Как называется система органов дыхания. Процесс дыхания условно можно разделить на три этапа

Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: альвеолы, легких, альвеолярный воздух, вдох, выдох, диафрагма, газообмен в легких и тканях, диффузия, дыхание, дыхательные движения, дыхательный центр, плевральная полость, регуляция дыхания.

Дыхательная система выполняет функцию газообмена, доставки в организм кислорода и выведении из него углекислого газа. Воздухоносными путями служат полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы и легкие. В верхних дыхательных путях воздух согревается, очищается от различных частиц и увлажняется. В альвеолах легких происходит газообмен. В полости носа, которая выстлана слизистой оболочкой и покрыта ресничным эпителием, выделяется слизь. Она увлажняет вдыхаемый воздух, обволакивает твердые частички. Слизистая оболочка согревает воздух, т.к. она обильно снабжается кровеносными сосудами. Воздух через носовые ходы поступает в носоглотку и затем в гортань.

Гортань выполняет две функции – дыхательную и образование голоса. Сложность ее строения связана с образованием голоса. В гортани находятся голосовые связки , состоящие из эластических волокон соединительной ткани. Звук возникает в результате колебания голосовых связок. Гортань принимает участие только в образовании звука. В членораздельной речи принимают участие губы, язык, мягкое нёбо, околоносовые пазухи. Гортань изменяется с возрастом. Ее рост и функция связаны с развитием половых желез. Размеры гортани у мальчиков в период полового созревания увеличиваются. Голос меняется (мутирует). Из гортани воздух поступает в трахею .

Трахея – трубка, длиной 10-11 см, состоящая из 16– 20 хрящевых, незамкнутых сзади, колец. Кольца соединены связками. Задняя стенка трахеи образована плотной волокнистой соединительной тканью. Пищевой комок, проходящий по пищеводу, прилегающему к задней стенке трахеи, не испытывает сопротивления с ее стороны.

Трахея делится на два упругих главных бронха . Главные бронхи ветвятся на более мелкие бронхи – бронхиолы. Бронхи и брохиолы выстланы реснитчатым эпителием. Бронхиолы ведут в легкие.

Легкие – парные органы, расположенные в грудной полости. Легкие состоят из легочных пузырьков – альвеол. Стенка альвеолы образована однослойным эпителием и оплетена сетью капилляров, в которые поступает атмосферный воздух. Между наружным слоем легкого и грудной клеткой есть плевральная полость , заполненная небольшим количеством жидкости, уменьшающей трение при движении легких. Она образована двумя листками плевры, один из которых покрывает легкое, а другой выстилает грудную клетку изнутри. Давление в плевральной полости меньше атмосферного и составляет около 751 мм рт. ст. При вдохе грудная полость расширяется, диафрагма опускается, легкие растягиваются. При выдохе объем грудной полости уменьшается, диафрагма расслабляется и поднимается. В дыхательных движениях участвуют наружные межреберные мышцы, мышцы диафрагмы, внутренние межреберные мышцы. При усиленном дыхании участвуют все мышцы груди, поднимающие ребра и грудину, мышцы брюшной стенки.

Дыхательные движения контролируются дыхательным центром продолговатого мозга. Центр имеет отделы вдоха и выдоха . От центра вдоха импульсы поступают к дыхательным мышцам. Происходит вдох. От дыхательных мышц импульсы поступают в дыхательный центр по блуждающему нерву и тормозят центр вдоха. Происходит выдох. На деятельность дыхательного центра влияют уровень артериального давления, температурные, болевые и другие раздражители. Гуморальная регуляция происходит при изменении концентрации углекислого газа в крови. Ее увеличение возбуждает дыхательный центр и вызывает учащение и углубление дыхания. Возможность произвольно задержать дыхание на некоторое время объясняется контролирующим влиянием на процесс дыхания коры головного мозга.

Газообмен в легких и тканях происходит путем диффузии газов из одной среды в другую. Давление кислорода в атмосферном воздухе выше, чем альвеолярном, и он диффундирует в альвеолы. Из альвеол по тем же причинам кислород проникает в венозную кровь, насыщая ее, а из крови – в ткани.

