10.2. Дыхательный акт и вентиляция легких

Дыхание человека и животных (рис. 10.8) можно разделить на ряд процессов: 1 - обмен газами между окружающей средой и альвеолами легких (внешнее дыхание), 2 - обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью, 3 - транспорт газов кровью, 4 - обмен газами между кровью и тканями, 5 - потребление кислорода клетками и выделение углекислоты (клеточное, или тканевое, дыхание). Непременным условием протекания этих процессов является их регуляция, приспособление к потребностям организма. Физиология дыхания изучает первые четыре процесса, клеточное дыхание относится к компетенции биохимии.

Респираторная система млекопитающих и человека обладает важнейшими структурно-физиологическими особенностями, отличающими ее от систем дыхания других классов позвоночных.

1. Легочный газообмен осуществляется путем возвратно-поступательной вентиляции альвеол, заполненных газовой смесью относительно постоянного состава, что способствует поддержанию ряда гомеостатических констант организма (см. рис. 10.5).

2. Главную роль в вентиляции легких играет строго специализированная инспираторная мышца - диафрагма, что обеспечивает известную автономию функции дыхания.

3. Центральный дыхательный механизм представлен рядом специализированных популяций нейронов ствола мозга и вместе с тем подвержен модулирующим влияниям вышележащих нервных структур, что придает его функции значительную устойчивость в сочетании с лабильностью.

Обмен газов в легких (рис. 10.9) млекопитающих поддерживается их вентиляцией за счет возвратно-поступательного перемещения воздуха в просвете дыхательных путей, которое происходит в процессе вдоха и выдоха. Легкие млекопитающих резко отличаются от жабр рыб по строению и особенностям вентилляции. Эти различия обусловлены прежде всего тем, что вязкость и плотность

 

Рис. 10.8 Блок-схема системы дыхания человека

1 - внешнее дыхание, 2 - аэрогематический барьер, 3 - транспорт газов кровью и тканевыми жидкостями, 4 - гематопаренхиматозный барьер, 5 - тканевое дыхание, 6 - нейрогуморальная регуляция дыхания, 7 - потоки энергии.

 

Рис. 10.9 Трахея и легкие человека

1 - гортань, 2 - хрящ, 3 - трахея, 4 - легкое, 5 - легочная артерия, 6 - бронхиола, 7 - легочная вена, 8 - висцеральная плевра, Я - плевральная полость, 10 - париетальная плевра, 11 - альвеолярный мешочек, в котором находятся альвеолы, 12 - ветвь легочной вены, 13 - ветвь легочной артерии, 14 - терминальная бронхиола, 15 - дыхательная бронхиола, 16 - альвеолярный ход, 17 - альвеолы, 18 - капиллярная сеть в стенках альвеол.

 

 

 

 

 

Рис. 10.10 Изменение парциальных давлений (напряжения) кислорода и углекислого газа в процессе газообмена между воздухом (А) или водой (Б) и тканями у наземных и водных животных

воды приблизительно в 1000 раз больше, чем воздуха, а содержание молекулярного кислорода в воде в 3 раза меньше. Помимо того, в воздухе молекулы газа диффундируют в 10 000 раз быстрее, нежели в воде. Именно из-за этих особенностей, как правило, при дыхании воздухом газовая смесь попеременно поступает в легкие и удаляется из них, а при дыхании в воде жидкая среда постоянно обтекает жабры в одном направлении (рис. 10.10).