Как работает дыхательная система человека?
Дыхательная система отвечает за снабжение клеток организма кислородом, а также за выведение углекислого газа. Она состоит из носа или носовой полости, глотки, гортани, трахеи, бронхов и легких.
Знаете ли вы, что правое легкое немного больше левого? Левое легкое более узкое, потому что ему приходится освобождать место для сердца, которое немного наклонено влево. Правое легкое, однако, короче и шире левого, потому что под ним находится печень. Поскольку правое легкое больше, оно снабжает организм большим количеством кислорода, чем левое легкое!
Знаете ли вы также, что в любой момент времени вы дышите только через одну ноздрю? Это называется носовым циклом, и почему это происходит, до сих пор не до конца понятно!
Однако это всего лишь поверхностные факты об органах, отвечающих за снабжение организма кислородом. Нос и легкие, а также глотка, гортань, трахея и бронхи составляют дыхательную систему.
Итак, как работает дыхательная система?
Функции дыхательной системы
Ваша дыхательная система отвечает за снабжение организма кислородом. Было бы неэффективно, если бы каждая клетка организма отвечала за снабжение кислородом самостоятельно. Поэтому дыхательная система забирает кислород из атмосферы и передает его в кровеносную систему, которая разносит кислород по всему организму.
Помимо поглощения кислорода, дыхательная система также выводит углекислый газ (CO2). Клетки вырабатывают CO2 в качестве побочного продукта метаболизма. Избыток CO2 должен быть выведен наружу. Дыхательная система обменивает свежий кислород на старый CO2, что называется газообменом!
Благодаря выводу CO2 также поддерживается оптимальный уровень pH крови - 7,4.
Дыхательная система также позволяет нам говорить и чувствовать запахи.
Органы дыхательной системы
Эти важнейшие для жизни функции выполняют различные части дыхательной системы - нос или носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и легкие.
Сначала воздух поступает через нос. Эпителиальные клетки в носу вырабатывают слизь, которая увлажняет воздух, а кровеносные сосуды привносят тепло, чтобы согреть воздух. Слизь также задерживает грязь и болезнетворные бактерии, которые могут попытаться проникнуть в легкие.
Также внутри носа находятся миллионы обонятельных рецепторов, которые помогают нам чувствовать запахи окружающего мира.
Из носа воздух проходит через глотку и гортань и попадает в трахею. Глотка и гортань соединяют носовую полость с трахеей, а также обеспечивают открытость дыхательных путей при дыхании. Голосовые связки расположены в гортани. Когда воздух проходит через гортань и преодолевает голосовые связки, мы можем издавать звуки.
Трахея - это длинная трубка, поддерживаемая С-образными хрящевыми кольцами и гладкими мышцами. Внутри трахея заполнена слизью, опять же, для того, чтобы не допустить попадания инородных частиц и обеспечить влажность воздуха.
Представьте трахею как длинный проход. По мере продвижения по трахее она разделяется на бронхи, которые далее расходятся на бронхиолы. Через расходящиеся проходы бронхов воздух попадает в легкие.
Так продолжается до тех пор, пока бронхиолы не заканчиваются в альвеолах легких.
Альвеолы - это место, где происходит обмен газами. Они представляют собой наполненные воздухом мешочки, похожие на шарики. Они находятся в контакте с капиллярами, по которым в легкие поступает кровь, бедная кислородом и богатая углекислым газом.
Вдох - выдох
Все начинается с мозга. Мозг, в основном продолговатый мозг, чувствует, что организму нужно больше кислорода, и посылает в дыхательную систему сигналы для вдоха.
При этом задействуются мышцы и кости, связанные с дыхательной системой. Мышцы тянут и толкают легкие, заставляя их расширяться и сокращаться.
Дыхание основано на важном принципе - разнице давлений. Разница между давлением внутри легких и давлением внешней среды определяет, будет ли воздух поступать в легкие или выходить из них. Эта разница давлений создается путем изменения объема легких. Помните, что давление и объем находиться в обратной зависимости, поэтому чем меньше объем, тем выше давление внутри.
Чтобы вдохнуть, мы расширяем легкие. В результате давление внутри легких становится ниже, чем давление атмосферы. Естественно, воздух будет поступать из области с более высоким давлением в область с более низким давлением, то есть воздух извне будет попадать в легкие.
Обмен газов в альвеолах происходит по принципу парциального давления. Парциальное давление - это давление, которое оказывает газ, находящийся в смеси. Так, если в банке находится смесь из трех газов, каждый газ будет оказывать в банке свое давление. Общее давление в банке будет равно сумме парциальных давлений трех газов.
В альвеолах парциальное давление кислорода высокое, тогда как в кровеносных сосудах парциальное давление кислорода низкое. В результате кислород будет перемещаться из альвеол, где он имеет высокое парциальное давление, в кровеносный сосуд, где он имеет низкое парциальное давление.
Точно так же парциальное давление углекислого газа высоко в кровеносном сосуде и низко в альвеолах, поэтому он будет поступать из кровеносного сосуда в альвеолы.
Этот обмен газами происходит постоянно в примерно 500 миллионах альвеол, расположенных в легких!
Отсюда обогащенная кислородом кровь направляется в остальные части тела, чтобы снабдить клетки кислородом.
Экспирация - выдох
Чтобы вывести углекислый газ, легкие сокращаются внутрь. Это уменьшает объем внутри легких, тем самым увеличивая давление. Это давление теперь больше, чем давление в атмосфере, поэтому воздух выходит из легких в воздух. И вот так вы завершили полный цикл дыхания!
Вся наша дыхательная система также важна для нашей иммунной системы. Слизь и волосы в носу и трахее препятствуют попаданию инородных частиц в организм. У легких даже есть свои собственные телохранители, иммунные клетки, называемые макрофагами, которые защищают легкие в случае, если какие-либо патогены проникают в легкие.
По большей части, этот сложный процесс поступления кислорода в наш организм происходит бессознательно. Нам не нужно думать о том, чтобы получить достаточное количество кислорода, если только вы не занимаетесь йогой или только что закончили физические упражнения.