Органы дыхания. Дыхательная система человека

Что можно назвать главным показателем жизнеспособности людей? Конечно же, речь идет о дыхании. Человек может обойтись без еды и воды некоторое время. Без воздуха же жизнедеятельность не представляется возможной вообще.

Общие сведения

Что такое дыхание? Это связующее звено между окружающей средой и людьми. Если поступление воздуха по каким-либо причинам затруднено, то сердце и органы дыхания человека начинают функционировать в усиленном режиме. Это происходит из-за необходимости обеспечения достаточного количества кислорода. Органы способны адаптироваться к условиям изменчивой окружающей среды.

Ученые смогли установить, что воздух, попадающий в органы дыхания человека, образует два потока (условно). Один из них проникает в левую часть носа. показывает, что второй проходит с правой стороны. Специалисты также доказали, что артерии мозга имеют разделение на два потока получения воздуха. Таким образом, дыхательный процесс должен быть правильным. Это очень важно для поддержания нормальной жизнедеятельности людей. Рассмотрим строение органов дыхания человека.

Важные особенности

Когда говорят о дыхании, речь идет о совокупности процессов, которые направлены на обеспечение непрерывного снабжения всех тканей и органов кислородом. При этом из организма удаляются вещества, которые образуются в ходе обмена углекислого газа. Дыхание представляет собой очень сложный процесс. Он проходит несколько этапов. Стадии входа и выхода воздуха в организм следующие:

Речь идет о газообмене между атмосферным воздухом и альвеолами. Данный этап считается внешним дыханием.
Обмен газов, осуществляемый в легких. Он происходит между кровью и альвеолярным воздухом.
Два процесса: доставка кислорода от легких к тканям, а также транспорт углекислого газа от последних к первым. То есть речь идет о перемещении газов с помощью кровотока.
Следующая ступень обмена газов. В нем участвуют клетки тканей и кровь капилляров.
Наконец, внутреннее дыхание. Имеется в виду которое происходит в митохондриях клеток.

Основные задачи

Органы дыхания человека обеспечивают удаление углекислого газа из крови. В их задачу входит также ее насыщение кислородом. Если перечислять функции органов дыхания, то эта - самая важная.

Дополнительное назначение

Имеются и другие функции органов дыхания человека, среди них можно выделить такие:

Принятие участия в процессах терморегуляции. Дело в том, что температура вдыхаемого воздуха оказывает влияние на аналогичный параметр тела человека. Во время выдоха организм отдает тепло во внешнюю среду. При этом он охлаждается, если это возможно.
Принятие участия в выделительных процессах. Во время выдоха вместе с воздухом из организма (кроме углекислого газа) устраняются пары воды. Также это относится и к некоторым другим веществам. К примеру, этиловому спирту во время алкогольного опьянения.
Принятие участия в иммунных реакциях. Благодаря данной функции органов дыхания человека появляется возможность обезвреживания некоторых патологически опасных элементов. К ним, в частности, относят болезнетворные вирусы, бактерии и другие микроорганизмы. Этой способностью наделены определенные клетки легких. В связи с этим их можно отнести к элементам иммунной системы.

Специфические задачи

Существуют весьма узконаправленные функции органов дыхания. В частности, специфические задачи выполняют бронхи, трахея, гортань, носоглотка. Среди таких узконаправленных функций можно выделить следующие:

Охлаждение и согревание входящего воздуха. Выполнение этой задачи осуществляется в соответствии с температурой окружающей среды.
Увлажнение воздуха (вдыхаемого), что предотвращает высыхание легких.
Очищение входящего воздуха. В частности, это относится к инородным частицам. Например, к входящей с воздухом пыли.

Строение органов дыхания человека

Все элементы соединяются специальными каналами. По ним входит и выходит воздух. Также в эту систему включаются легкие - органы, где происходит газообмен. Устройство всего комплекса и принцип его работы являются достаточно сложными. Рассмотрим органы дыхания человека (картинки представлены ниже) более подробно.

Информация о носовой полости

Дыхательные пути начинаются именно с нее. Носовая полость отделяется от ротовой. Спереди - это твердое небо, а сзади - мягкое. У носовой полости имеется хрящевой и костный остов. Она делится на левую и правую части благодаря сплошной перегородке. Также присутствуют три носовые раковины. Благодаря им полость разделяется на проходы:

Нижний.
Средний.
Верхний.

По ним проходит выдыхаемый и вдыхаемый воздух.

Особенности слизистой

У нее есть ряд приспособлений, которые предназначены для обработки вдыхаемого воздуха. Прежде всего, ее покрывает мерцательный эпителий. Его ресничками образуется сплошной ковер. Благодаря тому, что реснички мерцают, пыль достаточно легко устраняется из носовой полости. Волоски, которые находятся у наружного края отверстий, также способствуют задержанию инородных элементов. содержит специальные железы. Их секрет обволакивает пыль и способствует ее устранению. Кроме того, происходит увлажнение воздуха.

Слизь, которая находится в носовой полости, имеет бактерицидные свойства. В ней присутствует лизоцим. Данное вещество способствует понижению способности бактерий к размножению. Также оно убивает их. В слизистой оболочке находится множество венозных сосудов. При различных условиях они могут набухать. Если они повреждены, то начинаются носовые кровотечения. Цель данных образований заключается в обогреве проходящей через нос воздушной струи. Лейкоциты покидают кровеносные сосуды и оказываются на поверхности слизистой. Они также выполняют защитные функции. В процессе осуществления фагоцитоза лейкоциты погибают. Таким образом, в слизи, которая выделяется из носа, содержится множество мертвых "защитников". Далее воздух проходит в носоглотку, а оттуда - в другие органы дыхательной системы.

Гортань

Она находится в передней гортанной части глотки. Это уровень 4-6-го шейных позвонков. Гортань образуется хрящами. Последние делятся на парные (клиновидные, рожковидные, черпаловидные) и непарные (перстневидный, щитовидный). При этом надгортанник прикрепляется к верхнему краю последнего хряща. Во время глотания он закрывает вход в гортань. Таким образом, он препятствует попаданию в нее еды.

Общие сведения о трахее

Она является продолжением гортани. Разделяется на два бронха: левый и правый. Бифуркация - это место, где разветвляется трахея. Для нее характерна следующая длина: 9-12 сантиметров. В среднем поперечный диаметр достигает восемнадцати миллиметров.

Трахея может включать до двадцати неполных хрящевых колец. Они соединены при помощи фиброзных связок. Благодаря хрящевым полукольцам дыхательные пути становятся упругими. Кроме того, они делаются ниспадающими, следовательно, легко проходимы для воздуха.

Перепончатая задняя стенка трахеи является уплощенной. В ней содержится гладкая мышечная ткань (пучки, которые идут продольно и поперечно). Благодаря этому обеспечивается активное движение трахеи при кашле, дыхании и так далее. Что касается слизистой оболочки, то ее покрывает мерцательный эпителий. В данном случае исключением является часть надгортанника и голосовые связки. Также она обладает слизистыми железами и лимфоидной тканью.

Бронхи

Это парный элемент. Два бронха, на которые делится трахея, входят в левое и правое легкие. Там они древовидно ветвятся на более мелкие элементы, которые включаются в легочные дольки. Так, образуются бронхиолы. Речь идет о еще более мелких дыхательных ветвях. Диаметр дыхательных бронхиол может составлять 0,5 мм. Они, в свою очередь, образуют альвеолярные ходы. Последние заканчиваются соответствующими мешочками.

