§ 13. Значение дыхания для существования организма. Система органов дыхания человека, ее строение и функции

Вспомните, что происходит в процессе дыхания растений. Как дышат наземные позвоночные животные?

Каково значение дыхания? Вы уже знаете из предыдущих разделов биологии, что человек, как и наземные растения и животные, дышит атмосферным воздухом. Его запасы в организме человека должны постоянно пополняться, потому что они ограничены объемом легких.

Термин «дыхание» включает три разных, связанных друг с другом процесса: легочную вентиляцию, обмен газовмежду воздухом в легких и кровью и между кровью и другими тканями тела и тканевое дыхание-использование кислорода клетками для реакций высвобождения энергии. В результате этих процессов образуется углекислый газ, который выводится из организма. Легочная вентиляция - это механические процессы, обеспечивающие поступление воздуха в легкие и выведение его из легких через воздухоносные пути.

Процесс дыхания условно делят на внешнее и внутреннее. Внешнее дыхание- вентиляция легких (обмен газов между атмосферным воздухом и организмом), а внутреннее дыхание- обмен газов между кровью и тканями и использование кислорода клетками.

Следовательно, дыхание - это совокупность процессов, которые обеспечивают поступление в организм кислорода, использование его для окисления органических веществ (белков, жиров, углеводов), а также удаление из организма углекислого газа, образовавшегося в результате реакций окисления. Так осуществляется газообмен между организмом человека и окружающей средой.

Дыхательная система человека состоит из воздухоносных путей и легких. Воздухоносные пути - это система соединенных между собой полых органов, которыми движется вдыхаемый и выдыхаемый воздух. Воздухоносные дыхательные пути человека делят на верхние и нижние (рис. 57, 1).

Каково строение и каковы функции верхних дыхательных путей? Атмосферный воздух содержит много примесей (пыль, вредные вещества, микроорганизмы и т. п.), которые могут навредить организму человека. Поэтому перед тем, как попасть в легкие, воздух преодолевает один из защитных барьеров - верхние дыхательные пути. К верхним дыхательным путям относятся носовая полость, носоглотка и гортанная часть глотки (рис. 57, 1). Здесь воздух согревается, увлажняется, очищается, обезвреживаются болезнетворные организмы. Носовая полость сообщается с глоткой. Эта часть глотки называется носоглотка. Стенки носовой полости покрыты мерцательным, или реснитчатым эпителием (рис. 57, 2), клетки которого выделяют слизь (вспомните разновидности эпителия). Он обволакивает пыль и прилипшие к ней микроорганизмы. Кроме того, слизь постоянно увлажняет стенки носовой полости, а следовательно, и воздух, проходящий через нее. Реснички мерцательного эпителия движутся резко и быстро в направлении ноздрей и плавно и медленно к носоглотке. Благодаря этому пыль и микроорганизмы, осевшие на слизистой оболочке, вместе со слизью, как на ленте конвейера, удаляются из дыхальних путей. Слизь также содержит вещества, обезвреживающие болезнетворные микроорганизмы.

Стенки носовой полости имеют густую сетку капилляров. Текущая по ней кровь согревает (если температура окружающей среды низкая) или охлаждает (если повышена) вдыхаемый воздух до температуры тела.

Здоровье человека. Дышать следует только через нос. При этом вдыхаемый воздух очищается от пыли, увлажняется, частично обеззараживается, в прохладную погоду согревается, а в жаркую - охлаждается. Дыхание ртом в холодное время года часто становится причиной простудных и других заболеваний.

В слизистой оболочке верхней части носовой полости находятся особые обонятельные рецепторы (чувствительные клетки), которые воспринимают разные запахи. Пыль или вещества с резким запахом, попав в носовую полость, раздражают эти рецепторы и проявляется защитный рефлекс - чихание. Это резкий рефлекторный выдох через ноздри. Благодаря чиханию из носовой полости сильным потоком воздуха удаляется изли-

шек слизи с веществами-раздражителями и выводятся микроорганизмы. В носовую полость открывается носослезный канал.

ЗАПОМНИТЕ! Во время чихания рот и нос необходимо прикрывать салфеткой, чтобы не стать источником распространения болезнетворных вирусов и бактерий.

Из носовой полости воздух попадает в носоглотку, где находятся миндалины. Они служат защитным барьером дыхательных путей. Из носоглотки воздух попадает в глотку, в которой пересекаются дыхательные и пищеварительные пути. От глотки начинаются две трубки: дыхательная (гортань) и пищеварительная (пищевод), расположенная позади гортани.

