جو ونسيم الحياة البرية. تبادل الغازات بين الحويصلات الهوائية والدم. وظيفة مجرى الهواء لحالة غازات الدم

ومع ذلك ، فإن حصة مشاركة الجلد في التنفس البشري ضئيلة مقارنة بالرئتين ، لأن إجمالي سطح الجسم أقل من 2 م 2 ولا يتجاوز 3٪ من إجمالي سطح الحويصلات الرئوية.

الرئيسية الأجزاء المكونةأعضاء الجهاز التنفسي هي الشعب الهوائية والرئتين وعضلات الجهاز التنفسي ، بما في ذلك الحجاب الحاجز. يدخل الهواء الجوي إلى رئتي الإنسان عبارة عن مزيج من الغازات - النيتروجين والأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبعض الغازات الأخرى (الشكل 2).

أرز. 2. متوسط ​​قيم الضغط الجزئي للغازات (مم زئبق) في الجاف

استنشاق الهواء ، الحويصلات الهوائية ، هواء الزفير والدم أثناء الراحة العضلية (الجزء الأوسط من الشكل). ضغط جزئي للغازات في الدم الوريدي المتدفق من الكلى والعضلات (الجزء السفلي من الشكل)

الضغط الجزئي للغاز في خليط الغازات هو الضغط الذي سيحدثه هذا الغاز في حالة عدم وجود مكونات أخرى للخليط. يعتمد ذلك على النسبة المئوية للغاز في الخليط: فكلما زاد ، زاد الضغط الجزئي لهذا الغاز. يبلغ الضغط الجزئي للأكسجين * في الهواء السنخي 105 ملم زئبق. الفن ، وفي الدم الوريدي - 40 ملم زئبق. وبالتالي ، ينتشر الأكسجين من الحويصلات الهوائية إلى الدم. يرتبط كل الأكسجين الموجود في الدم تقريبًا كيميائيًا بالهيموجلوبين. جزئي ضغط الأكسجينفي الأنسجة منخفض نسبيًا ، وبالتالي ينتشر من دم الشعيرات الدموية إلى الأنسجة ، مما يوفر تنفس الأنسجة وعمليات تحويل الطاقة.

يحدث نقل ثاني أكسيد الكربون ، وهو أحد المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي ، بنفس الطريقة في الاتجاه المعاكس. يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون من الجسم عبر الرئتين. لا يستخدم النيتروجين في الجسم. الضغط الجزئي للأكسجين وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين في الهواء الجوي وما فوق مراحل مختلفةتظهر مخططات نقل الأكسجين في الشكل. 2.

لكن- الاسطوانة الخارجية ، ب- نافذة زجاجية للقراءات ، في- الاسطوانة الداخلية ، جي- اسطوانة هواء لموازنة الاسطوانة الداخلية ، د- ماء

بسبب الانتشار ، يتغير تكوين الهواء السنخي باستمرار: ينخفض ​​تركيز الأكسجين فيه ، ويزداد تركيز ثاني أكسيد الكربون. للحفاظ على عملية التنفس ، يجب تجديد تركيبة الغازات في الرئتين باستمرار. يحدث هذا أثناء تهوية الرئتين ، أي التنفس بالمعنى المعتاد للكلمة. عندما نتنفس ، يزداد حجم الرئتين ويتدفق الهواء إليها من الغلاف الجوي. في هذه الحالة ، تتوسع الحويصلات الهوائية. في حالة الراحة ، يدخل حوالي 500 مل من الهواء إلى الرئتين مع كل نفس. هذا الحجم من الهواء يسمى حجم المد والجزر... تتمتع رئتا الإنسان باحتياطي معين من السعة يمكن استخدامه مع زيادة التنفس. بعد الاستنشاق الهادئ ، يمكن للشخص أن يستنشق حوالي 1500 مل من الهواء. هذا الحجم يسمى حجم الشهيق الاحتياطي... بعد زفير هادئ ، يمكنك ، ببذل جهد ، إخراج حوالي 1500 مل من الهواء. هذا هو حجم احتياطي الزفير... يتراكم حجم المد والجزر وحجم احتياطي الشهيق والزفير قدرة الرئة(YEL). في هذه القضيةيساوي 3500 مل (500 + 1500 + 1500). لقياس VC ، افعل بشكل خاص نفس عميقوبعد ذلك أقصى زفير في الأنبوب جهاز خاص- مقياس التنفس. يتم إجراء القياسات في وضع الوقوف عند السكون (الشكل 3). تعتمد قيمة VC على الجنس والعمر وحجم الجسم واللياقة البدنية. يتباين هذا المؤشر بشكل كبير ، حيث يبلغ متوسط ​​2.5-4 لتر للنساء و 3.5-5 لترات للرجال. في بعض الحالات ، يكون لدى الناس جدا طويل، على سبيل المثال ، بين لاعبي كرة السلة ، يمكن أن يصل رأس المال الاستثماري إلى 9 لترات. تحت تأثير التدريب ، على سبيل المثال عند أداء خاص تمارين التنفس، يزيد رأس المال الاستثماري (أحيانًا حتى بنسبة 30٪).