Что представляют собой альвеолы? Это выпячивания, имеющие вид пузырьков, которые располагаются на стенках соответствующих мешочков и ходов. Их диаметр достигает 0,3 мм, а число может доходить до 400 млн. Это обеспечивает возможность создания большой дыхательной поверхности. Данный фактор существенно влияет на объем легких. Последний можно увеличивать.

Важнейшие органы дыхания человека

Ими считаются легкие. Серьезные заболевания, связанные с ними, могут угрожать жизни. Легкие (фото представлены в статье) находятся в грудной полости, которая герметично закрыта. Ее задняя стенка образована соответствующим отделом позвоночника и ребрами, которые присоединены подвижно. Между ними располагаются внутренние и наружные мышцы.

Грудная полость отделяется от брюшной снизу. В этом участвует грудобрюшная преграда, или диафрагма. Анатомия легких не отличается простотой. У человека их два. Правое легкое включает в себя три доли. В то же время левое состоит из двух. Верхушка легких - это их суженная верхняя часть, а расширенная нижняя считается основанием. Различаются ворота. Они представлены углублениями на внутренней поверхности легких. Через них проходят кровеносные нервы, а также лимфатические сосуды. Корень представлен совокупностью вышеперечисленных образований.

Легкие (фото иллюстрирует их расположение), точнее их ткань, состоят из мелких структур. Они называются дольками. Речь идет о небольших участках, имеющих пирамидальную форму. Бронхи, которые входят в соответствующую дольку, подразделяются на дыхательные бронхиолы. Альвеолярный ход имеется на конце каждой из них. Вся эта система представляет собой функциональную единицу легких. Она называется ацинусом.

Легкие покрыты плеврой. Это оболочка, состоящая из двух элементов. Речь идет о наружном (париетальном) и внутреннем (висцеральном) лепестках (схема легких прилагается далее). Последний покрывает их и в то же время является внешней оболочкой. Он делает переход в наружный листок плевры по корню и представляет собой внутреннюю оболочку стенок грудной полости. Это приводит к образованию геометрически замкнутого мельчайшего капиллярного пространства. Речь идет о плевральной полости. В ней содержится небольшое количество соответствующей жидкости. Она смачивает листки плевры. Благодаря этому облегчается их скольжение между собой. Смена воздуха в легких происходит по многим причинам. Одной из основных является изменение размера плевральной и грудной полостей. Такова анатомия легких.

Особенности механизма входа и выхода воздуха

Как уже говорилось ранее, между газом, который находится в альвеолах, и атмосферным происходит обмен. Это обусловлено ритмическим чередованием вдохов и выдохов. Легкие не имеют мышечной ткани. По этой причине их интенсивное сокращение невозможно. В данном случае наиболее активная роль отдана дыхательным мышцам. При их параличе сделать вдох не представляется возможным. При этом органы дыхания не поражаются.

Инспирация представляет собой акт вдоха. Речь идет об активном процессе, в ходе которого обеспечивается увеличение грудной клетки. Экспирация является актом выдоха. Данный процесс пассивный. Он происходит из-за того, что грудная полость уменьшается.

Дыхательный цикл представлен фазами вдоха и последующего выдоха. В процессе вхождения воздуха принимает участие диафрагма и наружные косые мышцы. При их сокращении ребра начинают подниматься. В то же время происходит увеличение грудной полости. Диафрагма сокращается. При этом она занимает более плоское положение.

Что касается несжимаемых органов то в ходе рассматриваемого процесса они оттесняются в стороны и вниз. Купол диафрагмы при спокойном вдохе опускается примерно на полтора сантиметра. Таким образом, происходит увеличение вертикального размера грудной полости. В случае очень глубокого дыхания в акте вдоха принимают участие вспомогательные мышцы, среди которых выделяются следующие:

Ромбовидные (которые поднимают лопатку).
Трапециевидная.
Малая и большая грудные.
Передняя зубчатая.

Стенку грудной полости и легкие покрывает серозная оболочка. Плевральная полость представлена узкой щелью между листками. В ней содержится серозная жидкость. Легкие все время в растянутом состоянии. Это обусловлено тем, что давление в плевральной полости является отрицательным. Речь идет об эластичной тяге. Дело в том, что объем легких постоянно стремится к уменьшению. В конце спокойного выдоха практически каждая дыхательная мышца расслабляется. При этом давление в плевральной полости ниже атмосферного. У разных людей главную роль в акте вдоха играет диафрагма или межреберные мышцы. В соответствии с этим можно говорить о разных типах дыхания:

Реберном.
Диафрагмальном.
Брюшном.
Грудном.

В настоящее время известно, что у женщин преобладает последний тип дыхания. У мужчин в большинстве случаев наблюдается брюшной. Во время спокойного дыхания выдох происходит благодаря эластичной энергии. Она накапливается во время предыдущего вдоха. Когда мышцы расслабятся, ребра могут пассивно вернуться в исходное положение. Если сокращения диафрагмы уменьшатся, то она займет свою прежнюю куполообразную позицию. Это обусловлено тем, что органы брюшной полости воздействуют на нее. Таким образом, давление в ней уменьшается.

Все вышеперечисленные процессы приводят к сдавливанию легких. Из них выходит воздух (пассивно). Усиленный выдох - это активный процесс. В нем принимают участие внутренние межреберные мышцы. При этом их волокна идут в противоположном направлении, если проводить сравнение с наружными. Они сокращаются, и ребра опускаются вниз. Также происходит уменьшение грудной полости.

Дыхание - это процесс, с помощью которого клетки организма снабжаются кислородом, это стимулирует обменные реакции, необходимые для усвоения питательных веществ. Клетки превращают кислород в двуокись углерода (углекислый газ) и возвращают его в кровь, чтобы вывести из организма. Такой газовый обмен (кислород вдыхается, углекислый газ выдыхается) является основной, жизненно важной функцией дыхательной системы, кроме того, определенные ее части выполняют функцию .

Дыхательную систему составляют нос, глотка, трахея, бронхи и легкие.

Нос представляет собой структуру из кости и хряща, обтянутую мышечной тканью и кожей. Выстланная слизистой оболочкой внутренняя поверхность носа соединена с носоглоткой двумя каналами ноздрей. Вдыхаемый через нос воздух согревается, увлажняется и фильтруется, проходя через три раковины - выходы кости, покрытые слизистой оболочкой, которая состоит из клеток, способных улавливать пыль и микробы.

Далее профильтрованный воздух попадает в носоглотку, расположенную за внутренней полостью носа. Из носоглотки воздух и слизь поступают вниз, в горло, кроме того, она соединена евстахиевыми трубами с внутренним ухом, что позволяет выравнивать давление с обеих сторон ушной барабанной перепонки. Горло имеет форму «дымохода» и выполняет три функции: по нему проходят воздух и пища, кроме того, в нем расположены голосовые связки. В ротовую, среднюю часть глотки поступают изо рта пища, питье и воздух, здесь также расположены миндалевидные железы (миндалины).

Нижняя часть глотки, гортаноглотка, также пропускает через себя воздух, жидкость и пищу. От гортани ее отделяют две голосовые связки. Поток воздуха, попадая в щель между ними, создает вибрацию, поэтому мы слышим себя и окружающих.

