: что вредит нашей дыхательной системе?

Человек сформировался в условиях с определенным содержанием кислорода. Однако для оптимального процесса дыхания необходимо не только само его наличие, но и определенные характеристики вдыхаемого воздуха. Их обеспечивают наши дыхательные пути, поэтому к легким – в норме – поступает очищенный, увлажненный и согретый воздух.

На любой из этих параметров могут воздействовать изменения окружающей среды.

Чистота. Пыль различного происхождения, выхлопные газы автомобилей, выбросы вредных веществ в атмосферу, табачный дым, шерсть животных, пыльца растений… Список можно было бы продолжить.

Увлажненность. Наверняка многим знакомо чувство сухости и першения в горле в помещениях в зимнее время года, особенно поутру. Причина до банальности проста: отопление в квартирах и домах пересушивает воздух, который затем сушит слизистые оболочки дыхательных путей. В результате повышается восприимчивость их к инфекции.

Читайте материал по теме: Чем отличаются ОРВИ и ОРЗ?

Низкая температура. Дышать через нос, а не через рот, советуют не просто так: помимо очищения и увлажнения, слизистая носовой полости согревает проходящий транзитом воздух.

Среди других факторов, способных нанести вред нашим органам дыхания – многочисленные инфекции. ОРВИ, бактерии, грибки – все эти представители микромира способны вызывать различные заболевания.

Когда дышать тяжело. Что говорит статистика?

Пневмония, острый ларингит, трахеит и бронхит. По данным министерства здравоохранения РФ наиболее распространенные заболевания среди взрослых связаны с дыхательной системой.

• Сохраняют актуальность бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), рак и туберкулез легких.
• Читать материал по теме: Что такое хроническая обструктивная болезнь легких?
• А над нами – километры воды, а над нами бьют хвостами киты…
• Сколько воздуха в день вдыхает человек?

Давайте посчитаем. В норме в покое объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого взрослым человеком при одном дыхательном цикле, составляет 500 мл, а частота дыхания у него – от 16 до 20 (во время сна – до 12). Таким образом, в покое в минуту человек вдыхает от 8 литров воздуха, а в течение суток – около 11 500 литров (с поправками на частоту дыхания во время сна – соответственно меньше).

Сколько человек может не дышать?

Ответ на этот вопрос зависит от многих факторов. Находится ли человек в покое или двигается? Какова температура окружающей среды? И т.д.

Итак, сколько может не дышать человек? Диапазон колебаний составляет от менее чем 1 минуты до нескольких минут. Один из мировых рекордов принадлежит датскому ныряльщику Стигу Северинсену – 22 минуты. Правда, перед своей попыткой он почти 20 минут активно дышал чистым кислородом. Ткани организма обогатились этим газом и одновременно снизилось содержание углекислоты.

Критичен не только дефицит кислорода, но и избыток углекислого газа. При невозможности организма избавиться от углекислоты через легкие, начинает увеличиваться ее содержание в крови. Возможно нарушение ориентации, спазмы в мышцах, учащенное сердцебиение, потеря сознания и смерть.

Что будет, если часто задерживать дыхание?

Исходя из описанного выше, в зависимости от частоты и длительности задержек в организме может постепенно накапливаться углекислый газ. При выходе его за границы нормы и сравнительно длительном сохранении этого состояния возможны пагубные влияния на здоровье.

1. Обычно после ощутимой задержки дыхания и закономерном повышении уровня углекислоты отмечается углубление дыхания: организм удаляет ее избыток и стремится получить кислород.
2. Лечебное дыхание
3. На пользу стройности
4. Существуют методики для похудения, основанные на различных способах дыхания – например бодифлекс, оксисайз.
5. Можно ли похудеть, употребляя супы? Рассказывает врач-терапевт и диетолог «Клиника Эксперт Ставрополь» Мальцева Валентина Сергеевна

Один из примеров – дыхание по типу «брюшного» дыхания, т.е. при вдохе живот выпячивается, при выдохе – втягивается.

Мнения ученых по поводу снижения веса с помощью только дыхательных упражнения противоречивы. Кроме того, необходимо помнить, что слишком глубокие вдохи и выдохи могут нарушить равновесие между кислородом и углекислым газом. Это может вызвать головокружение, а у кого-то и обморок.

Поэтому перед началом такой практики необходимо посоветоваться с врачом, в том числе и особенно если имеются какие-то проблемы со здоровьем.