أرز. 4. مخطط ميلر لتحديد القدرة الحيوية المناسبة للرئتين

يمكن تحديد VC بواسطة مخطط ميلر التوضيحي (الشكل 4). للقيام بذلك ، تحتاج إلى إيجاد طولك على الميزان وربطه بخط مستقيم مع العمر (بشكل منفصل للنساء والرجال). سيعبر هذا الخط مقياس القدرة الحيوية للرئتين. مؤشر مهم في دراسات الأداء البدني حجم دقيقة التنفس، أو تهوية الرئتين... تهوية الرئتين هي كمية الهواء الفعلية ظروف مختلفةيمر عبر الرئتين في غضون دقيقة واحدة. في حالة الراحة ، تكون التهوية الرئوية 5-8 لتر / دقيقة.

الشخص قادر على التحكم في تنفسه. يمكنك تأخيره لفترة قصيرة أو تقويته. القدرة على تحسين التنفس تقاس بالقيمة التهوية الرئوية القصوى(MLV). تعتمد هذه القيمة ، مثل VC ، على درجة تطور عضلات الجهاز التنفسي. أثناء العمل البدني ، تزداد التهوية الرئوية لتصل إلى 150-180 لتر / دقيقة. كلما كان العمل صعبًا ، زادت التهوية الرئوية.

تعتمد مرونة الرئة إلى حد كبير على قوى التوتر السطحي لترطيب السائل السطح الداخليالحويصلات الهوائية (s = 5 x 10–2 n / m). لقد اهتمت الطبيعة نفسها بجعل التنفس أسهل ، وخلقت مواد تقلل التوتر السطحي. يتم تصنيعها بواسطة خلايا خاصة موجودة في جدران الحويصلات الهوائية. يستمر تركيب هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي (السطحي) طوال حياة الشخص.

في تلك الحالات النادرة عندما يكون المولود غائبًا خلايا الرئة، التي تنتج المواد الخافضة للتوتر السطحي ، لا يستطيع الطفل أن يأخذ النفس الأول من تلقاء نفسه ويموت. بسبب نقص أو عدم وجود المواد الخافضة للتوتر السطحي في الحويصلات الهوائية ، يموت حوالي نصف مليون طفل حديث الولادة حول العالم كل عام دون أن يأخذوا أنفاسهم الأولى.

ومع ذلك ، فإن بعض الحيوانات التي تتنفس الرئة تستغني عن المواد الخافضة للتوتر السطحي. بادئ ذي بدء ، هذا ينطبق على ذوات الدم البارد - الضفادع والثعابين والتماسيح. نظرًا لأن هذه الحيوانات لا تحتاج إلى إنفاق الطاقة على التدفئة ، فإن احتياجاتها من الأكسجين ليست عالية مثل تلك الخاصة بالحيوانات ذوات الدم الحار ، وبالتالي فإن مساحة سطح الرئة لديها أقل. إذا كانت مساحة سطح ملامسة 1 سم 3 من الهواء مع الأوعية الدموية في رئتي الإنسان حوالي 300 سم 2 ، فعندئذٍ في الضفدع تبلغ 20 سم 2 فقط.

يرجع الانخفاض النسبي في مساحة الرئة ، لكل وحدة من حجمها ، في الحيوانات ذوات الدم البارد إلى حقيقة أن قطر الحويصلات الهوائية لديهم أكبر بحوالي 10 أضعاف من قطر الحيوانات ذوات الدم الحار. ومن قانون لابلاس ( ص= 4a / R) يترتب على ذلك أن الضغط الإضافي الذي يجب التغلب عليه أثناء الاستنشاق يتناسب عكسياً مع نصف قطر الحويصلات الهوائية. يسمح نصف القطر الكبير للحويصلات الهوائية في الأشخاص ذوات الدم البارد بالتنفس بسهولة حتى دون تقليل الحجم صبسبب السطحي.