Надгортанник - это эластичный хрящ, расположенный у основания языка и соединенный «стволом» с кадыком. Отросток этого хряща может свободно двигаться вверх-вниз. При проглатывании пищи гортань поднимается, заставляя хрящевой «язычок» надгортанника опускаться, накрывая ее своеобразной крышкой. Благодаря этому пища попадает в пищевод, а не в дыхательные пути. Гортань продолжается трахеей, или по другому — дыхательное горло, длиной приблизительно 10 см. Стенки трахеи поддерживаются неполными хрящевыми кольцами, что делает ее жесткой и в то же время гибкой; когда по расположенному рядом пищеводу проходит пища, трахея слегка подается, прогибаясь.

Внутренняя поверхность трахеи также покрыта слизистой выстилкой, улавливающей частички пыли и микроорганизмы, которые затем выводятся вверх и наружу. Трахея разветвляется на левый и правый плевральные бронхи, по своему строению похожие на трахею, которые ведут соответственно в левое и правое легкое. Бронхи, разветвляются на более мелкие каналы, те - на еще более мелкие и так далее, пока воздухоносные трубки не превращаются в бронхиолы.

Легкие имеют форму конуса, протянувшегося от ключицы до диафрагмы. Поверхность каждого легкого закруглена, что позволяет им вплотную прилегать к ребрам, и представляет собой плевральную мембрану, одна поверхность которой соприкасается со стенками грудной полости, а вторая обращена непосредственно к легким. Плевральная полость, расположенная за мембраной, вырабатывает смазочную жидкость, предотвращающую трение между двумя мембранами. По оси легкого расположена область, называемая воротами, здесь в легкое входят нервы, кровеносные и лимфатические сосуды и первичные бронхи.

Каждое легкое разделено на доли: левое на две, а правое на три, которые, делятся на меньшие дольки (в каждом легком их по десять). К каждой легочной дольке ведут артериола, венула, лимфатический сосуд и ответвление бронхиолы. Затем бронхиолы разветвляются на дыхательные бронхиолы, а они - на альвеолярные ходы, которые, в свою очередь, делятся на альвеолярные мешочки и альвеолы. Именно в альвеолах происходит газообмен. По мере продвижения дыхательных каналов в легкие в их структуре уменьшается количество мышц и хрящей, которые сменяются тонкой соединительной тканью.

Физиология дыхания.

Дыхательный процесс - один из человека, им управляет дыхательный центр, расположенный в стволе мозга, посылая нервные импульсы, которые передаются мышцам, задействованным во вдохе и выдохе. Диафрагма в ответ на эти импульсы сокращается и выравнивается, увеличивал объем грудной полости. При сокращении диафрагмы внешние межреберные мышцы также сокращаются, расширяя грудную клетку наружу и вверх. Поэтому стенки легких движутся за ребрами, что приводит к увеличению объема легких и уменьшению внутреннего давления, так в дыхательное горло поступает воздух.

Когда воздух достигает альвеол, начинается процесс газообмена. Выстилка альвеол содержит крошечные капилляры. В тонких стенках капилляров и альвеол идет диффузия газов - кислород поступает в кровь, которая затем переносит его в ткани организма, а двуокись углерода переходит из капилляров в альвеолы и выводится из организма при выдохе. Считается, что каждое легкое содержит примерно 300 тысяч альвеол, общая поверхность которых достаточно велика, чтобы газообмен проходил очень быстро и эффективно.

При выдохе происходит обратный процесс. Сначала расслабляются межреберные мышцы и ребра опускаются вниз, затем расслабляется диафрагма и уменьшается объем грудной полости. Эластичные волокна, окружающие альвеолы, и волокна в альвеолярных ходах и бронхиолах сокращаются, уменьшая объем легких, после этого воздух «выталкивается» из тела.

Основной источник энергии для всех тканей человека — процессы аэробного (кислородного) окисления органических веществ, протекающие в митохондриях клеток и требующие постоянного снабжения кислородом.

Дыхание — это совокупность процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, использование его в окислении органических веществ и удаление из организма углекислого газа и некоторых других веществ.

❖ Дыхание человека включает :
■ вентиляцию легких;
■ газообмен в легких;
■ транспортировку газов кровью;
■ газообмен в тканях;
■ клеточное дыхание (биологическое окисление).

Различия в составе альвеолярного и вдыхаемого воздуха объясняются тем, что в альвеолах кислород непрерывно диффундирует в кровь, а из крови в альвеолы поступает двуокись углерода. Различия в составе альвеолярного и выдыхаемого воздуха объясняются тем, что во время выдоха воздух, выходящий из альвеол, смешивается с воздухом, содержащимся в дыхательных путях.

Строение и Функции органов дыхания

❖ Система органов дыхания человека включает:

■ воздухоносные пути — носовую полость (она отделена от полости рта спереди твердым, а сзади мягким нёбом), носоглотку, гортань, трахею, бронхи;

■ легкие , состоящие из альвеол и альвеолярных ходов.

Носовая полость начальный отдел дыхательного пути; имеет парные отверстия — ноздри , через которые проникает воздух; у наружного края ноздрей располагаются волоски , задерживающие проникновение крупных частиц пыли. Носовая полость делится перегородкой на правую и левую половины, каждая из которых состоит из верхнего, среднего и нижнего носовых ходов .

Слизистая оболочка носовых ходов покрыта мерцательным эпителием , выделяющим слизь , которая склеивает пылинки и губительно действует на микроорганизмы. Реснички эпителия постоянно колеблются и способствуют удалению инородных частиц вместе со слизью.

■Слизистая оболочка носовых ходов обильно снабжена кровеносными сосудами , что способствует согреванию и увлажнению вдыхаемого воздуха.

■ В эпителии также находятся рецепторы , реагирующие на различные запахи.

Из носовой полости воздух через внутренние носовые отверстия — хоаны — попадает в носоглотку и дальше в гортань .

Гортань — полый орган, образована несколькими парными и непарными хрящами, соединенными между собой суставами, связками и мышцами. Самый крупный из хрящей —щитовидный — состоит из двух четырехугольных пластинок, соединенных спереди под углом. У мужчин этот хрящ несколько выступает вперед, образуя кадык . Над входом в гортань располагается надгортанник — хрящевая пластина, закрывающая вход в гортань при глотании.

Полость гортани покрыта слизистой оболочкой , образующей две пары складок , которые перекрывают вход в гортань во время глотания и (нижняя пара складок) прикрывают голосовые связки .

Голосовые связки спереди прикрепляются к щитовидному хрящу, а сзади — к левому и правому черпаловидным хрящам, при этом между связками образуется голосовая щель . При движении хрящей связки сближаются и натягиваются или, наоборот, расходятся, изменяя форму голосовой щели. Во время дыхания связки разведены, а при пении и речи они почти смыкаются, оставляя лишь узкую щель. Воздух, проходя через эту щель, вызывает вибрацию краев связок, которая генерирует звук . В формировании звуков речи также участвуют язык, зубы, губы и щеки.

Трахея — трубка длиной около 12 см, отходящая от нижнего края гортани. Она образована 16-20 хрящевыми полукольцами , несомкнутая мягкая часть которых образована плотной соединительной тканью и обращена к пищеводу. Внутри трахея выстлана мерцательным эпителием , реснички которого выводят пылевые частицы из легких в глотку. На уровне 1V-V грудных позвонков трахея делится на левый и правый бронхи .

Бронхи по своему строению подобны трахее. Вступая в легкое, бронхи ветвятся, образуя бронхиальное «дерево» . Стенки мелких бронхов (бронхиол ) состоят из эластичных волокон, между которыми расположены гладкомышечные клетки.

Легкие — парный орган (правое и левое), занимающий большую часть грудной клетки и плотно прилегающий к ее стенкам, оставляя место для сердца, крупных сосудов, пищевода, трахеи. Правое легкое состоит из трех долей, левое — из двух.