Давление углекислого газа в тканях выше, чем в крови, а в альвеолярном воздухе выше, чем в атмосферном. Поэтому он диффундирует из тканей в кровь, затем в альвеолы и в атмосферу.

Кислород транспортируется к тканям в составе оксиге– моглобина. От тканей к легким небольшая часть углекислого газа переносится карбогемоглобином. Большая же часть образует с водой углекислоту, которая в свою очередь образует бикарбонаты калия и натрия. В их составе углекислый газ переносится к легким.

Дыхание – одно из самых основных свойств любого живого организма. Его огромное значение трудно переоценить. О том, насколько важно нормальное дыхание, человек задумывается лишь тогда, когда оно неожиданно затрудняется, например, при появившейся простуде. Если без пищи и воды человек еще способен жить некоторое время, то без дыхания – считаные секунды. За один день взрослый человек делает более 20 000 вдохов и столько же выдохов.

Строение дыхательной системы человека – какое оно, разберём в этой статье.

Как человек дышит

Данная система – одна из важнейших в человеческом организме. Это целая совокупность процессов, происходящих в определённой взаимосвязи и направленных на то, чтобы организм получал кислород из окружающей среды и выделял углекислый газ. Что же представляет собой дыхание и как устроены органы дыхания?

Органы дыхания человека условно делят на воздухоносные пути и лёгкие.

Главная роль первых – беспрепятственная доставка воздуха к лёгким. Дыхательные пути человека начинаются с носа, но сам процесс может происходить и через рот, если нос заложен. Однако носовое дыхание предпочтительнее, поскольку, проходя через носовую полость, воздух очищается, а если он попадает через рот – нет .

В дыхании выделяют три основных процесса:

• внешнее дыхание;
• перенос газов с кровотоком;
• внутреннее (клеточное) дыхание;

При вдохе через нос или рот воздух сначала попадает в глотку. Вместе с гортанью и придаточными пазухами носа эти анатомические полости относятся к верхним дыхательным путям.

Нижние дыхательные пути – это трахея, соединённые с ней бронхи, а также лёгкие.

Все вместе они образуют единую функциональную систему.

Наглядно легче представить её строение с помощью схемы или таблицы.

В процессе дыхания происходит разрушение молекул сахаров и выделяется диоксид углерода.

Процесс дыхания в организме

Газообмен происходит за счёт их различной концентрации в альвеолах и капиллярах. Называется такой процесс диффузией. В лёгких из альвеол в сосуды поступает кислород, а обратно – углекислый газ. И альвеолы, и капилляры состоят из однослойного эпителия, что позволяет газам легко в них проникать.

Транспорт газа к органам происходит следующим образом: сначала кислород по воздухоносным путям попадает в лёгкие. Когда воздух попадает в кровеносные сосуды, он образует нестойкие соединения с гемоглобином в эритроцитах, и вместе с ним двигается к различным органам. Кислород легко отсоединяется и затем попадает в клетки. Точно также соединяется с гемоглобином углекислый газ и транспортируется в обратном направлении.

Когда кислород доходит до клеток, он проникает сначала в межклеточное пространство, а затем непосредственно в клетку.

Основная цель дыхания – это образование энергии в клетках.

Париетальная плевра, перикард и брюшина прикреплены к сухожилиям диафрагмы, а это означает, что при дыхании происходит временное смещение органов грудной и брюшной полости.

При вдохе объём лёгких увеличивается при выдохе, соответственно, уменьшается. В состоянии покоя человек использует всего лишь 5 процентов от общего объёма лёгких.

Функции дыхательной системы

Основное её назначение – снабжение организма кислородом и выведение продуктов распада. Но функции дыхательной системы могут быть и другими.

В процессе дыхания кислород постоянно поглощается клетками и одновременно они отдают углекислый газ. Однако следует отметить, что органы дыхательной системы также являются участниками других важных функций организма, в частности, принимают непосредственное участие в образовании звуков речи, а также обоняния. Кроме того, органы дыхания активно участвуют в процессе терморегуляции. Температура воздуха, который вдыхает человек, непосредственно влияет на температуру его тела. Выдыхаемые газы снижают температуру тела.

Выделительные процессы также частично задействуют органы дыхательной системы. Происходит также и выделение некоторого количества водного пара.