Каково строение и каковы функции нижних дыхательных путей? К нижним дыхательным путям относятся гортань, трахея и бронхи. Гортань имеет воронковидную форму. Ее стенки образованы несколькими хрящами, соединенными между собой мышцами и связками (рис. 58). Самый большой хрящ гортани - щитовидный. Он состоит из двух пластинок, которые спереди соединяются между собой под углом. У мужчин, в отличие от женщин, этот угол достаточно острый, поэтому у них на шее хорошо заметен кадык, или, как его еще называют, адамово яблоко. В верхней части гортани расположен надгортанный хрящ. Это пластинка листовидной формы, которая при глотании пищи закрывает вход в гортань, предотвращая попадание ее частичек в воздухоносные пути. Благодаря этому воздух попадает только в гортань, а пища - в пищевод.

Полость гортани устлана слизистой оболочкой и содержит рецепторы. При раздражении их частичками пищи, разными твердыми или жидкими веществами и газовыми смесями, а также вследствие воспалительных процессов возникает защитный дыхательный рефлекс - кашель. Это резкий рефлекторный выдох через рот. Благодаря кашлю полость гортани очищается от посторонних частиц, защищая другие органы дыхания.

ЗАПОМНИТЕ! Во время еды не следует разговаривать, смеяться и делать резких движений. Это может привести к попаданию пищи в гортань, что повлечет за собой сильный кашель. Иногда попадание пищи в дыхательные пути может вызвать удушье.

Гортань - это особая часть воздухоносных путей. Кроме выполнения воздухоносной функции, она участвует в голосообразовании. В просвете гортани (в ее средней части) расположен голосовой аппарат, основу которого составляют голосовые связки и голосовые мышцы (рис. 59).

Голосовые связки образованы параллельно расположенными эластичными волок-

нами, между которыми имеется голосовая щель. В зависимости от степени натяжения голосовых связок ширина щели меняется. Когда через голосовую щель проходит выдыхаемый воздух, натянутые голосовые связки начинают колебаться, создавая звук (голос). Чем сильнее натянуты голосовые связки, тем выше образуемый звук. Громкость звука при этом определяется силой, с которой воздух выдыхается из легких. Когда человек молчит, голосовые связки расходятся, голосовая щель приобретает вид равнобедренного треугольника. Голосовые связки могут производить от 80 до 10 000 колебаний в секунду.

ИНТЕРЕСНО ЗНАТЬ! Высота голоса человека зависит от длины голосовых связок. У женщин голосовые связки короче, чем у мужчин, поэтому женский голос всегда более высокий. Оттенки голоса зависят от резонаторов, роль которых исполняют полости рта, носа, носоглотки, глотки.

В формировании разных звуков, а особенно звуков речи, участвуют язык, нёбо, губы, зубы, щеки, нижняя челюсть.

Голос человека меняется с возрастом, это связано с перестройкой голосового аппарата. Критическим для развития голосового аппарата является период полового созревания. В это время голос «ломается». Голосовой аппарат становится очень уязвимым к любому негативному влиянию.

ЗАПОМНИТЕ! Перенапряжение голосовых связок, а также воспалительные процессы в горле влияют на голос. Он может стать хриплым и глухим. Очень вредят голосовым связкам курение и употребление алкоголя. Если возникли проблемы с голосом или же он пропал, необходимо немедленно обратиться к врачу.

Из гортани воздух попадает в следующий отдел воздухоносных путей -трахею.

Трахея - дыхательная трубка, состоящая из хрящевых полуколец, соединенных между собой связками. Задняя стенка трахеи (где нет хрящевых полуколец) прилегает к пищеводу. Она образована неисчерченными (гладкими) мышцами. Такое строение трахеи не мешает прохождению пищи по пищеводу, а воздуха в легкие. При этом задняя стенка прогибается внутрь трахеи, и пища не застряет в пищеводе. Внутренняя поверхность трахеи устлана железистым и мерцательным эпителием. Их роль и значение такие же, как и эпителия носовой полости и гортани. Железистый эпителий выделяет слизь, которая увлажняет стенки трахеи, обезвреживает болезнетворные микроорганизмы, а мерцательный эпителий проталкивает слизь наружу.

В верхней части грудной полости трахея разветвляется на два бронха -правый и левый.

Бронхи - часть воздухоносных путей, которые, ответвляясь от трахеи, заходят в легкие. Они состоят из хрящевых колец, предотвращающих

закрытие их просвета. Внутренняя поверхность бронхов подобно стенкам всех отделов воздухоносных путей покрыта однослойным мерцательным (реснитчатым) эпителием. Заходя в легкие, бронхи многократно ветвятся на более мелкие бронхи, в конечном итоге переходя в мельчайшие трубочки, - бронхиолы. Всю систему разветвления бронхов называют бронхиальным деревом(рис. 60).