Грудная полость с внутренней стороны выстлана пристеночной плеврой . Снаружи легкие покрыты плотной оболочкой — легочной плеврой . Между легочной и пристеночной плеврами имеется узкая щель — плевральная полость , заполненная жидкостью, которая уменьшает трение легких о стенки грудной полости при дыхании. Давление в плевральной полости ниже атмосферного, что создает присасывающую силу , прижимающую легкие к грудной клетке. Так как ткань легких упруга и способна растягиваться, то легкие всегда находятся в расправленном состоянии и следуют за движениями грудной клетки.

Бронхиальное дерево в легких разветвляется на ходы с мешочками, стенки которых образованы множеством (около 350 млн.) легочных пузырьков — альвеол . Снаружи каждая альвеола окружена густой сетью капилляров . Стенки альвеол состоят из однослойного плоского эпителия, покрытого изнутри слоем поверхностно-активного вещества — сурфактанта . Через стенки альвеол и капилляров происходит газообмен между вдыхаемым воздухом и кровью: из альвеол в кровь переходит кислород, а из крови в альвеолы поступает углекислый газ. Сурфактант ускоряет диффузию газов через стенку и препятствует «схлопыванию» альвеол. Общая газообменная поверхность альвеол составляет 100-150 м 2 .

Обмен газов между альвеолами и кровью происходит вследствие диффузии . В альвеолах кислорода всегда больше, чем в крови капилляров, поэтому он переходит из альвеол в капилляры. Наоборот, углекислого газа больше в крови, чем в альвеолах, поэтому он переходит из капилляров в альвеолы.

Дыхательные движения

Вентиляция легких — это постоянная смена воздуха в альвеолах легких, необходимая для газообмена организма с внешней средой и обеспечиваемая регулярными движениями грудной клетки при вдохе и выдохе .

Вдох осуществляется активно , за счет сокращения наружных косых межреберных мышц и диафрагмы (куполообразной сухожильно-мышечной перегородки, отделяющей грудную полость от брюшной).

Межреберные мышцы приподнимают ребра и слегка отводят их в стороны. При сокращении диафрагмы ее купол уплощается и смещает органы брюшной полости вниз и вперед. В результате объем грудной полости и легких, следующих за движениями грудной клетки, увеличивается. Это ведет к падению давления в альвеолах, и в них засасывается атмосферный воздух.

Выдох при спокойном дыхании осуществляется пассивно . При расслаблении наружных косых межреберных мышц и диафрагмы ребра возвращаются в исходное положение, объем грудной клетки уменьшается, а легкие принимают первоначальную форму. Вследствие этого давление воздуха в альвеолах становится выше атмосферного, и он выходит наружу.

Выдох при физической нагрузке становится активным . В его осуществлении принимают участие внутренне косые межреберные мышцы, мышцы брюшной стенки и др.

Средняя частота дыхательных движений взрослого человека- 15-17 в минуту. При физической нагрузке частота дыхания может возрасти в 2-3 раза.

Роль глубины дыхания . При глубоком дыхании воздух успевает проникнуть в большее количество альвеол и растянуть их. В результате улучшаются условия газообмена и кровь дополнительно насыщается кислородом.

Емкость легких

Легочный объем — максимальное количество воздуха, которое вмещают легкие; у взрослого человека составляет 5-8 л.

Дыхательный объем легких — это объем воздуха, поступающего в легкие за один вдох при спокойном дыхании (в среднем около 500 см 3).

Резервный объем вдоха — объем воздуха, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха (около 1500 см 3).

Резервный объем выдоха — объем воздуха, который можно выдохнут^ после спокойного выдоха при волевом напряжении (примерно 1500 см3).

Жизненная емкость легких — это сумма дыхательного объема легких, резервного объема выдоха и резервного объема вдоха; в среднем она составляет 3500 см 3 (у спортсменов, в частности у пловцов, она может достигать 6000 см 3 и более). Измеряется при помощи специальных приборов — спирометра или спирографа-, графически представляется в виде спирограммы.

Остаточный объем - количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха.

Перенос газов кровью

Кислород переносится кровью в двух формах — в форме окси-гемоглобина (около 98%) и в форме растворенного О 2 (около 2%).

Кислородная емкость крови — максимальное количество кислорода, которое может быть поглощено одним литром крови. При температуре 37 °С в 1 л крови может содержаться до 200 мл кислорода.

Перенос кислорода к клеткам организма осуществляется гемоглобином (Нb) крови, находящимся в эритроцитах . Гемоглобин связывает кислород, превращаясь в оксигемоглобин :

Нb + 4О 2 → HbO 8 .

Перенос кровью двуокиси углерода:

■ в растворенной форме (до 12% СО 2);

■ большая часть СО 2 не растворяется в плазме крови, а проникает в эритроциты, где она взаимодействует (с участием фермента карбоангидразы) с водой, образуя нестойкую угольную кислоту:

СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3 ,

которая затем диссоциирует на ион Н + и бикарбонатный ион НСО 3 — . Ионы НСО 3 — из красных кровяных телец переходят в плазму крови, с которой они переносятся к легким, где вновь проникают в эритроциты. В капиллярах легких реакция (СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3 ,) в эритроцитах смещается влево, и ионы НСО 3 — в итоге превращаются в углекислый газ и воду. Углекислый газ поступает в альвеолы и выходит наружу в составе выдыхаемого воздуха.

Обмен газов в тканях

Обмен газов в тканях происходит в капиллярах большого круга кровообращения, где кровь отдает кислород и получает углекислый газ. В клетках тканей концентрация кислорода ниже, чем в капиллярах (так как в тканях он постоянно утилизируется). Поэтому кислород переходит из кровеносных сосудов в тканевую жидкость, а с ней — в клетки, где вступает в реакции окисления. По той же причине углекислый газ из клеток поступает в капилляры, током крови транспортируется по малому кругу кровообращения в легкие и выводится из организма. Пройдя через легкие, венозная кровь становится артериальной и поступает в левое предсердие.

Регуляция дыхания

❖ Дыхание регулируется:
■ корой больших полушарий,
■ дыхательным центром, расположенным в продолговатом мозге и варолиевом мосте,
■ нервными клетками шейного отдела спинного мозга,
■ нервными клетками грудного отдела спинного мозга.

Дыхательный центр — это участок головного мозга, представляющий собой совокупность нейронов, обеспечивающих ритмическую деятельность дыхательных мышц.

■ Дыхательный центр подчиняется вышележащим отделам головного мозга, расположенным в коре больших полушарий; это позволяет сознательно изменять ритм и глубину дыхания.

■ Дыхательный центр регулирует работу дыхательной системы по рефлекторному принципу.

❖ Нейроны дыхательного центра подразделяются на нейроны вдоха и нейроны выдоха .

Нейроны вдоха передают возбуждение на нервные клетки спинного мозга, которые управляют сокращением диафрагмы и наружных косых межреберных мышц.

Нейроны выдоха возбуждаются рецепторами воздухоносных путей и альвеол при увеличении объема легких. Импульсы от этих рецепторов поступают в продолговатый мозг, вызывая торможение нейронов вдоха. В результате дыхательные мышцы расслабляются и происходит выдох.

Гуморальная регуляция дыхания. При мышечной работе в крови накапливается СО 2 и недоокисленные продукты обмена (молочная кислота и др.). Это приводит к возрастанию ритмической активности дыхательного центра и, как следствие, к усилению вентиляции легких. При уменьшении концентрации СО 2 в крови тонус дыхательного центра снижается: наступает непроизвольная временная задержка дыхания.

