Что такое дыхание

Дыхание — это совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его в окислительных процессах и удаление из организма углекислого газа.

Различают внешнее и внутреннее дыхание. Внешнее дыхание — это обмен газами между кровью и атмосферным воздухом, который происходит в органах дыхания. Внутреннее дыхание — это окислительные процессы в клетках, в результате которых выделяется энергия.

Внешнее дыхание происходит в несколько этапов:

1. Поступление свежего воздуха, богатого кислородом, в дыхательную поверхность благодаря дыхательным движениям.

2. Диффузия кислорода через стенки альвеол в кровь.

3. Перенесение газов кровеносной системой организма.

4. Обмен углекислого газа и кислорода между клетками и кровью, который осуществляется путем диффузии через стенки клеток.

Грудное и брюшное дыхание

В процессе дыхания принимают участие диафрагма и мышцы туловища, прежде всего межреберные. В зависимости от того, действие каких из них является основным, различают брюшное и грудное дыхание. При брюшном дыхании в акте выдоха преобладает мышечное усилие, создаваемое диафрагмой, а при грудном — мышечное усилие, создаваемое межреберными мышцами.

Чрезвычайно важную роль в процессе дыхания играет плевра — оболочка, покрывающая легкие извне и состоящая из двух листков. Внутренний листок покрывает легкие, а внешний выстилает грудную полость. Между этими листками имеется узкое пространство с небольшим количеством жидкости.

Как происходит вдох и выдох

При вдохе диафрагма, имеющая куполообразную форму, сокращается и становится более плоской. Межреберные мышцы также сокращаются и поднимают ребра. В результате внутренний объем грудной полости увеличивается. При этом внешний листок плевры удаляется от внутреннего, но, поскольку пространство между ними герметично, здесь возникает зона низкого давления. Между тем давление внутри легких равняется атмосферному (ведь легкие сообщаются с атмосферой). Вследствие разницы в давлении легкие растягиваются и в них извне поступает воздух (рис. 12.1).

При выдохе диафрагма расслабляется, снова становится куполообразной и давит снизу на легкие. Одновременно расслабляются межреберные мышцы, и ребра под действием силы тяжести опускаются вниз. Объем грудной клетки уменьшается, она давит на стенки легких. Под давлением диафрагмы и грудной клетки из легких выталкивается воздух. Затем давление внутри легких выравнивается с атмосферным.

Рис. 12.1. Движение диафрагмы и ребер при вдохе (а) и выдохе (б)

Как происходит газообмен

Газообмен между воздухом и кровью происходит в альвеолах. Общая площадь их поверхности у разных людей составляет от 60 до 120 м2. Именно благодаря такой большой площади газообмен осуществляется очень быстро.

Кислород из воздуха, поступившего в альвеолы, растворяется в жидкости, покрывающей их поверхность. Поэтому вследствие процесса диффузии кислород попадает в капилляры, расположенные у поверхности альвеол. В клетках крови эритроцитах содержится белок гемоглобин, который захватывает кислород и транспортирует его к клеткам организма. Когда эритроциты попадают в капилляры тканей, происходит газообмен. Кислород из эритроцитов переходит в тканевую жидкость, а из нее — в клетки тканей. Из тканевой жидкости в капилляры поступает углекислый газ.

Как изменяется состав воздуха во время описанных процессов, можно проследить по таблице.

Изменения, происходящие с составом воздуха при дыхании

Как образуются звуки

Одна из основных функций дыхательной системы человека — образование звуков. Именно благодаря органам этой системы мы можем разговаривать. Органы, участвующие в образовании голоса,— это гортань, полость глотки, носовая и ротовая полости, язык, губы, зубы, челюсти. Но главную роль в этом процессе играют голосовые связки гортани (рис. 12.2).

Голосовые связки состоят из эластичных упругих волокон. Они натянуты поперек гортани параллельно друг другу, а между ними расположена голосовая щель. Натяжение голосовых связок регулируют прикрепленные к ним мышцы.

Рис. 12.2. Голосовые связки в гортани

Голос образуется при прохождении выдыхаемого воздуха через голосовую щель, что вызывает колебания натянутых связок. Высота голоса возрастает с увеличением частоты колебаний голосовых связок. Управляют образованием звуков центры речи — группы клеток головного мозга, согласующие работу мышц всего речевого аппарата.

• Адамово яблоко — это выпуклая часть хряща, охватывающая гортань. Размер адамова яблока определяется размером гортани и является наследственным признаком. Его развитие зависит от действия гормонов, влияние которых начинается в период полового созревания. У мужчин адамово яблоко заметно больше, чем у женщин.

• Мутация голоса — это резкие и частые перепады высоты голоса, возникающие в процессе полового созревания у мужчин. Обусловливается такое изменение интенсивным ростом гортани в этот период развития.

• Когда во время дыхания гемоглобин крови соединяется с кислородом, то это соединение является неустойчивым. А вот если вместо кислорода в кровеносную систему попадает угарный газ (СО), то последствия являются крайне неутешительными. Это соединение образует с гемоглобином очень прочную связь, которую сложно разорвать. В результате гемоглобин теряет способность переносить кислород, поэтому даже незначительное количество угарного газа в крови представляет опасность для жизни человека.

• Шепот — это тихая речь, при которой слова произносятся без участия голосовых связок. Во время шепота связки не вибрируют, как при обычной речи. Но они сближаются, и воздух трется о край голосовой щели. Все остальные части голосового аппарата человека работают, как обычно. Различают три типа шепота — тихий, умеренный и громкий.

Процесс дыхания человека главным образом обеспечивается движениями диафрагмы и межреберных мышц. Чрезвычайно важное значение при этом имеет плевра. В образовании голоса главную роль играют голосовые связки, которые расположены в гортани.