Вдох, выдох, покой

Взволнованы? Понервничали? «Нужно сделать глубокий вдох и успокоиться». Знакомая мысль? А может кто-то давал вам такой совет.

Как оказалось, эта техника не только «работает», но и имеет под собой материальную основу. Ученым удалось установить (правда, пока на мышах), что в головном мозге имеются нервные клетки, связанные как с областями, регулирующими дыхание, так и анализирующими психологическое состояние.

Схема работает примерно так. Когда организм эмоционально возбуждается, обнаруженные клетки передают сигналы на нейроны, учащающие дыхание. Однако, как оказалось, работает система и в обратном направлении. Иными словами, если начать дышать чаще, то мозг может возбуждаться. Отсюда напрашивается вывод, почему глубокое замедленное дыхание может успокаивать.

Как дышать, чтобы быстро уснуть?

Существует методика, основанная на практиках йогов. Разработал ее доктор Эндрю Уейл (Andrew Weil). Техника называется «4-7-8» и выполняется следующим образом:

• – поместите кончик языка на слизистую оболочку сразу за верхними передними зубами (с внутренней стороны) и держите его там на протяжении всего упражнения;
• – полностью выдохните через рот со свистящим звуком;
• – закройте рот и спокойно вдохните через нос, досчитав про себя до четырех;
• – задержите дыхание, посчитав мысленно до семи;
• – полностью выдохните через рот, издавая свистящий звук, посчитав до восьми.

Это одно дыхание. Теперь повторите цикл еще три раза.

Если вам сложно задерживать дыхание, вы можете ускорить упражнение, но придерживайтесь соотношения 4:7:8 для трех фаз. Выполняйте упражнение дважды в день.

1. Материал по теме: Бессонница – это болезнь или нет?
2. Метод относится к альтернативным методам лечения и, возможно, не проверялся с точки зрения принципов доказательной медицины.
3. Сохраняем здоровье

Как же сохранить здоровье дыхательной системы? С учетом неблагоприятных факторов, которые могут влиять на ее состояние, целесообразны достаточная физическая активность – в идеале на свежем воздухе; регулярное проветривание помещений; увлажнение воздуха; избавление от вредных привычек (курение); использование во время работы, связанной с профессиональными вредностями, индивидуальных средств защиты (маски, респираторы).

• Важна профилактика респираторных инфекций, а также своевременное лечение любых заболеваний органов дыхания.
• Необходимо обязательно проходить плановые диспансеризации и профосмотры с выполнением флюорографии с частотой, предусмотренной ими.
• Энвер Алиев
• Другие материалы по теме:
• Опасен ли рентген легких?
• Пневмония: симптомы, диагностика и лечение
• Как помочь детям и взрослым с бронхиальной астмой?

ДЫХА́НИЯ О́РГАНЫ

Авторы: Н. Н. Иорданский

ДЫХА́НИЯ О́РГАНЫ, спе­циа­ли­зи­ро­ван­ные струк­ту­ры жи­вот­ных и че­ло­ве­ка, слу­жа­щие для га­зо­об­ме­на (по­треб­ле­ния ки­сло­ро­да O2 и вы­ве­де­ния ди­ок­си­да уг­ле­ро­да CO2) с внеш­ней сре­дой.

Про­стей­шие и низ­шие мно­го­кле­точ­ные жи­вот­ные (губ­ки, ки­шеч­но­по­ло­ст­ные, боль­шин­ст­во групп чер­вей) не име­ют Д. о.; им свой­ст­вен­но диф­фуз­ное ды­ха­ние, при ко­то­ром га­зо­об­мен про­ис­хо­дит че­рез всю по­верх­ность те­ла.

С уве­ли­че­ни­ем раз­ме­ров те­ла, при по­вы­ше­нии ин­тен­сив­но­сти об­ме­на ве­ществ диф­фуз­ное ды­ха­ние не мо­жет обес­пе­чить дос­та­точ­ный уро­вень га­зо­об­ме­на. Раз­ви­ва­ют­ся (как впя­чи­ва­ния и вы­пя­чи­ва­ния на­руж­ных по­кро­вов или стен­ки ки­шеч­но­го трак­та) спец.