Чиханье — резкий, форсированный выдох воздуха из легких через сомкнутые голосовые связки, наступающий после остановки дыхания, смыкания голосовой щели и быстрого роста давления воздуха в грудной полости, вызванных раздражением слизистой оболочки носа пылью или резко пахнущими веществами. Вместе с воздухом и слизью выделяются и раздражители слизистой оболочки.

Кашель отличается от чиханья тем, что основной поток воздуха выходит через рот.

Гигиена дыхания

♦ Правильное дыхание:

■ дышать нужно через нос (носовое дыхание ), так как его слизистая оболочка богата кровеносными и лимфатическими сосудами и имеет специальные реснички, согревая, очищая и увлажняя воздух и препятствуя проникновению в дыхательные пути микроорганизмов и пылевых частиц (при затруднении носового дыхания появляются головные боли, быстро наступает утомление);

■ вдох должен быть короче выдоха (это способствует продуктивной умственной деятельности и нормальному восприятию умеренных физических нагрузок);

■ при повышенных физических нагрузках резким выдох должен производиться в момент наибольшего усилия.

❖ Условия правильного дыхания:

■ хорошо развитая грудная клетка; отсутствие сутулости, впалой груди;

■ соблюдение правильной осанки: положение тела должно быть таким, при котором дыхание не затруднено;

■ закаливание организма: следует много времени проводить на свежем воздухе, выполнять различные физические упражнения и дыхательную гимнастику, заниматься видами спорта, развивающими дыхательную мускулатуру (плавание, гребля, ходьба на лыжах и др.);

■ поддержание оптимального газового состава воздуха в помещениях: регулярно проветривание помещений, сон летом при открытых окнах, а зимой — при открытых форточках (пребывание в душном, непроветренном помещении может вызвать головную боль, вялость, ухудшение самочувствия).

Опасность пыли: на пылинках оседают болезнетворные микроорганизмы и вирусы, которые могут стать причиной инфекционных заболеваний. Крупные частицы пыли могут механически травмировать стенки легочных пузырьков и воздухоносных путей, затрудняя газообмен. Пыль, содержащая частички свинца или хрома, может вызвать химические отравления.

Влияние курения на органы дыхания. Курение — одно из звеньев в цепи причин многих заболеваний органов дыхания. В частности, раздражение табачным дымом глотки, гортани, трахей может вызвать хроническое воспаление верхних дыхательных путей, нарушение функций голосового аппарата; в тяжелых случаях неумеренное курение вызывает рак легких.

Некоторые заболевания органов дыхания

Воздушно-капельный способ заражения. При разговоре, сильном выдохе, чихании, кашле из органов дыхания больного в воздух попадают капельки жидкости, содержащие бактерии и вирусы. Эти капельки в течение некоторого времени остаются в воздухе и могут попасть в органы дыхания окружающих, перенеся туда болезнетворные микроорганизмы. Воздушно-капельный способ заражения характерен для гриппа, дифтерии, коклюша, кори, скарлатины и др.

Грипп — острое, склонное к эпидемии вирусное заболевание, передающееся воздушно-капельным путем; чаще наблюдается в зимний и ранний весенний периоды. Характерен токсичностью вируса и склонностью к изменению его антигенной структуры, быстрым распространением, опасностью возможных осложнений.

Симптомы: повышение температуры (иногда до 40 °С), озноб, головная боль, болезненные движения глазных яблок, боль в мышцах и суставах, затруднение дыхания, сухой кашель, иногда рвота и геморрагические явления.

Лечение; постельный режим, обильное питье, применение антивирусных препаратов.

Профилактика; закаливание, массовая вакцинация населения; для предотвращения распространения гриппа больные люди при общении со здоровыми должны закрывать нос и рот сложенными вчетверо марлевыми повязками.

Туберкулез — опасное инфекционное заболевание, имеющие различные формы и характеризующееся образованием в пораженных тканях (обычно в тканях легких и костей) очагов специфического воспаления и выраженной общей реакцией организма. Возбудитель — туберкулезная палочка; распространяется воздушно-капельным и пылевым путем, реже — через зараженные продукты питания (мясо, молоко, яйца) от больных животных. Выявляется при флюорографии . В прошлом имел массовое распространение (этому способствовало постоянное недоедание и антисанитарные условия). Некоторые формы туберкулеза могут протекать бессимптомно или волнообразно, с периодическими обострениями и ремиссиями. Возможны симптомы; быстрая утомляемость, общее недомогание, снижение аппетита, одышка, периодически субфебрильная (около 37,2 °С) температура, постоянный кашель с выделением мокроты, в тяжелых случаях — кровохарканье и др. Профилактика; регулярные флюорографические обследования населения, поддержание чистоты в жилищах и на улицах, озеленение улиц, очищающее воздух.

Флюорография — исследование органов грудной клетки путем фотографирования изображения со светящегося рентгеновского экрана, за которым находится испытуемый. Является одним из методов исследования и диагностики заболеваний легких; позволяет вовремя выявить ряд заболеваний (туберкулез, пневмонию, рак легкого и др.). Флюорографию необходимо делать не реже одного раза в год.

Первая помощь при отравлении газом

Помощь при отравлении угарным или бытовым газом. Отравление угарным газом (СО) проявляется головной болью и тошнотой; могут возникнуть рвота, судороги, потеря сознания, а при сильном отравлении - смерть от прекращения тканевого дыхания; отравление бытовым газом во многом сходно с отравлением угарным газом.

При таком отравлении пострадавшего необходимо вынести на свежий воздух и вызвать «скорую помощь». В случае потери сознания и прекращения дыхания нужно сделать искусственное дыхание и непрямой массаж сердца (см. ниже).

Первая помощь при остановке дыхания

Остановка дыхания может наступить вследствие заболевания органов дыхания или в результате несчастного случая (при отравлениях, утоплении, поражении электрическим током и др.). При длительности более 4-5 мин она может привести к смерти или глубокой инвалидности. В такой ситуации спасти человеку жизнь может лишь своевременная доврачебная помощь.

■ При закупорке глотки инородным телом его можно достать пальцем; извлечение инородного тела из трахей или бронхов возможно только с помощью специальной медицинской аппаратуры.

■ При утоплении необходимо максимально быстро удалить из воздухоносных путей и легких пострадавшего воду, песок и рвотные массы. Для это пострадавшего нужно положить животом на колено и резкими движениями сдавливать его грудную клетку. Затем следует перевернуть пострадавшего на спину и приступить к искусственному дыханию .

Искусственное дыхание: нужно освободить от одежды шею, грудь и живот пострадавшего, положить под его лопатки твердый валик или руку и запрокинуть его голову. Спасатель должен находиться сбоку от пострадавшего у его изголовья и, зажав его нос и придерживая его язык носовым платком либо салфеткой, периодически (через каждые 3-4 с) быстро (за 1 с) и с силой после глубокого вдоха вдувать воздух из своего рта через марлю или носовой платок в рот пострадавшему; при этом краем глаза нужно следить за грудной клеткой пострадавшего: если она расширяется, значит, воздух попал в легкие. Затем нужно надавить на грудную клетку пострадавшего и вызвать выдох.

■ Можно использовать метод дыхания «рот в нос»; при этом спасатель своим ртом вдувает воздух в нос пострадавшего, а рукой плотно зажимает его рот.

