§ 14. Дихальні рухи. Нервова й гуморальна регуляція дихальних рухів

Дихальні рухи (мал. 14.1). Кожен знає: повітря надходить до легенів під час вдиху й виходить із легенів під час видиху. Процес проходження вдихуваного повітря в легені називають легеневою вентиляцією. Яким є механізм легеневої вентиляції?

У стані спокою ви робите 12-16 дихальних рухів за хвилину. За такого темпу вдих відбувається внаслідок скорочення дихальних м’язів — міжреберних і діафрагми. Діафрагма — тонкий куполоподібний м’яз, що прикріплений до нижніх ребер і хребта й відділяє грудну порожнину від черевної. Під час скорочення діафрагма відтісняє органи черевної порожнини донизу, а зовнішні міжреберні м’язи підіймають ребра. Об’єм грудної порожнини збільшується, послаблюється тиск на легені. Легені розширюються — розтягуються еластичні стінки альвеол і бронхів, збільшується їхній об’єм. Тиск у них падає і стає нижчим за атмосферний: повітря засмоктується в легені через повітроносні шляхи.

Під час видиху розслаблюються і діафрагма, і міжреберні м’язи. Ребра під дією сили тяжіння опускаються, а діафрагма повертається у вихідне положення. Грудна порожнина зменшується до початкових розмірів. Тиск на легені збільшується. Стає меншим об’єм альвеол та бронхів, і повітря виштовхується назовні.

Під час активного видиху до роботи додатково залучаються інші м’язи. Внутрішні міжреберні м’язи опускають ребра, м’язи черевної стінки піднімають вміст черевної порожнини, а через це й діафрагму. Відбувається примусове додаткове зменшення об’єму грудної порожнини, а отже, й об’єму легенів. З легенів виштовхується більше повітря, ніж виходить під час спокійного видиху.

Життєва й загальна ємність легенів (мал. 14.2). Глибина дихання визначається об’ємом вдихуваного й видихуваного повітря. Під час спокійного вдиху до організму за один раз надходить близько 500 мл повітря — стільки ж повітря й видихується. Цей об’єм називають дихальним об’ємом легенів (ДО).

Після спокійного вдиху можна вдихнути ще додаткову порцію повітря, яку називають резервним об’ємом вдиху (РОВд), а після спокійного видиху видихнути ще певну його кількість (резервний об’єм видиху — РОВ).

Мал. 14.1. Дихальні рухи. Вдих (а) та видих (б): 1 — легені; 2 — ребра; 3 — діафрагма

Максимальну кількість повітря, яку можна видихнути після найглибшого вдиху, називають життєвою ємністю легенів (ЖЄЛ). Проте навіть після максимального видиху в легенях залишається близько 1500 мл повітря, яке перешкоджає повному спаданню легенів. Це так званий залишковий об’єм легенів (ЗОЛ). Отже, загальну ємність легенів (ЗЄЛ) можна розрахувати в такий спосіб:

ЗЄЛ = ДО + РОВд + РОВ + ЗОЛ = ЖЄЛ + ЗОЛ.

Мал. 14.2. Ємність легенів: 1 — дихальний об’єм легенів; 2 — резервний об’єм вдиху; 3 — резервний об’єм видиху; 4 — залишковий об’єм легенів; 5 — життєва ємність легенів; 6 — загальна ємність легенів

Звідси можна розрахувати життєву ємність легенів ЖЄЛ:

ЖЄЛ = ДО + РОВд + РОВ.

Ці показники визначають за допомогою спеціального приладу — спірометра. За ними можна оцінити, як функціонують легені людини. У середньому життєва ємність легенів складає 3000-5000 мл, проте внаслідок фізичних тренувань вона може збільшитися на 1-2 л. У спортсменів не виникає задишки навіть під час виконання важкої роботи. Завдяки великій життєвій ємності легенів організм забезпечує себе достатньою кількістю кисню, не збільшуючи частоти дихання.

Регуляція дихання. Зазвичай ритмічне чергування вдиху й видиху відбувається мимоволі. Які регуляторні системи організму забезпечують цю ритмічність?