Бронхиолы переходят в альвеолярные ходы, которые заканчиваются легочными пузырьками - альвеолами. Их тонкие стенки покрыты густой сетью кровеносных капилляров (рис. 61). Стенки альвеол образованы однослойным эпителием, а их полость заполнена воздухом.

Каково строение и каковы функции легких? Легкие - парные органы. Правое легкое больше, чем левое, потому что левое легкое имеет углубление - так называемую сердечную вырезку. Правое легкое состоит из трех долей, а левое - из двух (рис. 62). Каждое легкое имеет конусовидную форму: суженную верхушку и расширенную основу, прилегающую к диафрагме. На внутренней (обратной к сердцу) поверхности обоих легких находятся ворота легких, через которые нервы, бронхи и легочная артерия входят в легкое.

Снаружи каждое легкое покрыто тоненькой плотной соединительнотканной оболочкой - легочной плеврой.Она состоит из двух листков - внутреннего (легочного) и внешнего (пристеночного).

Внутренний листок плевры укрывает само легкое со всех сторон и срастается с его поверхностью, а внешний листок срастается со стенками грудной полости.

Между внутренним и внешним листками плевры имеется щель - плевральная полость.Она содержит 1-2 мл жидкости, которая уменьшает трение листков между собой во время дыхательных движений. В полости плевры в норме никогда нет воздуха, а давление

несколько ниже атмосферного. Это очень важно для нормальной работы легких, потому что способствует дыхательным движениям.

Как вы помните, мелкие разветвления бронхов продолжаются в узенькие трубки, на стенках которых имеются многочисленные легочные альвеолы. Альвеолы собраны в группы, напоминающие гроздья винограда. В легких взрослого человека около 500-700 млн альвеол. Благодаря этому общая площадь дыхательной поверхности легких составляет свыше 100 м², что в 50 раз превышает площадь поверхности тела человека. Поэтому кровь быстро забирает через их стенки кислород и отдает углекислый газ.

Кроме газообмена, легкие вместе с клетками крови участвуют в защитных реакциях организма, поскольку в ткани легких содержится большое количество особых клеток, способных обезвреживать болезнетворные микроорганизмы. Легкие обеспечивают также выделительную функцию. Через них удаляются наружу водяной пар и некоторые газообразные продукты обмена (например, углекислый газ).

Ключевые термины и понятия: внутреннее и внешнее дыхание, воздухоносные пути, носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи, легкие, альвеолы.

ОБОБЩИМ ЗНАНИЯ

Органы дыхания обеспечивают газообмен между организмом и внешней средой. Процессы дыхания делят на внешнее и внутреннее дыхание. Внешнее дыхание - это обмен газов между атмосферным воздухом и организмом, а внутреннее - обмен газов между кровью и тканями и использование кислорода клетками, вследствие чего выделяется энергия.

Дыхательная система состоит из воздухоносных путей: верхних (носовая полость, носоглотка, глотка), нижних (гортань, трахея, бронхи) и легких. В легких через стенки альвеол происходит газообмен между воздухом и кровью.

ПРОВЕРЬТЕ И ПРИМЕНИТЕ ПОЛУЧЕННЫЕ ЗНАНИЯ

Ответьте на вопросы

1. Что такое верхние и нижние дыхательные пути? 2. Каково строение носовой полости? Какие функции она выполняет? 3. Почему надо дышать через нос?

4. Каково строение и каковы функции гортани? 5. Как устроен голосовой аппарат человека? Почему нельзя перенапрягать голосовые связки? 7. Каково строение и каковы функции трахеи? 9. Что собой представляют бронхи и альвеолы?

Выберите один правильный ответ

1.    Выберите функции носовой полости: а) вдыхаемый воздух увлажняется;

б) вдыхаемый воздух обогащается кислородом; в) вдыхаемый воздух обогащается углекислым газом; г) в носовой полости кровь обогащается кислородом.

2.    Укажите орган, в котором пересекаются дыхательные и пищеварительные пути: а) носовая полость; б) глотка; в) гортань; г) бронхи.

Установите правильную последовательность прохождения воздуха по воздухоносным путям: а) глотка; б) носовая полость; в) трахея; г) гортань;

д)бронхи.

ОБСУДИТЕ В ГРУППАХ. I группа. Какие особенности строения верхних дыхательных путей обеспечивают функции выделительную и защитную?

II группа. Какие особенности строения нижних дыхательных путей обеспечивают функции защитную, голосообразующую?

ПОДУМАЙТЕ. Почему в строении трахеи и бронхов преобладает хрящевая ткань?

ТВОРЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ. Объясните приспособление органов пищеварения и дыхания, которое не позволяет пище попадать в гортань. Какие правила поведения во время еды нужно соблюдать во избежание попадания пищи в гортань?

Этот материал взят из учебника Биология 8 класс Матяш