■ Количество кислорода в выдыхаемом воздухе (16-17%) вполне достаточно для обеспечения газообмена в организме пострадавшего; а наличие в нем 3-4% углекислого газа способствует гуморальной стимуляции дыхательного центра.

Непрямой массаж сердца. При остановке сердца у пострадавшего его нужно уложить на спину обязательно на жесткую поверхность и освободить грудь от одежды. Затем спасатель должен стать в полный рост или на колени сбоку от пострадавшего, одну ладонь положить на нижнюю половину его грудины так, чтобы пальцы были ей перпендикулярны, и поверх поместить другую руку; при этом руки спасателя должны быть прямыми и располагаться перпендикулярно грудной клетке пострадавшего. Массаж нужно производить быстрыми (с периодичностью один раз в секунду) толчками, не сгибая руки в локтях, стараясь прогнуть грудную клетку по направлению к позвоночнику у взрослых — на 4-5 см, у детей — на 1,5-2 см.

■ Непрямой массаж сердца проводится в сочетании с искусственным дыханием: сначала пострадавшему делается 2 вдоха искусственного дыхания, затем 15 нажатий на грудину подряд, затем снова 2 вдоха искусственного дыхания и 15 нажатий и т.д.; после каждых 4 циклов нужно проверять у пострадавшего пульс. Признаки успешного оживления - появление пульса, сужение зрачков, порозовение кожи.

■ Один цикл может состоять также из одного вдоха искусственного дыхания и 5-6 нажатий грудной клетки.

Органы дыхания человека включают:

носовую полость;
околоносовые пазухи;
гортань;
трахею;
бронхи;
легкие.

Рассмотрим строение органов дыхания и их функции. Это поможет лучше понимать, как развиваются заболевания дыхательной системы.

Наружный нос, который мы видим на лице у человека, состоит из тонких косточек и хрящей. Сверху они покрыты небольшим слоем мышц и кожей. Полость носа спереди ограничена ноздрями. С обратной стороны носовая полость имеет отверстия – хоаны, через них воздух попадает в носоглотку.

Полость носа делится пополам носовой перегородкой. В каждой половине есть внутренняя и наружная стенки. На боковых стенках есть три выступа – носовые раковины, разделяющие три носовых хода.

В двух верхних ходах есть отверстия, через них имеется связь с придаточными пазухами носа. В нижний ход открывается устье носослезного протока, по которому слезы могут попадать в носовую полость.

Вся носовая полость изнутри покрыта слизистой оболочкой, на поверхности которой лежит мерцательный эпителий, имеющий множество микроскопических ресничек. Их движение направлено спереди назад, в сторону хоан. Поэтому большая часть слизи из носа попадает в носоглотку, а не выходит наружу.

В зоне верхнего носового хода находится обонятельная область. Там располагаются чувствительные нервные окончания – обонятельные рецепторы, которые по своим отросткам передают полученную информацию о запахах в головной мозг.

Носовая полость хорошо кровоснабжается и имеет множество мелких сосудов, несущих артериальную кровь. Слизистая оболочка легко ранима, поэтому возможны носовые кровотечения. Особо сильное кровотечение появляется при повреждении инородным телом или при травме венозных сплетений. Такие сплетения вен могут быстро изменять свой объем, приводя к заложенности носа.

Лимфатические сосуды сообщаются с пространствами между оболочками головного мозга. В частности, этим объясняется возможность быстрого развития менингита при инфекционных заболеваниях.

Нос выполняет функцию проведения воздуха, обоняния, а также является резонатором для формирования голоса. Важная роль полости носа – защитная. Воздух проходит сквозь носовые ходы, имеющие довольно большую площадь, и там согревается и увлажняется. Пыль и микроорганизмы частично оседают на волосках, расположенных у входа в ноздрях. Остальные с помощью ресничек эпителия передаются в носоглотку, а оттуда удаляются при кашле, глотании, сморкании. Слизь носовой полости имеет и бактерицидное действие, то есть убивает часть попавших в нее микробов.

Околоносовые пазухи

Придаточные пазухи – это полости, лежащие в костях черепа и имеющие связь с носовой полостью. Они покрыты изнутри слизистой, имеют функцию голосового резонатора. Околоносовые пазухи:

гайморова (верхнечелюстная);
лобная;
клиновидная (основная);
ячейки лабиринта решетчатой кости.

Придаточные пазухи носа

Две верхнечелюстные пазухи – самые большие. Они располагаются в толще верхней челюсти под глазницами и сообщаются со средним ходом. Лобная пазуха также парная, располагается в лобной кости над межбровьем и имеет форму пирамиды, с верхушкой, обращенной вниз. Через носолобный канал она также соединяется со средним ходом. Клиновидная пазуха располагается в клиновидной кости на задней стенке носоглотки. Посередине носоглотки открываются отверстия ячеек решетчатой кости.

Гайморова пазуха наиболее тесно сообщается с полостью носа, поэтому нередко вслед за развитием ринита появляется и гайморит, когда перекрывается путь оттока воспалительной жидкости из пазухи в нос.

Гортань

Это верхний отдел дыхательных путей, участвующий также в образовании голоса. Располагается она примерно посередине шеи, между глоткой и трахеей. Гортань образована хрящами, которые соединяются суставами и связками. Кроме того, она прикреплена к подъязычной кости. Между перстневидным и щитовидным хрящами находится связка, которую рассекают при остром стенозе гортани для обеспечения доступа воздуха.

Гортань выстилает мерцательный эпителий, а на голосовых связках эпителий многослойный плоский, быстро обновляющийся и позволяющий связкам быть устойчивыми к постоянной нагрузке.

Под слизистой оболочкой нижнего отдела гортани, ниже голосовых связок, находится рыхлый слой. Он может быстро отекать, особенно у детей, вызывая ларингоспазм.

Трахея

С трахеи начинаются нижние дыхательные пути. Она продолжает гортань, а затем переходит в бронхи. Орган выглядит как полая трубка, состоящая из хрящевых полуколец, плотно связанных между собой. Длина трахеи около 11 см.

Внизу трахея образует два главных бронха. Эта зона – область бифуркации (раздвоения), она имеет много чувствительных рецепторов.

Трахею выстилает мерцательный эпителий. Его особенность – хорошая способность к всасыванию, что используется при ингаляциях лекарственных средств.

При стенозе гортани в некоторых случаях проводят трахеотомию – рассекают переднюю стенку трахеи и вводят специальную трубку, через которую поступает воздух.

Бронхи

Это система трубок, по ним воздух проходит из трахеи в легкие и обратно. Они имеют и очищающую функцию.

Бифуркация трахеи располагается примерно в межлопаточной зоне. Трахея образует два бронха, которые идут в соответствующее легкое и там разделяются на долевые бронхи, затем на сегментарные, субсегментарные, дольковые, которые делятся на терминальные (концевые) бронхиолы – самые мелкие из бронхов. Вся эта структура называется бронхиальным деревом.

Терминальные бронхиолы имеют диаметр 1 – 2 мм и переходят в дыхательные бронхиолы, от которых начинаются альвеолярные ходы. На концах альвеолярных ходов располагаются легочные пузырьки – альвеолы.

Трахея и бронхи

Изнутри бронхи выстланы мерцательным эпителием. Постоянное волнообразное движение ресничек выводит вверх бронхиальный секрет – жидкость, непрерывно образующуюся железами в стенке бронхов и смывающую все загрязнения с поверхности. Так удаляются микроорганизмы и пыль. Если происходит скопление густого бронхиального секрета, или в просвет бронхов попадает крупное инородное тело, они удаляются с помощью – защитного механизма, направленного на очищение бронхиального дерева.