Строение органов дыхания, органы дыхания обеспечивают также защитные силы организма, ведь при прохождении воздуха через верхние дыхательные пути происходит частичное его очищение.

В среднем человек за одну минуту потребляет около 300 мл кислорода и выделяет 200 г углекислого газа. Однако, если возрастает физическая нагрузка, то потребление кислорода увеличивается в разы. За один час человек способен выделять во внешнюю среду от 5 до 8 литров углекислого газа. Также в процессе дыхания из организма удаляются пыль, аммиак и мочевина.

Органы дыхания принимают непосредственное участите в образовании звуков человеческой речи.

Органы дыхания: описание

Все органы дыхания соединены между собой.

Нос

Этот орган – не только активный участник процесса дыхания. Он является также и органом обоняния. Именно с него начинается дыхательный процесс.

Носовая полость делится на отделы. Классификация их такова:

• нижний отдел;
• средний;
• верхний;
• общий.

Нос разделяется на костный и хрящевой отделы. Носовая перегородка разделяет правую и левую половины.

Изнутри полость покрывает мерцательный эпителий. Его основное назначение – очистка и согревание поступающего воздуха. Вязкая слизь, находящаяся тут, обладает бактерицидными свойствами. Её количество резко увеличивается при появлении различных патологий.

В носовой полости находится большое количество мелких венозных сосудов. При их повреждении возникает кровотечение из носа.

Гортань

Гортань – крайне важная составляющая дыхательной системы, расположенная между глоткой и трахеей. Она являет собой хрящевое образование. Хрящи гортани бывают:

1. Парные (черпаловидные, рожковидные, клиновидные, зерновидные).
2. Непарные (щитовидный, перстневидный и надгортанник).

У мужчин место соединения пластин щитовидного хряща сильно выступает. Они образуют так называемое «адамово яблоко».

Суставы органа обеспечивают его подвижность. Гортань имеет множество различных связок. Здесь также находится целая группа мышц, напрягающих голосовые связки. В гортани расположенные и сами голосовые связки, принимающие самое непосредственное участие в образовании речевых звуков.

Гортань образована таким образом, что процесс глотания не мешает дыханию. Расположена она на уровне от четвёртого до седьмого шейных позвонков.

Трахея

Фактическое продолжение гортани – трахея. По расположению соответственно органам в трахее разделяют шейную и грудную части. Сзади к трахее прилегает пищевод. Совсем рядом с ней проходит сосудисто-нервный пучок. В него входят сонная артерия, блуждающий нерв и ярёмная вена.

Трахея разветвляется на две стороны. Такая точка разделения называется бифуркация. Задняя стенка трахеи является уплощённой. Тут же находится мышечная ткань. Её особое расположение позволяет трахее быть подвижной при кашле. Трахея так же, как и другие органы дыхания, покрыта особой слизистой оболочкой – мерцательным эпителием.

Бронхи

Разветвление трахеи ведёт к следующему парному органу – бронхам. Главные бронхи в области ворот делятся на долевые. Правый главный бронх шире и короче левого.

На конце бронхиол находятся альвеолы. Это мелкие ходы, на конце которых расположены особые мешочки. Именно они обмениваются кислородом и углекислым газом с мелкими кровеносными сосудами. Альвеолы выстелены изнутри специальным веществом. Они поддерживают их поверхностное натяжение, не позволяя альвеолам слипаться. Общее количество альвеол в лёгких – приблизительно 700 млн.

Лёгкие

Безусловно, важными являются все органы дыхательной системы, однако наиболее значимыми считают именно лёгкие. В них непосредственно происходит обмен кислорода и углекислого газа..

Расположены органы в грудной полости. Их поверхность выстелена специальной оболочкой, называемой плеврой.

Правое лёгкое меньше левого в длину на пару сантиметров. Сами лёгкие мышц не содержат.

В лёгких различают два отдела:

1. Верхушка.
2. Основание.

А также три поверхности: диафрагмальную, рёберную и средостенную. Они обращены соответственно к диафрагме, рёбрам, средостению. Поверхности лёгкого разделены краями. Рёберную и средостенную области разделяет передний край. Нижний же край отделяет от области диафрагмы. Каждое лёгкое делится на доли.