لا يوجد خافض للتوتر السطحي في رئتي الطيور. الطيور حيوانات ذوات الدم الحار وتعيش أسلوب حياة نشط. في حالة الراحة ، يكون طلب الأوكسجين لدى الطيور أعلى من طلب الفقاريات الأخرى ، بما في ذلك الثدييات ، وأثناء الطيران يزداد عدة مرات. إن الجهاز التنفسي للطيور قادر على تشبع الدم بالأكسجين حتى عند الطيران على ارتفاعات عالية ، حيث يكون تركيزه أقل بكثير من مستوى سطح البحر. تبدأ أي ثدييات (بما في ذلك البشر) ، تجد نفسها في مثل هذا الارتفاع ، في التجربة تجويع الأكسجين، تقلل بشكل حاد من النشاط الحركي، وأحيانًا تقع في حالة شبه خافتة. كيف يمكن لرئتي الطيور ، في غياب المواد الخافضة للتوتر السطحي ، التعامل مع هذه المهمة الصعبة؟

بالإضافة إلى الرئتين المعتادتين ، تمتلك الطيور نظامًا إضافيًا يتكون من خمسة أزواج أو أكثر من الأكياس الهوائية الرقيقة الجدران المرتبطة بالرئتين. تتفرع تجاويف هذه الأكياس على نطاق واسع في الجسم وتصل إلى بعض العظام ، وأحيانًا تصل إلى العظام الصغيرة لكتائب الأصابع. نتيجة لذلك ، يحتل الجهاز التنفسي ، على سبيل المثال ، البط ، حوالي 20٪ من حجم الجسم (2٪ رئتان و 18٪ أكياس هوائية) ، بينما في البشر - 5٪ فقط. جدران الأكياس الهوائية رديئة في الأوعية ولا تشارك في تبادل الغازات. لا تساعد الوسائد الهوائية على نفخ الهواء عبر الرئتين في اتجاه واحد فحسب ، بل تساعد أيضًا على تقليل كثافة الجسم ، والاحتكاك بين أجزائه الفردية ، وتساهم في تبريد الجسم بشكل فعال.

تتكون رئة الطائر من أنابيب رفيعة ، محاطة بأوعية دموية ، متصلة بشكل متوازي ، ومفتوحة على كلا الجانبين ، وهي شعيرات هوائية تمتد من القصبة الهوائية. أثناء الشهيق ، تزداد أحجام الأكياس الهوائية الأمامية والخلفية. يدخل الهواء من القصبة الهوائية مباشرة إلى الأكياس الخلفية. الأكياس الأمامية لا تتصل بالقصبات الهوائية الرئيسية وتمتلئ بالهواء الخارج من الرئتين (الشكل 5 ، لكن).

أرز. خمسة. حركة الهواء في الجهاز التنفسي للطيور: لكن- يستنشق ، ب- زفير
(K1 و K2 صمامان يغيران حركة الهواء)

عند الزفير ، تتم استعادة اتصال الأكياس الأمامية مع القصبات الهوائية الرئيسية ، ويتم قطع الحقائب الخلفية. نتيجة لذلك ، أثناء الزفير ، يتدفق الهواء عبر رئة الطائر في نفس اتجاه الاستنشاق (الشكل 5 ، ب). أثناء التنفس ، تتغير أحجام الأكياس الهوائية فقط ، ويظل حجم الرئة ثابتًا عمليًا. يتضح سبب عدم وجود مواد خافضة للتوتر السطحي في رئتي الطائر: فهي ببساطة عديمة الفائدة هناك ، tk. ليست هناك حاجة لتضخيم الرئتين.

بعض الكائنات الحية تستخدم الهواء لأكثر من مجرد التنفس. جسم السمكة المنتفخة ، التي تعيش في المحيط الهندي والبحر الأبيض المتوسط ​​، مليء بالعديد من الإبر - المقاييس المعدلة. في حالة الراحة ، تكون الإبر مرتبطة بشكل أو بآخر بالجسم. في حالة الخطر ، تندفع السمكة المنتفخة إلى سطح الماء فتسحب الهواء إلى الأمعاء وتتحول إلى كرة منتفخة. في هذه الحالة ، ترتفع الإبر وتبرز في كل الاتجاهات. يتم الاحتفاظ بالسمكة على سطح الماء ، مائلة رأسًا على عقب ، ويبرز جزء من جسمها فوق الماء. في هذا الوضع ، تكون السمكة المنتفخة محمية من الحيوانات المفترسة من الأسفل ومن الأعلى. عندما يزول الخطر ، تطلق السمكة المنتفخة الهواء ويأخذ جسمها حجمه المعتاد.