В стенках бронхов имеются кольцевидные пучки небольших мышц, которые способны «перекрывать» поток воздуха при его загрязнении. Так возникает . При астме этот механизм начинает работать тогда, когда вдыхается обычное для здорового человека вещество, например, пыльца растений. В этих случаях бронхоспазм становится патологическим.

Органы дыхания: легкие

У человека два легких, расположенных в грудной полости. Их основная роль – обеспечить обмен кислородом и углекислым газом между организмом и окружающей средой.

Как устроены легкие? Они расположены по сторонам от средостения, в котором лежит сердце и сосуды. Каждое легкое покрыто плотной оболочкой – плеврой. Между ее листками в норме есть немного жидкости, которая обеспечивает скольжение легких относительно грудной стенки в процессе дыхания. Правое легкое больше левого. Через корень, расположенный с внутренней стороны органа, в него попадают главный бронх, крупные сосудистые стволы, нервы. Легкие состоят из долей: правое – из трех, левое – из двух.

Бронхи, попадая в легкие, делятся на все более мелкие. Концевые бронхиолы переходят в альвеолярные бронхиолы, которые разделяются и превращаются в альвеолярные ходы. Они также разветвляются. На их концах находятся альвеолярные мешочки. На стенках всех структур, начиная с дыхательных бронхиол, открываются альвеолы (дыхательные пузырьки). Из этих образований состоит альвеолярное дерево. Разветвления одной дыхательной бронхиолы в итоге образуют морфологическую единицу легких – ацинус.

Строение альвеол

Устье альвеолы имеет диаметр 0,1 – 0,2 мм. Изнутри альвеолярный пузырек покрыт тонким слоем клеток, лежащих на тонкой стенке – мембране. Снаружи к этой же стенке прилежит кровеносный капилляр. Барьер между воздухом и кровью называется аэрогематическим. Его толщина очень мала – 0,5 мкм. Важной его частью является сурфактант. Он состоит из протеинов и фосфолипидов, выстилает эпителий и сохраняет округлую форму альвеол при выдохе, препятствует попаданию микробов из воздуха в кровь и жидкости из капилляров в просвет альвеолы. У недоношенных детей сурфактант развит плохо, поэтому у них так часто возникают проблемы с дыханием сразу после рождения.

В легких есть сосуды обоих кругов кровообращения. Артерии большого круга несут богатую кислородом кровь от левого желудочка сердца и питают непосредственно бронхи и легочную ткань, как все остальные органы человека. Артерии малого круга кровообращения приносят в легкие венозную кровь из правого желудочка (это единственный пример, когда по артериям течет венозная кровь). Она течет по легочным артериям, затем попадает в легочные капилляры, где и происходит газообмен.

Суть процесса дыхания

Газообмен между кровью и внешней средой, который проходит в легких, называется внешним дыханием. Он происходит из-за разности концентрации газов в крови и воздухе.

Парциальное давление кислорода в воздухе больше, чем в венозной крови. Из-за разницы давления кислород через аэрогематический барьер проникает из альвеол в капилляры. Там он присоединяется к эритроцитам и распространяется по кровеносному руслу.

Газообмен через аэрогематический барьер

Парциальное давление углекислого газа в венозной крови больше, чем в воздухе. Из-за этого углекислый газ покидает кровь и выходит с выдыхаемым воздухом.

Газообмен – непрерывный процесс, продолжающийся, пока есть разница в содержании газов в крови и окружающей среде.

При обычном дыхании через респираторную систему за минуту проходит около 8 литров воздуха. При нагрузке и болезнях, сопровождающихся усилением обмена веществ (например, гипертиреоз), легочная вентиляция усиливается, появляется одышка. Если учащение дыхания не справляется с поддержанием нормального газообмена, в крови снижается содержание кислорода – возникает гипоксия.

Гипоксия также возникает в условиях высокогорья, где количество кислорода во внешней среде снижено. Это приводит к развитию горной болезни.

Дыхательная система человека активно задействуется во время выполнения любых видов двигательной активности, будь то аэробная или анаэробная нагрузка. Любой уважающий себя персональный тренер должен владеть знаниями о строении дыхательной системы, ее предназначении и о том, какую роль она выполняет в процессе занятий спортом. Знания о физиологии и анатомии являются индикатором отношения тренера к своему ремеслу. Чем больше он знает, тем выше его квалификация, как специалиста.

Дыхательная система – это совокупность органов, целью которой является обеспечение организма человека кислородом. Процесс обеспечения кислородом имеет название – газообмен. Вдыхаемый человеком кислород, на выдохе превращается в углекислый газ. Газообмен происходит в легких, а именно в альвеолах. Их вентилирование реализуется чередованием циклов вдоха (инспирация) и выдоха (экспирация). Процесс вдоха взаимосвязан с двигательной активностью диафрагмы и внешних межреберных мышц. На вдохе диафрагма опускается, а ребра поднимаются. Процесс выдоха происходит по большей части пассивно, вовлекая только внутренние межреберные мышцы. На выдохе диафрагма поднимается, ребра опускаются.

Дыхание обычно разделяют по способу расширения грудной клетки на два типа: грудное и брюшное. Первое чаще наблюдается у женщин (расширение грудины происходит за счет поднятия ребер). Второе чаще наблюдается у мужчин (расширение грудины происходит за счет деформации диафрагмы).

Строение дыхательной системы

Дыхательные пути разделяют на верхние и нижние. Такое разделение является чисто символическим и граница между верхними и нижними путями дыхания проходит в месте пересечения дыхательной и пищеварительной систем в верхней части гортани. К верхним дыхательным путям относят полость носа, носоглотку и ротоглотку с ротовой полостью, но только частично, так как последняя в процессе дыхания не задействована. К нижним дыхательным путям относят гортань (хотя иногда ее относят и к верхним путям), трахею, бронхи и легкие. Воздушные пути внутри легких представляют своего рода дерево и разветвляются примерно 23 раза, прежде чем кислород попадет в альвеолы, в которых и происходит газообмен. Схематическое изображение системы дыхания человека вы можете увидеть на рисунке ниже.

Строение дыхательной системы человека: 1- Лобная пазуха; 2- Клиновидная пазуха; 3- Носовая полость; 4- Преддверие носа; 5- Ротовая полость; 6- Глотка; 7- Надгортанник; 8- Голосовая складка; 9- Щитовидный хрящ; 10- Перстеневидный хрящ; 11- Трахея; 12- Верхушка легкого; 13- Верхняя доля (долевые бронхи: 13.1- Правый верхний; 13.2- Правый средний; 13.3- Правый нижний); 14- Горизонтальная щель; 15- Косая щель; 16- Средняя доля; 17- Нижняя доля; 18- Диафрагма; 19- Верхняя доля; 20- Язычковый бронх; 21- Киль трахеи; 22- Промежуточный бронх; 23- Левый и правый главные бронхи (долевые бронхи: 23.1- Левый верхний; 23.2- Левый нижний); 24- Косая щель; 25- Сердечная вырезка; 26- Язычок левого легкого; 27- Нижняя доля.