У правого лёгкого их три:

Верхняя;

Средняя;

У левого – всего две: верхняя и нижняя. Между долями находятся междолевые поверхности. Оба лёгких имеют косую щель. Она разделяет доли в органе. У правого лёгкого дополнительно имеется горизонтальная щель, разделяющая верхнюю и среднюю доли.

Основание лёгкого расширено, а верхняя часть является суженной. На внутренней поверхности каждой части имеются небольшие углубления, называемые воротами. Через них проходят образования, создающие корень лёгкого. Здесь проходят лимфатические и кровеносные сосуды, бронхи. В правом лёгком это бронх, лёгочная вена, две лёгочные артерии. В левом – бронх, лёгочная артерия, две лёгочные вены.

В передней части левого лёгкого имеется небольшое углубление – сердечная вырезка. Снизу она ограничена частью, называемой язычком.

Защищает лёгкие от внешних повреждений грудная клетка. Грудная полость герметична, она отделена от брюшной полости.

Заболевания, связанные с лёгкими, очень сильно влияют на общее состояние человеческого организма.

Плевра

Лёгкие покрыты особой плёнкой – плеврой. Состоит она из двух частей: наружного и внутреннего лепестка.

Плевральная полость всегда содержит небольшое количество серозной жидкости, обеспечивающей смачивание лепестков плевры.

Дыхательная система человека создана таким образом, что непосредственно в плевральной полости присутствует отрицательное давление воздуха. Именно благодаря этому факту, а также поверхностному натяжению серозной жидкости лёгкие постоянно находятся в расправленном состоянии, а также они принимают дыхательные движения грудной клетки .

Дыхательные мышцы

Дыхательные мышцы подразделяют на инспираторные (производящие вдох) и экспираторные (работающие при выдохе).

Главные инспираторные мышцы – это:

1. Диафрагма.
2. Наружные межрёберные.
3. Межхрящевые внутренние мышцы.

Есть также и инспираторные вспомогательные мышцы (лестничные, трапециевидные, грудничные большие и малые и т. д.)

Межрёберные, прямые, подрёберные, поперечные, наружная и внутренняя косые мышцы живота – это экспираторные мышцы.

Диафрагма

Диафрагма также осуществляет немалую роль в процессе дыхания. Это уникальная пластина, которая разделяет две полости: грудную и брюшную. Её относят к дыхательным мышцам. В самой диафрагме выделяют сухожильный центр и ещё три мышечные области.

Когда происходит сокращение, диафрагма удаляется от стенок грудной клетки. В это время увеличивается объём грудной полости. Одновременное сокращение этой мышцы и мышц брюшного пресса приводит к тому, что давление внутри грудной полости становится меньше внешнего атмосферного давления. В этот момент и происходит поступление воздуха в лёгкие. Затем в результате расслабления мышц осуществляется выдох

Слизистая оболочка органов дыхания

Органы дыхания покрыты защитной слизистой оболочкой – мерцательным эпителием. На поверхности мерцательного эпителия находится огромное количество ресничек, постоянно осуществляющих одно и то же движение. Особые клетки, расположенные между ними вместе с железами слизистой производят слизь, которая смачивает реснички. Подобно клейкой ленте, на неё прилипают крошечные частицы пыли и грязи, проникшие при вдохе. Они транспортируются к глотке и удаляются. Таким же образом устраняются вредоносные вирусы и бактерии.

Это естественный и довольно эффективный механизм самоочищения. Такое строение оболочки и способность очищаться распространяется на все дыхательные органы.

Факторы, влияющие на состояние органов дыхания

В нормальных условиях дыхательная система работает чётко и бесперебойно. К сожалению, она может быть легко повреждена. На её состояние способны повлиять многие факторы:

1. Холод.
2. Чрезмерно сухой воздух, образующийся в помещении в результате работы обогревательных приборов.
3. Аллергия.
4. Курение.

Всё это оказывает крайне негативное влияние на состояние органов дыхания. В этом случае движение ресничек эпителия может существенно замедляться, а то и вовсе остановиться.

Вредные микроорганизмы и пыль перестают удаляться, в результате возникает риск инфицирования.

Вначале это проявляется в виде простуды, и тут в первую очередь страдают верхние дыхательные пути. Происходит нарушение вентиляции в носовой полости, возникает ощущение заложенности носа, общее дискомфортное состояние.