الغلاف الجوي للأرض (الغلاف الجوي) مثبت بالقرب من الأرض بسبب قوى الجذب ويمارس الضغط على جميع الأجسام التي تتلامس معها. يتكيف جسم الإنسان مع الضغط الجوي ولا يتحمل انخفاضه. عند تسلق الجبال (4 آلاف متر ، وأحيانًا أقل من ذلك) ، يشعر الكثير من الناس بالتوعك ، وتظهر النوبات " ارتفاع المرض»: كثرة التنفس من الأذنين والأنف نزيف، فقدان الوعي ممكن. نظرًا لأن الأسطح المفصلية تلتصق بإحكام ببعضها البعض (في الكبسولة المفصلية التي تغطي المفاصل ، ينخفض ​​الضغط) بسبب الضغط الجوي ، ثم مرتفعًا في الجبال ، حيث يتم تقليل الضغط الجوي بشكل كبير ، فإن عمل المفاصل ينزعج ، الذراعين والساقين لا "تطيع" جيداً ، تحدث الاضطرابات بسهولة ... المتسلقون والطيارون ، الذين يتسلقون إلى ارتفاعات كبيرة ، يأخذون معهم أجهزة الأكسجين ويتدربون بشكل خاص قبل الصعود.

في البرنامج تدريب خاصبالنسبة لرواد الفضاء ، هناك تدريب إلزامي في غرفة الضغط ، وهي غرفة فولاذية محكمة الإغلاق متصلة بمضخة قوية تخلق ضغطًا مرتفعًا أو منخفضًا فيها. في الطب الحديثتستخدم غرفة الضغط في علاج العديد من الأمراض. يتم توفير الأكسجين النقي للغرفة ويتم توليد ضغط مرتفع. بسبب انتشار الأكسجين عبر الجلد والرئتين ، يزداد توتره في الأنسجة بشكل ملحوظ. طريقة العلاج هذه فعالة للغاية ، على سبيل المثال ، في التهابات الجروح (الغرغرينا الغازية) التي تسببها الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية ، والتي يعتبر الأكسجين سمًا قويًا لها.

في تلك الارتفاعات التي تطير فيها المركبات الفضائية الحديثة ، لا يوجد هواء عمليًا ، وبالتالي ، فإن كبائن السفن تكون محكمة الإغلاق ، ويتم إنشاء والحفاظ على الضغط الطبيعي وتكوين الهواء والرطوبة ودرجة الحرارة فيها. يؤدي انتهاك ضيق الكابينة إلى عواقب مأساوية.

تم إطلاق مركبة الفضاء Soyuz-11 مع ثلاثة رواد فضاء على متنها (G. Dobrovolsky ، V. Volkov ، V. نتيجة لخفض ضغط كبسولة النزول بعد تقسيم الحجرات على ارتفاع 150 كم.

بعض المعلومات عن التنفس

يتنفس الشخص بشكل إيقاعي. يقوم الطفل حديث الولادة بحركات تنفسية 60 مرة كل دقيقة واحدة ، طفل يبلغ من العمر خمس سنوات - 25 مرة كل دقيقة واحدة ، في سن 15-16 سنة ، ينخفض ​​معدل التنفس إلى 16-18 في دقيقة واحدة ويظل على هذا النحو حتى الشيخوخة ، عندما يصبح أكثر تواترا مرة أخرى.

في بعض الحيوانات ، يكون معدل التنفس أقل بكثير: يتنفس الكندور مرة واحدة في 10 ثوانٍ ، والحرباء - في 30 دقيقة. ترتبط رئتا الحرباء بأكياس خاصة ، يسحب فيها الهواء وفي نفس الوقت تتضخم كثيرًا. معدل التنفس المنخفض يسمح للحرباء بعدم اكتشاف وجودها لفترة طويلة.

