Газообмен в легких
В горах людям грозит гипоксия (кислородное голодание), если они рискнут подняться выше 3000 м. На этой высоте в воздухе намного меньше кислорода, чем на уровне моря.
В двух наших легких содержится около 300 млн крошечных пузырьков, или альвеол, предоставляющих в сумме огромную площадь поверхности для газообмена, т. е. для поступления кислорода в кровь и удаления углекислого газа из крови. В дыхательной системе этот обмен кислорода на углекислый газ проходит через ряд этапов и зависит от нескольких факторов. На равнинах, на уровне моря кислорода в воздухе всего 21 %. Остальное — это азот и небольшое количество углекислого газа, а также некоторых других газов. Чтобы получить кислород, дыхательная система должна быть способна извлечь его из воздуха.
Как и все прочие газы, воздух перемещается с места на место, когда его «тянет» изменение давления. Именно эту его особенность используют способные растягиваться легкие. Когда легкие расширяются, давление воздуха в них падает, и он извне устремляется внутрь. Когда они затем сжимаются, воздух выходит из них. Внутри легких, двигаясь в сторону более низкой концентрации, кислород из вдыхаемого воздуха переходит в кровь, а углекислый газ выходит из нее. Когда кровь из тканей попадает в легкие, в ней мало кислорода, потому что клетки на всем протяжении этого пути расходовали его. Поэтому «давление» кислорода в крови ниже, чем в свежем воздухе, заполняющем альвеолы, и кислород из альвеол переходит в кровь. В то же время углекислый газ, отданный клетками, переходит из крови в легкие, потому что здесь его сравнительно мало.
Способность всасывать кислород и выделять ненужный организму углекислый газ сохранила в наследство от далеких предков и кожа человека. Но через кожу может всасываться не более 1 % кислорода из всего количества, необходимого человеку для поддержания жизни.
Газ, проходящий через респираторную поверхность, движется из области с более высоким давлением в область с более низким, “ереход совершается тем быстрее, чем резче перепад давления и больше площадь поверхности.
ДЫХАНИЕ В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ
С главными трудностями наша дыхательная система сталкивается в непривычной для нее среде. На уровне моря каждая пятая молекула в воздухе — это молекула кислорода, но чем выше мы поднимаемся, тем более разреженным становится воздух, и парциальное давление 02 снижается. Больные бронхиальной астмой и некоторыми другими респираторными заболеваниями начинают плохо себя чувствовать уже на небольших высотах. На высоте 3000 м большинство людей слегка задыхается, особенно при физических усилиях. Когда мозгу и другим тканям не хватает кислорода, у человека начинает болеть голова, и возникают перебои в работе сердца. На 4500 м могут появиться уже серьезные симптомы горной болезни, в том числе отек легких и мозга вследствие того, что из поврежденных капилляров просачивается жидкость. В море на больших глубинах возникают другие проблемы. Люди здесь дышат обычно сжатым воздухом из баллонов, что не только обеспечивает их кислородом, но и не позволяет легким сжаться под все усиливающимся давлением воды. Если не используется смесь газов, не содержащая азота, то при слишком быстром подъеме может развиться кессонная болезнь — вскипание пузырьков азота в крови.
Лягушка дышит не так, как человек. У всех амфибий воздух в легкие газ выходит накачивают мышцы дна ротовой полости, а углекислый газ выводится наружу через влажную кожу. | Альвеолы (на снимке белые) окружены капиллярами (красные). Капилляры — мельчайшие кровеносные сосуды — принимают поступающий аз легких кислород и отправляют в легкие углекислый газ, который легкие выведут наружу. |