При отсутствии правильного и своевременного лечения в воспалительный процесс будут вовлечены придаточные пазухи носовой полости . В этом случае возникает синусит. Затем появляются и другие признаки заболеваний органов дыхания.

Кашель возникает из-за чрезмерного раздражения кашлевых рецепторов в области носоглотки. Инфекция легко переходит с верхних путей на нижние и страдают уже бронхи, лёгкие. Врачи говорят в этом случае, что инфекция «опустилась» ниже. Это чревато серьёзными заболеваниями, такими как пневмония, бронхиты, плеврит. В медицинских учреждениях строго следят за состоянием оборудования, предназначенного для наркозно-дыхательных процедур. Делается это во избежание инфицирования пациентов. Существуют СанПиН (СанПиН 2.1.3.2630-10), которые нужно соблюдать в стационарах.

Как и о любой другой системе организма, о дыхательной следует заботиться: вовремя лечить, если появилась проблема, а также избегать отрицательного влияния окружающей среды, а также вредных привычек.

Дыхательная система – система органов, проводящих воздух и участвовавших в газообмене между организмом и окружающей средой. Дыхательная система состоит из путей, проводящих воздух – носовая полость, трахея и бронхи, и собственно дыхательной части – легких. Пройдя через носовую полость, воздух согревается, увлажняется, очищается и попадает сначала в носоглотку, а потом в ротовую часть глотки и, наконец в ее гортанную часть. Воздух сюда может попадать если мы дышим ртом. Однако, в этом случае он не очищается и не согревается, поэтому мы легко простужаемся.

Из гортанной части глотки воздух попадает в гортань. Гортань располагается в передней части шеи, где заметны контуры гортанного возвышения. У мужчин, особенно худощавых, отчетливо виден выступающий вперед выступ – кадык. У женщин такого выступа нет. В гортани расположены голосовые связки. Непосредственным продолжением гортани является трахея. Из области шеи трахея переходит в грудную полость и на уровне 4-5 грудных позвонков делится на левый и правый бронхи. В области корней легких бронхи делятся сначала на долевые, затем на сегментные бронхи. Последние делятся еще на более мелкие, образуя бронхиальное дерево правого и левого бронхов.

Легкие расположены по обеим сторонам от сердца. Каждое легкое покрыто влажной блестящей оболочкой – плеврой. Каждое легкое бороздами делится на доли. Левое легкое делится на 2 доли, правое – на три. Доли состоят из сегментов, сегменты из долек. Продолжая делиться внутри долек бронхи переходят в дыхательные бронхиолы, на стенках которых образуется множество маленьких пузырьков – альвеол. Это можно сравнить с гроздью винограда, висящей на конце каждого бронха. Стенки альвеол оплетены густой сетью мельчайших капилляров и представляют собой мембрану, через которую происходит газообмен между кровью, протекающей через капилляры и воздухом, попадающим в альвеолы при дыхании. В обоих легких взрослого человека находится свыше 700 млн. альвеол, общая дыхательная поверхность их превышаем 100 м 2 , т.е. примерно в 50 раз превосходит поверхность тела!

Легочная артерия, разветвляясь в легком соответственно делению бронхов вплоть до мельчайших кровеносных сосудов приносит в легкое из правого желудочка сердца бедную кислородом венозную кровь. В результате газообмена, венозная кровь обогащается кислородом, превращается в артериальную и по двум легочным венам возвращается обратно в сердце в его левое предсердие. Этот путь крови называется малым, или легочным кругом кровообращения.

За каждый вдох в легкие попадает около 500 мл воздуха. При самом глубоко вдохе можно дополнительно вдохнуть около 1500 мл. Объем воздуха, проходящий через легкие за 1 мин., называют минутным объемом дыхания. В норме он равен 6-9 л. У спортсменов при беге увеличивается до 25-30 л.

Литература.
Популярная медицинская энциклопедия. Гл.редактор Б.В.Петровский. М.: Советская энциклопедия, 1987-704с, cтр. 620

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.

Система проведения воздуха через наш организм имеет сложное строение. Природой создан механизм доставки кислорода в легкие, где он проникает в кровь, чтобы была возможность осуществлять обмен газами между окружающей средой и всеми клетками нашего тела.

