§ 32. Внешнее дыхание

Ключевые вопросы

1. Как происходит вдох и выдох?

Вдох и выдох происходят за счет ритмических сокращений межреберных мышц и диафрагмы. При вдохе они сокращаются, увеличивая объем грудной полости и уменьшая давление в легких, в результате чего воздух поступает в легкие. При выдохе эти мышцы расслабляются, объем грудной полости уменьшается, давление становится выше атмосферного и воздух покидает легкие.

2. Что такое жизненная емкость легких? Как ее определяют?

Жизненная емкость легких – это сумма дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха. Она составляет около 3500 см³ у взрослого человека и измеряется при помощи специального прибора – спирометра, как разница между объемами воздуха в легких при максимально глубоком вдохе и полном выдохе.

3. Чем отличается состав вдыхаемого, альвеолярного и выдыхаемого воздуха?

Состав вдыхаемого, альвеолярного и выдыхаемого воздуха отличается процентным содержанием кислорода и углекислого газа. В альвеолярном воздухе содержание кислорода уменьшается, а углекислого газа увеличивается по сравнению с вдыхаемым воздухом, так как клетки тела потребляют кислород и выделяют углекислый газ.

4. Как происходит газообмен в легких?

Газообмен в легких происходит благодаря диффузии, когда кислород из альвеол переходит в кровь, а углекислый газ – в обратном направлении. Это обеспечивается значительной площадью поверхности легких и медленным течением крови в капиллярах.

5. Как происходит газообмен в тканях?

Газообмен в тканях также осуществляется посредством диффузии. Гемоглобин отдает кислород клеткам, где его содержание меньше, и одновременно углекислый газ из клеток, где он образуется, поступает в капилляры и транспортируется к легким.

6. При погружении в воду водолазы используют акваланг. Однако с его помощью можно погружаться только на глубину до 40 м. Объясните, почему дальнейшее погружение опасно для жизни.

Дальнейшее погружение опасно для жизни, так как при слишком быстром всплытии растворенный в крови и тканях азот начинает выделяться в виде пузырьков, что приводит к необратимым повреждениям стенок кровеносных сосудов и тканей (декомпрессионная болезнь).

Сложные вопросы

1. Как изменится дыхание при понижении атмосферного давления?

При понижении атмосферного давления объем воздуха, поступающего в легкие при каждом вдохе, может уменьшаться, так как давление воздуха вокруг тела снижается и необходимо большее усилие для доставки нужного количества кислорода в легкие. В результате частота дыхательных движений может увеличиваться, чтобы компенсировать недостаток кислорода.

2. Известно, что новорожденный младенец дышит в несколько раз чаще, чем взрослый человек. Предложите несколько возможных объяснений этому факту.

Новорожденные младенцы дышат чаще, чем взрослые, по нескольким причинам. Во-первых, они имеют меньший объем легких относительно размера тела, что требует более частых дыхательных движений, чтобы обеспечить достаточный газообмен. Во-вторых, их метаболизм выше, что увеличивает потребность в кислороде. В-третьих, у младенцев выше дыхательный объем, и они используют большую часть жизненной емкости легких для дыхания.

3. При проникающем ранении грудной клетки у пострадавшего появились признаки удушья. Чем это вызвано, если его легкие не повреждены?

При проникающем ранении грудной клетки, даже если легкие не повреждены, может произойти пневмоторакс – попадание воздуха в плевральную полость, что нарушает нормальное расширение легких при вдохе и приводит к удушью.

4. Почему в нижних конечностях находится 14 % всего объема крови, а в легочных капиллярах — 33 %?

Распределение крови по организму зависит от многих факторов (гравитация, физическая активность и физиологические потребности органов). В легочных капиллярах больший процент объема крови может объясняться необходимостью интенсивного газообмена, так как именно там кровь насыщается кислородом и избавляется от углекислого газа.

5. У коренных жителей Тибета и Анд повышено содержание гемоглобина в крови и усилен легочный кровоток. С чем это связано?

У коренных жителей высокогорных районов, таких как Тибет и Анды, повышенное содержание гемоглобина и усиленный легочный кровоток являются адаптацией к условиям с низким содержанием кислорода в воздухе. Эти изменения помогают улучшить транспортировку кислорода в ткани, компенсируя его дефицит в окружающей среде.

Индивидуальные домашние исследования

Определение жизненной емкости легких. Попробуйте задуть пламя свечи, сделав форсированный выдох с расстояния 80—100 см. Если у вас получилось это сделать, значит ЖЕЛ большая. Если нет, подойдите немного ближе к свече. Если вам удалось погасить пламя на расстоянии меньше 70 см от свечи, то ваша ЖЕЛ явно недостаточна. В любом случае регулярные занятия спортом (быстрая ходьба, бег, езда на велосипеде, плавание) помогут вам решить эту проблему.

Задуть пламя свечи получилось – значит, жизненная ёмкость лёгких большая.

Регулярные занятия спортом могут помочь улучшить функцию легких и увеличить ЖЕЛ, а также общую физическую выносливость и здоровье.