Спочатку з’ясуємо, як відбувається перший вдих людини. У головному мозку розташований нервовий дихальний центр, у якому є центр вдиху й центр видиху. Після народження в крові дитини накопичуються надлишки вуглекислого газу, на які реагує центр вдиху: він надсилає нервові імпульси до дихальних м’язів, а їх скорочення забезпечує вдих. Так легені вперше наповнюються повітрям — об’єм альвеол і бронхіального дерева збільшується.

Що спричиняє видих? На розтягування стінок альвеол і бронхіального дерева реагують рецептори, які в них розміщуються.

Нервові імпульси по цих нейронах надходять до центру видиху. Центр видиху надсилає до центру вдиху сигнали, що гальмують його роботу. Скорочення м’язів діафрагми й грудної клітки припиняється. Вони розслаблюються, об’єм легенів зменшується — відбувається видих.

Що спричиняє вдих? Під час видиху об’єм альвеол і дрібних бронхів зменшується, їхні стінки стискаються. Рецептори стінок повідомляють про це до центру видиху. Центр видиху припиняє гальмування центру вдиху. Під час видиху збільшується вміст вуглекислого газу в крові, й на це реагують клітини центру вдиху. Він стає до роботи, й дихальні м’язи скорочуються. Об’єм легенів збільшується — відбувається вдих. Так вдих вмикає механізм видиху, а видих — механізм вдиху.

Отже, дихання регулюється й нервовою системою, і гуморально. Гуморальний чинник є дуже важливою складовою цієї регуляції: частота дихальних рухів залежить від кількості вуглекислого газу в крові. Якщо його концентрація в крові, яка надходить до дихального центру, перевищує норму, центр вдиху збільшує частоту імпульсів, що надходять до дихальних м’язів. Дихання стає частішим і глибшим, виникає задишка, і кров насичується киснем.

1. Знайдіть на мал. 14.1 діафрагму, міжреберні м'язи, грудну порожнину. Визначте, як змінюється її об'єм під час вдиху й видиху.

2. Доповніть короткий опис механізму спокійного вдиху й видиху.

Вдих: міжреберні м'язи й діафрагма..., об'єм легенів..., тиск у легенях... . Видих: міжреберні м'язи й діафрагма... .

3. За мал. 14.2 і текстом складіть декілька завдань на визначення показників об'єму легенів. Наприклад, розрахуйте, якою може бути загальна ємність легенів (ЗЄЛ) у людини, яка займається спортом.

4. Складіть план до частини тексту «Регуляція дихання». Запропонуйте товаришеві розповісти за ним про регуляцію вдиху й видиху.

1. Чому під час вдиху повітря надходить до легенів? 2. Як працюють у вашому організмі дихальні м'язи під час вдиху? 3. Що спричиняє видих? 4. Чим ємність легенів відрізняється від їх життєвої ємності? 5. Який гуморальний фактор бере участь у регуляції дихання? 6. Чому дихальні рухи ритмічні? 7. Коли тиск повітря в легенях більший за атмосферний — під час вдиху чи під час видиху?

ЛЮДИНА ТА ЇЇ ЗДОРОВ’Я

Захворювання органів дихання і їх профілактика

Найчастіше причиною захворювань органів дихання є інфекції, які призводять до запальної реакції. Розмноженню бактерій і вірусів сприяє переохолодження організму, тому ці інфекційні захворювання часто називають застудними.

Залежно від розташування осередку запалення розрізняють хвороби горла (ларингіт, фарингіт), трахеї (трахеїт), бронхів (бронхіт) і захворювання легенів — пневмонію. Для всіх цих хвороб характерні набряк слизової оболонки органа, виділення великої кількості слизу, що спричиняє кашель, підвищення температури тіла, загальна слабкість. Найнебезпечнішою є пневмонія, яку спричиняють стрептококи, стафілококи, потрапляння в організм шкідливих речовин. У хворого підвищується температура, з’являються болі в грудях, задишка, сильний кашель.

