Механізм вдиху і видиху. Будова і загальні закономірності функціонування органів дихання

Без дихання людина не проживе і семи хвилин. Це найважливіша функція організму, хоча ми не докладаємо особливих зусиль для її здійснення. Як працює механізм вдиху і видиху? Які органи і системи він задіє?

Дихання людини

Для життя нам необхідний кисень. Це ключовий елемент дихання, який забезпечує обмін речовин та енергії в організмі. Він потрапляє в легені в газоподібному стані разом з повітрям, поширюючись по всьому тілу, де окисляється і виводиться з організму тим же шляхом.

Механізм дихання — вдих-видих — працює безперервно. У хвилину людина робить приблизно 14 таких рухів, у грудних дітей кількість зростає до 50. Дихання людини є одним з небагатьох процесів, який може управлятися усвідомлено і неусвідомлено.

Невеликим зусиллям волі ми можемо регулювати його частоту і тривалість, а якщо знадобиться, і зовсім затримати його на кілька секунд. Таке вміння необхідне людині, наприклад, під час плавання. Занадто довго затримувати дихання ми не здатні, мозок без кисню відмирає протягом п’яти-семи хвилин.

Механізм вдиху і видиху

Живі істоти мають різні способи та механізми дихання. Деякі використовують всю поверхню тіла, інші — жабри, треті володіють легенями. У людини існує внутрішнє тканинне і зовнішнє легеневе дихання. Тканинне становить споживання кисню клітинами внутрішніх органів.

Легеневе дихання здійснюється в два етапи: газообмін з альвеолами, а потім з кров’ю. Повітря з атмосфери, насичене киснем, проходить через носоглотку, гортань, трахеобронхіальне дерево і потрапляє в легеневі альвеоли.

Вони віддають атмосферне повітря в кров, яка розносить його до всіх органів по судинах. З крові в альвеоли потрапляє повітря, насичене вуглекислим газом, яке виводиться з організму разом з видихом.

Механізм вдиху і видиху забезпечує вентиляцію альвеол. Здійснюється він за допомогою дихальної мускулатури, яка розширює грудну клітку, дозволяючи набирати в легені до 7 літрів повітря на хвилину. Збільшення відбувається шляхом підняття ребер (частіше у жінок) або за рахунок втілення діафрагми (у чоловіків, а також при фізичних навантаженнях).

Верхні дихальні шляхи

Значення органів дихання не однакове, у кожного з них є свої функції. Система дихання людини включає верхні і нижні дихальні шляхи, і власне дихальні органи. Верхні шляхи представлені носовою порожниною, носоглоткою, ротоглоткою і частково ротовою порожниною.

Внутрішня частина носової порожнини покрита слизовою оболонкою і волосинами. Вона виступає фільтром, основне завдання якого — не допускати потрапляння пилу, бруду і мікробів в організм. Тут повітря зігрівається і зволожується.

Двома каналами ніздрей порожнина з’єднується з носоглоткою. Вона, в свою чергу, поєднана з євстахієвою трубою, що відповідає за вирівнювання тиску.

У ротоглотку схрещуються дихальні та харчові шляхи. Вона обмежується задньою і бічними стінками ротової порожнини і відповідає за чітку вимову. Під час їжі і говоріння м’яке небо піднімається, перешкоджаючи потраплянню їжі і повітря в носоглотку.

Нижні дихальні шляхи

Горлянка проводить повітря до гортані. Саме від неї починаються нижні дихальні шляхи. Гортань утворена парними і непарними хрящами, з’єднаними між собою зв’язками і м’язами. Скороченням м’язів змінюється форма голосової щілини і натягненість зв’язок, в результаті чого формуються звуки.

Гортань з’єднується з трубкою до 15 сантиметрів у довжину — трахеєю. Її кінець роздвоюється, переходячи в бронхи. Головною функцією трахеї є пропускання повітря в легені і назад. Вона рухлива і складається з хрящів, тому повітря проходить через неї при будь-яких поворотах шиї.

Бронхи є парним органом і входять у легені. Лівий бронх тонше правого, правий розташований більш вертикально. Вони утворені хрящовими кільцями і гладкими м’язами, всередині покриті слизовою оболонкою.

Кожен з них має розгалуження — в правому їх одинадцять, в лівому десять. Лімфатичні вузли на розгалуженнях переносять лімфу з тканин легенів, кров переноситься за бронхіальними артеріями з грудної аорти.

Легкі

Легені іноді відносять до нижніх дихальних шляхів. Вони знаходяться в грудній порожнині з лівого і правого боку серця, а їх основа розташована на діафрагмі. Зовні легені покриті плеврою і плевральним мішком. Між ними знаходиться мастильна рідина, яка запобігає тертінню.

Легкі складаються з декількох сегментів (праве з трьох, ліве з двох), які діляться на десять більш дрібних часток. Всередині них розташовані бронхи, які, в свою чергу, розділяються на дрібні бронхіоли, ацинуси, і закінчуються альвеолярними мішечками.

Мішечки представляють численні альвеоли — кулясті утворення, оплетені капілярами. У дорослої людини їх кількість становить близько 700 мільйонів. Вони відповідають за газообмін.

Від них у кровоносні судини надходить повітря, насичене киснем. Кров по артеріях рухається прямо до серця, а по дорозі розноситься по всіх тканинах і органах. Натомість вони віддають кров, насичену вуглекислим газом, яка по венах повертається до альвеолів, щоб вийти через легені, бронхи, трахею, ковтку назад в атмосферу.

Здійснення дихання

Механізм вдиху і видиху контролюється центром між заднім і продовжуватим мозком. Рецептори, що регулюють процес дихання, розташовані на стінках бронхів. Рух повітря здійснюється також за рахунок різниці тиску: при вдиху воно нижче атмосферного, а при видиху — навпаки.

Легкі здатні пропустити до 5 тисяч мілілітрів повітря при вдиху і видиху. Але при звичайному диханні обсяг становить все лише 500 мілілітрів. Максимальний вдих може скласти приблизно 2500 мл.

Людина не видихає абсолютно все повітря. Частина його затримується в альвеолах, щоб співвідношення кисню і вуглекислого газу дотримувалося одного рівня. Це функціональна залишкова ємність легенів.

У процесі дихання беруть участь різні групи м’язів, залежно від занять людини. Діафрагма бере участь під час спортивних тренувань або фізичних навантажень, коли напружується область живота. У спокійному стані велика роль відводиться міжреберним м’язам.