ор­га­ны ды­ха­ния и сис­те­мы, транс­пор­ти­рую­щие O2 и CO2 внут­ри ор­га­низ­ма (важ­ней­шая из них – кро­ве­нос­ная). У вод­ных жи­вот­ных Д. о. обыч­но пред­став­ле­ны раз­ветв­лён­ны­ми вы­рос­та­ми оп­ре­де­лён­ных уча­ст­ков те­ла с силь­но раз­ви­той се­тью кро­ве­нос­ных со­су­дов – на­руж­ны­ми и внут­рен­ни­ми жаб­ра­ми.

У не­ко­то­рых групп жи­вот­ных осо­бы­ми Д. о. ста­но­вят­ся кож­ные по­кро­вы, от­ли­чаю­щие­ся при этом вы­со­кой про­ни­цае­мо­стью для рас­тво­рён­ных в во­де га­зов. Кож­ное ды­ха­ние мо­жет до­пол­нять и да­же за­ме­нять (у без­лё­гоч­ных са­ла­мандр) дру­гие Д. о. У на­зем­ных жи­вот­ных ос­нов­ные Д. о. – тра­хеи и лёг­кие.

Тра­хеи (сис­те­ма тон­ких воз­ду­хо­нос­ных тру­бо­чек) ха­рак­тер­ны для они­хо­фор, мно­го­но­жек, на­се­ко­мых, не­ко­то­рых хе­ли­це­ро­вых. Лёг­кие име­ют­ся у ря­да пау­ко­об­раз­ных, брю­хо­но­гих лё­гоч­ных мол­лю­сков и у на­зем­ных по­зво­ноч­ных.

У круг­ло­ро­тых и рыб Д. о. пред­став­ле­ны жаб­ра­ми, рас­по­ло­жен­ны­ми в жа­бер­ных ще­лях – пар­ных от­вер­сти­ях, со­еди­няю­щих по­лость глот­ки с внеш­ней сре­дой; они фор­ми­ру­ют­ся из встреч­ных кар­ма­но­об­раз­ных впя­чи­ва­ний сте­нок глот­ки и по­кро­вов те­ла.

При ак­ти­ви­за­ции об­раза жиз­ни у по­зво­ноч­ных по­яв­ля­ет­ся не­об­хо­ди­мость в зна­чит. уси­ле­нии жа­бер­ной вен­ти­ля­ции; из вис­це­раль­но­го ске­ле­та (жа­бер­ных дуг) и его мус­ку­ла­ту­ры раз­ви­ва­ет­ся жа­бер­ный на­сос.

У круг­ло­ро­тых он уст­ро­ен в ви­де хря­ще­вой жа­бер­ной ре­шёт­ки, рас­по­ло­жен­ной сна­ру­жи жабр; вис­це­раль­ные мыш­цы мо­гут сжи­мать её, вы­тал­ки­вая во­ду че­рез на­руж­ные жа­бер­ные от­вер­стия, а за­тем, бла­го­да­ря эла­стич­но­сти хря­щей, ре­шёт­ка рас­прав­ля­ет­ся, и к жаб­рам по­сту­па­ет но­вая пор­ция во­ды.

У хря­ще­вых рыб ка­ж­дая жа­бер­ная ду­га раз­де­ле­на на ряд под­виж­ных эле­мен­тов и при со­кра­ще­нии вис­це­раль­ных мышц мо­жет скла­ды­вать­ся «гар­мош­кой» и вновь рас­прав­лять­ся; при этом из­ме­ня­ет­ся объ­ём глот­ки, во­да вса­сы­ва­ет­ся че­рез рот и вы­хо­дит че­рез жа­бер­ные ще­ли, омы­вая жаб­ры.

Об­рат­но­му то­ку во­ды пре­пят­ству­ют спец. кла­па­ны. У ко­ст­ных рыб зна­чит. ин­тен­си­фи­ка­ция ра­бо­ты жа­бер­но­го на­со­са обу­слов­ле­на раз­ви­ти­ем по­движ­ных ко­ст­ных жа­бер­ных кры­шек, ук­ре­п­лён­ных на подъ­я­зыч­ной вис­це­раль­ной ду­ге и за­кры­ваю­щих сна­ру­жи все жа­бер­ные ще­ли.

С по­мо­щью мышц жа­бер­ные крыш­ки по­пе­ре­мен­но от­во­дят­ся и вновь при­жи­ма­ют­ся к те­лу, со­от­вет­ст­вен­но уве­ли­чи­вая и умень­шая при этом объ­ём око­ло­жа­бер­ных по­лос­тей. Воз­ни­ка­ет по­ток во­ды, за­са­сы­вае­мой че­рез рот; она омы­ва­ет жаб­ры и вы­хо­дит на­ру­жу че­рез ще­ли по­за­ди жа­бер­ных кры­шек.