Грип — вірусне захворювання, що передається повітряно-крапельним шляхом. Хвороба поширюється дуже швидко, можуть навіть виникнути епідемії. Симптоми грипу — підвищення температури, головний біль, нежить. Грип страшний ускладненнями (пневмонією, захворюваннями нирок тощо), тому під час епідемії слід бути обережним: не відвідувати місця, де збирається багато людей, спілкуючись із хворими, надягати марлеву пов’язку.

Тяжким захворюванням є дифтерія. Її збудник проникає в слизову оболонку зіва, горла, гортані, носа й навіть очей, що призводить до утворення грубих щільних плівок і змертвіння уражених тканин, загальної інтоксикації організму. Профілактикою дифтерії є вакцинація.

Збудник туберкульозу (паличка Коха) зазвичай оселяється в легенях, рідше — в інших органах. Інфікована людина певний час не здогадується, що хвора, але вона вже заражає оточуючих. Першими симптомами туберкульозу є слабкість, блідість, стомлюваність, підвищена температура (близько 37,3 °С), схуднення. Бактерія руйнує легеневі тканини, що може призвести до смерті. Вакцинацію проти туберкульозу і проби на його наявність (проби Манту) проводять декілька разів протягом життя людини.

Бронхіальна астма — алергічне захворювання, для якого характерні періодичні напади задухи й кашлю. їх спричиняє дія алергенів, що призводить до підвищення секреції слизу і спазму м’язів бронхіол. Поширення цієї хвороби спричиняють забруднення середовища, підвищення вмісту алергенів (консервантів, барвників) у їжі тощо.

Наша лабораторія

Дихання під водою

Дихання під час занурення з аквалангом або у водолазному костюмі відрізняється від природного. Тиск під водою вищий за атмосферний: що глибше ми занурюємося, то тиск більший. Збільшується й тиск газів в альвеолах, прискорюється їх дифузія в кров, і концентрація газів у ній підвищується.

Надлишок кисню в крові не менш шкідливий, ніж його нестача, тому акваланг заповнюють сумішшю, у якій частка кисню становить лише 5-2 % (для занурення на глибину 40-100 м). Шкідливим є й підвищення концентрації азоту в крові, яке призводить до так званого глибинного сп’яніння. Тому під час занурення глибше ніж на 60 м для дихання використовують суміш гелію з киснем.

Небезпека загрожує водолазам і аквалангістам під час швидкого підйому: різко зменшується тиск, і гази, що розчинилися в крові, повертаються до газоподібного стану, утворюються бульбашки, а це призводить до закупорки судин — емболії. Емболія великих судин спричиняє смерть, а закупорка дрібних судин — болі в усьому організмі. Це явище назвали кесонною хворобою: її вперше виявили у водолазів, які працювали на великих глибинах у спеціальних камерах, заповнених стислим повітрям,— кесонах. Загрозу виникнення кесонної хвороби зменшують, піднімаючи водолазів повільно або в барокамері, де тиск повітря регулюється.

Підсумки

Диханням називають процеси, які забезпечують надходження до організму кисню, його використання в реакціях енергетичного обміну, а також видалення з організму вуглекислого газу.

Дихальна система складається з повітроносних шляхів і легенів. Повітроносні шляхи складаються з носової порожнини, носоглотки, глотки, гортані, трахеї, бронхів. Розгалуження бронхів утворює бронхіальне дерево, у якому найменші з бронхів закінчуються альвеолами. Бронхіальне дерево й альвеоли утворюють легені.

Газообмін відбувається у легенях через епітелій альвеол. Повітря надходить у легені завдяки дихальним рухам.

Вдих і видих є взаємозв’язаними безумовними рефлексами. Частота дихання залежить від концентрації вуглекислого газу в крові, на яку реагують клітини дихального центру.

Працюємо разом

1. Підготуйте вікторину «Що ми знаємо про дихання?». Нехай кожний складе п’ять запитань на цю тему. Оберіть журі, яке визначить найцікавіші запитання. Проведіть командні змагання, нагородіть тих, чиї запитання були найкращими, й тих, хто переміг у вікторині.

2. Разом з товаришем зробіть модель голосового апарату. Спробуйте домогтися, щоб за її допомогою можна було видавати звуки.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Біологія 8 клас Базанова, Павіченко, Кузнецова", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)