Под схемой дыхательной системы человека подразумевают дыхательные пути – верхние и нижние:

• Верхние – это носовая полость, включая околоносовые пазухи, и гортань – голосообразующий орган.
• Нижние – это трахея и бронхиальное дерево.
• Органы дыхания – легкие.

Каждый из этих компонентов уникален в своих функциях. Вместе, все эти структуры работают, как один слаженный механизм.

Полость носа

Первая структура, через которую проходит воздух при вдохе – это нос. Его строение:

1. Каркас состоит из множества мелких костей, на которых крепятся хрящи. Именно от их формы и размера зависит внешний вид носа человека.
2. Его полость, согласно анатомии, с внешней средой сообщается через ноздри, тогда как с носоглоткой – через специальные отверстия в костной основе носа (хоаны).
3. На внешних стенках обеих половин носовой полости сверху вниз располагаются 3 носовых хода. Через отверстия в них носовая полость сообщается с околоносовыми пазухами и слезным протоком глаза.
4. Изнутри полость носа покрывает слизистая оболочка с однослойным эпителием. Она имеет множество волосков и ресничек. На этом участке воздух засасывается внутрь, а также согревается и увлажняется. Волоски, реснички и слой слизи в носу играют роль фильтра для воздуха, улавливая частицы пыли и задерживая микроорганизмы. В слизи, секретируемой эпителиоцитами, содержатся бактерицидные ферменты, которые способны уничтожать бактерии.

Еще одна важная функция носа – обонятельная. В верхних частях слизистой оболочки находятся рецепторы обонятельного анализатора. Эта область имеет отличную окраску от остальных слизистых.

Обонятельная зона слизистой оболочки окрашена в желтоватый цвет. От рецепторов в ее толще передается нервный импульс в специализированные зоны коры головного мозга, где и формируется ощущение запаха.

Околоносовые пазухи

В толще костей, которые берут участие в формировании носа, имеются пустоты, выстланные изнутри слизистой оболочкой – околоносовые пазухи. Они заполнены воздухом. Это заметно снижает вес костей черепа.

Носовая полость вместе с пазухами принимает участие в процессе образования голоса (воздух резонирует, и звук делается громче). Есть такие околоносовые пазухи:

• Две верхнечелюстные (гайморовы) – внутри кости верхней челюсти.
• Две лобные (фронтальные) – в полости лобной кости, над надбровными дугами.
• Одна клиновидная – в основе клиновидной кости (она находится внутри черепа).
• Полости внутри решетчатой кости.

Все эти пазухи сообщаются с носовыми ходами через отверстия и каналы. Это приводит к тому, что воспалительный экссудат из носа попадает в полость пазух. Болезнь быстро распространяется на близлежащие ткани. Вследствие этого развивается их воспаление: гайморит, фронтит, сфеноидит и этмоидит. Эти заболевания опасны своими последствиями: гной в запущенных случаях расплавляет стенки костей, попадая в полость черепа, вызывает при этом необратимые изменения в нервной системе.

Гортань

Пройдя через полость носа и носоглотку (или ротовую полость, если человек дышит через рот), воздух попадает в гортань. Это трубкообразный орган весьма сложной анатомии, который состоит из хрящей, связок и мышц. Именно здесь находятся голосовые связки, благодаря которым мы можем издавать звуки разной частоты. Функции гортани – проведение воздуха, образование голоса.

Строение:

1. Гортань располагается на уровне 4–6 шейных позвонков.
2. Переднюю ее поверхность образует щитовидный и перстневидный хрящи. Заднюю и верхнюю части – надгортанник и мелкие клиновидные хрящики.
3. Надгортанник представляет собой «крышку», которой закрывается гортань во время глотка. Это устройство нужно для того, чтобы еда не попадала в воздухоносные пути.
4. Изнутри гортань выстлана однослойным респираторным эпителием, клетки которого имеют тонкие ворсинки. Они двигаются, направляя слизь и частички пыли к глотке. Таким образом, происходит постоянное очищение воздухоносных путей. Только поверхность голосовых связок выстлана многослойным эпителием, это делает их более устойчивыми к повреждениям.
5. В толще слизистой оболочки гортани есть рецепторы. Когда эти рецепторы раздражаются инородными телами, избытком слизи или продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, возникает рефлекторный кашель. Это защитная реакция гортани, направленная на очищение ее просвета.