У не­ко­то­рых рыб, оби­таю­щих в не­глу­бо­ких сла­бо­про­точ­ных пре­сных во­до­ёмах, осо­бен­но в жар­ком кли­ма­те, где со­дер­жа­ние рас­тво­рён­но­го в во­де O2 пе­рио­ди­че­ски па­да­ет, раз­ви­лись до­пол­ни­тель­ные Д. о., по­зво­ляю­щие ис­поль­зо­вать для ды­ха­ния O2 воз­ду­ха.

У ла­би­рин­то­вых и змее­го­ло­вых, напр., это т. н.

ла­би­рин­то­вые и над­жа­бер­ные ор­га­ны – осо­бые при­да­точ­ные по­лос­ти со склад­ча­ты­ми струк­ту­ра­ми; у вью­но­вых и кал­лих­то­вых га­зо­об­мен с про­гло­чен­ным пу­зырь­ком воз­ду­ха про­ис­хо­дит в бо­га­том кро­ве­нос­ны­ми со­су­да­ми уча­ст­ке ки­шеч­ни­ка.

Лёг­кие как до­пол­ни­тель­ные ор­га­ны воз­душ­но­го ды­ха­ния у по­зво­ноч­ных впер­вые поя­ви­лись у древ­них ко­ст­ных рыб в ви­де вы­рос­тов зад­ней час­ти глот­ки. У лу­че­пё­рых рыб они пре­об­ра­зо­ва­лись в пла­ва­тель­ный пу­зырь, как до­пол­ни­тель­ные Д. о.

 при­сут­ст­ву­ют у двоя­ко­ды­ша­щих и мно­го­пё­рых рыб, у ко­то­рых они свя­за­ны с зад­ней ча­стью дна глот­ки че­рез гор­тан­ную щель. В лёг­кие воз­дух за­гла­ты­ва­ет­ся с по­мо­щью дви­же­ний ниж­ней час­ти жа­бер­но­го ап­па­ра­та.

На­ли­чие воз­душ­но­го лё­гоч­но­го ды­ха­ния у рыб со­з­да­ло пред­по­сыл­ки для ос­вое­ния древ­ни­ми по­зво­ноч­ны­ми су­ши как сре­ды оби­та­ния.

У зем­но­вод­ных лёг­кие пред­став­ля­ют со­бой пар­ные ор­га­ны, свя­зан­ные с глот­кой че­рез гор­тан­но-тра­хей­ную ка­ме­ру. В от­ли­чие от рыб, у на­зем­ных по­зво­ноч­ных для вдо­ха и вы­до­ха слу­жит не ро­то­вое от­вер­стие, а но­со­вые хо­ды.

Для вен­ти­ля­ции лёг­ких зем­но­вод­ные ис­поль­зу­ют из­ме­не­ния объ­ё­ма ро­тог­ло­точ­ной по­лос­ти с по­мо­щью дви­же­ний подъ­я­зыч­но­го ап­па­ра­та (со­от­вет­ст­ву­ет подъ­я­зыч­ной и жа­бер­ным ду­гам рыб).

При этом вдох раз­де­лён на 2 фа­зы (за­са­сы­ва­ние све­же­го воз­ду­ха в ро­тог­ло­точ­ную по­лость и на­гне­та­ние его в лёг­кие), а вы­дох про­ис­хо­дит ме­ж­ду эти­ми фа­за­ми, так что в ро­тог­ло­точ­ной по­лос­ти све­жий воз­дух час­тич­но сме­ши­ва­ет­ся с от­ра­бо­тан­ным.

Этот ме­ха­низм вен­ти­ля­ции ма­ло­эф­фек­ти­вен, т. к. в лёг­ких ос­та­ёт­ся зна­чит. ко­ли­че­ст­во CO2. Для уда­ле­ния его из ор­га­низ­ма зем­но­вод­ны­ми ис­поль­зу­ет­ся кож­ное ды­ха­ние.