Дыхательные пути выступают в роли связующего звена между окружающей средой и основным органом дыхательной системы – легкими. Они располагаются внутри грудной клетки и окружены ребрами и межреберными мышцами. Непосредственно в легких и происходит процесс газообмена между кислородом, поступившим к легочным альвеолам (см. рисунок ниже) и кровью, которая циркулирует внутри легочных капилляров. Последние осуществляют доставку кислорода в организм и выведение из него газообразных продуктов обмена. Соотношение кислорода и углекислого газа в легких поддерживается на относительно постоянном уровне. Прекращение поступления кислорода в организм приводит к потере сознания (клиническая смерть), затем к необратимым нарушениям работы мозга и в конечном счете к гибели (биологическая смерть).

Строение альвеолы: 1- Капиллярное русло; 2- Соединительная ткань; 3- Альвеолярные мешочки; 4- Альвеолярный ход; 5- Слизистая железа; 6- Слизистая выстилка; 7- Легочная артерия; 8- Легочная вена; 9- Отверстие бронхиолы; 10- Альвеола.

Процесс дыхания, как я уже говорил выше, осуществляется за счет деформации грудной клетки при помощи дыхательных мышц. Само по себе дыхание – это один из немногих процессов, протекающих в организме, который контролируется им как осознанно, так и бессознательно. Вот почему человек во время сна, находясь в бессознательном состоянии продолжает дышать.

Функции дыхательной системы

Основные две функции, которые выполняет дыхательная система человека – это непосредственно само дыхание и газообмен. Помимо прочего, она участвует в таких не менее важных функциях, как поддержание теплового баланса тела, формирование тембра голоса, восприятие запахов, а также повышение влажности вдыхаемого воздуха. Легочная ткань принимает участие в производстве гормонов, водно-солевом и липидном обмене. В обширной системе сосудов легких происходит депонирование (хранение) крови. Также дыхательная система защищает организм от механических факторов внешней среды. Впрочем, из всего этого многообразия функций нас будет интересовать именно газообмен, так как без него не протекает ни обмен веществ, ни образование энергии, ни как следствие, сама жизнь.

В процессе дыхания кислород через альвеолы проникает кровь, а углекислый газ через них же выводится из организма. Данный процесс предполагает проникновение кислорода и углекислого газа сквозь капиллярную мембрану альвеол. В состоянии покоя давление кислорода в альвеолах приблизительно на 60 мм рт. ст. выше по сравнению с давлением в кровеносных капиллярах легких. За счет этого кислород проникает в кровь, которая течет по легочным капиллярам. Таким же образом углекислый газ проникает в обратном направлении. Процесс газообмена протекает настолько быстро, что его можно назвать фактически мгновенным. Схематически этот процесс изображен на рисунке ниже.

Схема протекания процесса газообмена в альвеолах: 1- Капиллярная сеть; 2- Альвеолярные мешочки; 3- Отверстие бронхиолы. I- Поступление кислорода; II- Выведение углекислого газа.

С газообменом разобрались, теперь поговорим об основных понятиях относительно дыхания. Объем воздуха, вдыхаемый и выдыхаемый человеком за одну минуту, называется минутным объемом дыхания . Он обеспечивает необходимый уровень концентрации газов в альвеолах. Показатель концентрации определяется дыхательным объемом – это количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в процессе дыхания. А также частотой дыхательных движений , иными словами – частотой дыхания. Резервный объем вдоха – это максимальный объем воздуха, который человек может вдохнуть после обычного вдоха. Следовательно, резервный объем выдоха – это максимальное количество воздуха, которое человек может выдохнуть дополнительно, после обычного выдоха. Максимальный объем воздуха, который человек способен выдохнуть после максимального вдоха, называется жизненной емкостью легких . Тем не менее, даже после максимального выдоха в легких остается определенное количество воздуха, которое называется остаточным объемом легких . Сумма жизненной емкости легких и остаточного объема легких дает нам общую емкость легких , которая у взрослого человека равняется 3-4 литрам воздуха на 1 легкое.

Момент вдоха приносит кислород в альвеолы. Помимо альвеол, воздух также заполняет все остальные участки дыхательных путей – ротовую полость, носоглотку, трахею, бронхи и бронхиолы. Поскольку в процессе газообмена эти отделы дыхательной системы не участвуют, они получили название анатомически мертвого пространства . Объем воздуха, который заполняет это пространство, у здорового человека, как правило составляет порядка 150 мл. С возрастом, этот показатель имеет тенденцию увеличиваться. Поскольку в момент глубокого вдоха дыхательные пути имеют свойство расширяться, нужно иметь в виду, что увеличение дыхательного объема сопровождается одновременно и увеличением анатомического мертвого пространства. Такое относительное увеличение дыхательного объема обычно превышает данный показатель для мертвого анатомического пространства. В итоге, при увеличении дыхательного объема, доля анатомического мертвого пространства понижается. Таким образом, мы можем сделать вывод, что увеличение дыхательного объема (при глубоком дыхании) обеспечивает значительно более качественную вентиляцию легких, сравнительно с учащенным дыханием.

Регуляция дыхания

Для полноценного обеспечения организма кислородом, нервная система регулирует скорость вентиляции легких через изменение частоты и глубины дыхания. За счет этого концентрация кислорода и углекислого газа в артериальной крови не меняется даже под воздействием таких активных физических нагрузок, как работа на кардиотренажере или тренировка с отягощениями. Регуляция дыхания контролируется дыхательным центром, который приведен на рисунке ниже.

Строение дыхательного центра ствола мозга: 1- Варолиев мост; 2- Пневмотаксический центр; 3- Апнейстический центр; 4- Предкомплекс Бетцингера; 5- Дорсальная группа дыхательных нейронов; 6- Вентральная группа дыхательных нейронов; 7- Продолговатый мозг. I- Дыхательный центр ствола мозга; II- Части дыхательного центра моста; III- Части дыхательного центра продолговатого мозга.

Дыхательный центр состоит из нескольких разрозненных групп нейронов, которые расположены с обеих сторон нижней части ствола мозга. Всего выделяют три основных группы нейронов: дорсальная группа, вентральная группа и пневмотаксический центр. Рассмотрим их более подробно.

Дорсальная дыхательная группа играет важнейшую роль в реализации процесса дыхания. Она также является и главным генератором импульсов, которые задают постоянный ритм дыхания.
Вентральная дыхательная группа выполняет сразу несколько важных функций. В первую очередь, дыхательные импульсы от данных нейронов принимают участие в регуляции процесса дыхания, контролируя уровень легочной вентиляции. Помимо прочего, возбуждение избранных нейронов вентральной группы может стимулировать вдох или выдох, в зависимости от момента возбуждения. Важность этих нейронов особенно велика, так как они способны управлять мышцами живота, принимающими участие в цикле выдоха при глубоком дыхании.
Пневмотаксический центр принимает участие в управлении частотой и амплитудой дыхательных движений. Главное влияние данного центра состоит в регуляции длительности цикла наполнения легких, как фактора, который ограничивает дыхательный объем. Добавочным эффектом такой регуляции является непосредственное воздействие на частоту дыхания. При уменьшении длительности цикла вдоха, цикл выдоха также сокращается, что в итоге приводит к увеличению частоты дыхания. То же справедливо и в обратном случае. При увеличении длительности цикла вдоха, цикл выдоха также увеличивается, при этом частота дыхания снижается.

Заключение

Дыхательная система человека – это в первую очередь набор органов, необходимый для обеспечения организма жизненно необходимым кислородом. Знание анатомии и физиологии данной системы дает вам возможность понять базовые основы построения тренировочного процесса как аэробной, так и анаэробной направленности. Приведенная здесь информация имеет особое значение при определении целей тренировочного процесса и может служить основой для оценки состояния здоровья атлета при плановом построении тренировочных программ.