Трахея

От нижнего края перстневидного хряща начинается трахея. Этот орган относят к нижним отделам дыхательных путей. Она заканчивается на уровне 5–6 грудных позвонков в месте ее бифуркации (раздвоения).

Строение трахеи:

1. Каркас трахеи образует 15–20 хрящевых полуколец. Сзади они соединены мембраной, которая прилежит к пищеводу.
2. В месте разделения трахеи на главные бронхи есть выступ слизистой оболочки, который отклоняется влево. Этот факт обуславливает то, что инородные тела, которые попадают сюда, чаще обнаруживаются в правом главном бронхе.
3. Слизистая оболочка трахеи имеет хорошую всасываемость. Это используется в медицине для совершения внутритрахеального введения лекарств, путем ингаляций.

Бронхиальное дерево

Трахея разделяется на два главных бронха – трубчатые образования, состоящие из хрящевой ткани, которые заходят в легкие. Стенки бронхов образуют хрящевые кольца и соединительнотканные перепонки.

Внутри легких бронхи делятся на долевые бронхи (второго порядка), те, в свою очередь, несколько раз раздваиваются на бронхи третьего, четвертого и т. д. до десятого порядка – терминальных бронхиол. Они дают начало респираторным бронхиолам – компонентам легочных ацинусов.

Респираторные бронхиолы переходят в дыхательные ходы. К этим ходам крепятся альвеолы – мешочки, заполненные воздухом. Именно на этом уровне происходит газообмен, сквозь стенки бронхиол воздух не может просочиться в кровь.

На протяжении всего дерева бронхиолы изнутри выстланы респираторным эпителием, а их стенка образована элементами хряща. Чем меньше калибр бронха, тем меньше в его стенке хрящевой ткани.

В мелких бронхиолах появляются гладкомышечные клетки. Это обуславливает способность бронхиол к расширению и сужению (в некоторых случаях даже спазмированию). Это происходит под действием внешних факторов, импульсов вегетативной нервной системы и некоторых фармацевтических препаратов.

Легкие

Дыхательная система человека также включает легкие. В толще тканей этих органов происходит газообмен между воздухом и кровью (внешнее дыхание).

Под путем простой диффузии кислород двигается туда, где его концентрация ниже (в кровь). По тому же принципу окись углерода выводится из крови.

Обмен газами через клетку осуществляется за счет разницы парциального давления газов в крови и полости альвеолы. Этот процесс основан на физиологической проницаемости стенок альвеол и капилляров к газам.

Это паренхиматозные органы, которые располагаются в грудной полости по бокам от средостения. В средостении находится сердце и крупные сосуды (легочный ствол, аорта, верхняя и нижняя полые вены), пищевод, лимфатические протоки, симпатические нервные стволы и другие структуры.

Грудная полость изнутри выстлана специальной оболочкой – плеврой, другой ее листок покрывает каждое легкое. В итоге образуется две замкнутых плевральных полости, в которых создается отрицательное (относительно атмосферного) давление. Это обеспечивает человека возможностью делать вдох.

С внутренней поверхности легкого располагается его ворота – сюда входят главные бронхи, сосуды и нервы (все эти структуры образуют корень легкого). Правое легкое человека состоит из трех долей, а левое – из двух. Это обусловлено тем, что место третьей доли левого легкого занимает сердце.

Паренхима легких состоит из альвеол – полостей с воздухом диаметром до 1 мм. Стенки альвеол образуются соединительной тканью и альвеолоцитами – специализированными клетками, которые способны пропускать через себя пузырьки кислорода и углекислого газа.

Изнутри альвеола покрыта тонким слоем вязкого вещества – сурфактантом. Эта жидкость начинает вырабатываться у плода на 7 месяце внутриутробного развития. Она создает в альвеоле силу поверхностного натяжения, что не дает ей спадаться при выдохе.

Вместе сурфактант, альвеолоцит, мембрана, на которой он лежит, и стенка капилляра образуют аэрогематический барьер. Через него не проникают микроорганизмы (в норме). Но если возникает воспалительный процесс (пневмония), стенки капилляров становятся проницаемы для бактерий.