У выс­ших на­зем­ных по­зво­ноч­ных (ам­ни­от) сфор­ми­ро­вал­ся но­вый ме­ха­низм лё­гоч­ной вен­ти­ля­ции – дви­же­ния груд­ной клет­ки, из­ме­няю­щие объ­ём груд­ной по­лос­ти и на­хо­дя­щих­ся в ней лёг­ких. Бла­го­да­ря это­му от­па­ла не­об­хо­ди­мость в кож­ном ды­ха­нии. Уже у пре­смы­каю­щих­ся усо­вер­шен­ст­ву­ет­ся строе­ние лёг­ких: внутр.

пе­ре­го­род­ки раз­де­ля­ют их по­лос­ти на слож­ную сис­те­му ка­мер и воз­душ­ных хо­дов. В свя­зи с уд­ли­не­ни­ем шеи уд­ли­ня­ют­ся ды­ха­тель­ные пу­ти: от гор­та­ни от­хо­дит тра­хея, раз­де­ляю­щая­ся на 2 брон­ха, ве­ду­щие в лёг­кие. Наи­боль­ше­го со­вер­шен­ст­ва дос­ти­га­ют Д. о. у птиц и мле­ко­пи­таю­щих.

У птиц брон­хи про­дол­жа­ют вет­вить­ся внут­ри лёг­ких, вплоть до об­ра­зо­ва­ния тон­чай­ших воз­душ­ных ка­пил­ля­ров (диа­метр 3–10 мкм), тес­но спле­тён­ных с кро­ве­нос­ны­ми ка­пил­ля­ра­ми. Не­ко­то­рые брон­хи про­хо­дят сквозь лёг­кие и об­ра­зу­ют по­за­ди них сис­те­му воз­душ­ных меш­ков, рас­по­ла­гаю­щих­ся в по­лос­ти те­ла сре­ди внутр.

ор­га­нов и иг­раю­щих важ­ную роль в вен­ти­ля­ции лёг­ких. При ды­ха­тель­ных дви­же­ни­ях груд­ной клет­ки и при взма­хах крыль­ев объ­ём воз­душ­ных меш­ков рит­ми­че­ски из­ме­ня­ет­ся, и воз­дух за­са­сы­ва­ет­ся в них при вдо­хе и из­го­ня­ет­ся при вы­до­хе, при­чём в обо­их слу­ча­ях воз­дух про­хо­дит сквозь лёг­кие.

По­это­му в них нет за­стой­но­го воз­ду­ха, а га­зо­об­мен про­ис­хо­дит и на вдо­хе, и на вы­до­хе («двой­ное ды­ха­ние»); цикл ды­ха­тель­ных дви­же­ний при по­лё­те син­хро­ни­зи­ро­ван с ра­бо­той крыль­ев. Ес­ли у пре­смы­каю­щих­ся и птиц слож­ная внутр.

струк­ту­ра лёг­ко­го сфор­ми­ро­ва­лась по­сред­ст­вом раз­де­ле­ния про­сто­го меш­ко­вид­но­го ор­га­на внутр. пе­ре­го­род­ка­ми на всё мень­шие ка­ме­ры, то у мле­ко­пи­таю­щих она воз­ник­ла в ре­зуль­та­те уве­ли­че­ния чис­ла пер­вич­ных лё­гоч­ных пу­зырь­ков.

В хо­де эм­брио­наль­но­го раз­ви­тия мле­ко­пи­таю­щих про­ис­хо­дит по­сле­до­ва­тель­ное ди­хо­то­ми­че­ское 8–25-крат­ное ветв­ле­ние за­ча­точ­ных лё­гоч­ных по­чек. В ре­зуль­та­те об­ра­зу­ет­ся слож­ное внут­ри­лё­гоч­ное брон­хи­аль­ное дре­во, кон­це­вые ве­точ­ки ко­то­ро­го за­кан­чи­ва­ют­ся аль­ве­о­ла­ми.

Ме­ха­низм вен­ти­ля­ции лёг­ких у мле­ко­пи­таю­щих, по­ми­мо об­щих для ам­ни­от дви­же­ний груд­ной клет­ки, до­пол­ня­ет­ся уси­ли­ваю­щи­ми вдох дви­же­ния­ми диа­фраг­мы. Вто­рич­но вер­нув­шие­ся к вод­но­му об­ра­зу жиз­ни пре­смы­каю­щие­ся (напр., кро­ко­ди­лы), пти­цы (напр., пин­гви­ны) и мле­ко­пи­таю­щие (напр., ки­то­об­раз­ные) со­хра­ня­ют Д. о. сво­их на­зем­ных пред­ков.