10.2. ДЫХАТЕЛЬНЫЙ АКТ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ

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

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

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

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

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

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

Рис. 10.8 Блок—схема системы дыхания человека

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

Рис. 10.9 Трахея и легкие человека

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

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

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