في حالة الراحة ودرجة الحرارة العادية ، يستهلك الشخص حوالي 250 مل من الأكسجين في الدقيقة ، و 15 لترًا في الساعة ، و 360 لترًا في اليوم. كمية الأكسجين المستهلكة في الراحة ليست ثابتة - فأثناء النهار تكون أكثر منها في الليل ، حتى لو كان الشخص ينام أثناء النهار. على الأرجح ، هذا مظهر من مظاهر إيقاعات الساعة البيولوجية في حياة الكائن الحي. عند الاستلقاء ، يستهلك الشخص حوالي 15 لترًا من الأكسجين في الساعة ، بينما يقف - 20 لترًا ، أثناء المشي بهدوء - 50 لترًا ، أثناء المشي بسرعة 5 كم / ساعة - 150 لترًا.

عند الضغط الجوي ، يمكن للشخص أن يتنفس أكسجين نقيحوالي يوم واحد ، وبعد ذلك هناك التهاب رئويتنتهي بالموت. عند ضغط 2-3 أجهزة الصراف الآلي ، يمكن للشخص أن يتنفس الأكسجين النقي لمدة لا تزيد عن ساعتين ، ثم يكون هناك انتهاك لتنسيق الحركات والانتباه والذاكرة.
في دقيقة واحدة ، يمر عادة ما بين 7-9 لترات من الهواء عبر الرئتين ، وبالنسبة للعدّاء المدربين ، فإن حوالي 200 لتر.

اعضاء داخليةمع العمل المكثف ، يحتاجون إلى زيادة إمدادات الأكسجين. مع النشاط الشاق ، يزيد استهلاك القلب للأكسجين مرتين ، عن طريق الكبد - بمقدار 4 مرات ، عن طريق الكلى - بمقدار 10 مرات.

مع كل استنشاق يقوم الشخص بعمل كافٍ لرفع حمولة وزنها 1 كجم إلى ارتفاع 8 سم ، وباستخدام العمل المنجز في غضون ساعة واحدة ، يمكن رفع هذا الحمل إلى ارتفاع 86 مترًا ، وأثناء الليل - حتى 690 م.

من المعروف أن مركز الجهاز التنفسي يكون متحمسًا عندما يرتفع تركيز ثاني أكسيد الكربون في الدم. إذا انخفض تركيز ثاني أكسيد الكربون في الدم ، فقد لا يتنفس الشخص لفترة أطول من المعتاد. يمكن تحقيق ذلك عن طريق التنفس السريع. يستخدم الغواصون أسلوبًا مشابهًا ، ويمكن لغواصي اللؤلؤ ذوي الخبرة البقاء تحت الماء لمدة 5-7 دقائق.

الغبار في كل مكان. حتى في الجزء العلوي من جبال الألب ، يحتوي 1 مل من الهواء على حوالي 200 جزيء غبار. يحتوي نفس الحجم من هواء المدينة على أكثر من 500 ألف جزيء غبار. تحمل الرياح الغبار لمسافات طويلة جدًا: على سبيل المثال ، تم العثور على الغبار من الصحراء في النرويج ، والغبار البركاني من جزر إندونيسيا في أوروبا. يتم الاحتفاظ بجزيئات الغبار في الجهاز التنفسي ويمكن أن تؤدي إلى أمراض مختلفة.

في طوكيو ، حيث يوجد 40 سم 2 من سطح الشارع لكل ساكن ، تعمل الشرطة بأقنعة الأكسجين. تم تركيب أكشاك الهواء النظيف في باريس للمارة. يتعرف علماء الأمراض على الباريسيين عن طريق تشريح الجثة بواسطة الرئتين السوداء. في لوس أنجلوس ، يتم تثبيت أشجار النخيل البلاستيكية في الشارع ، حيث يموت الأحياء بسبب ارتفاع تلوث الهواء.

يتبع

* يشير هذا إلى الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء ، حيث يكون في حالة توازن مع الأكسجين المذاب في الدم أو وسط آخر ، ويسمى أيضًا توتر الأكسجين في هذه البيئة.

الاختبارات

706-01. يتم دمج الفقاريات ذات القلب المكون من ثلاث غرف ، والتي يرتبط تكاثرها ارتباطًا وثيقًا بالمياه ، في فصل دراسي
أ) الأسماك العظمية
ب) الثدييات
ج) الزواحف
د) البرمائيات

إجابه

706-02. إلى أي فئة تنتمي الحيوانات ، يظهر الرسم التخطيطي لبنية قلبها في الشكل؟

أ) الحشرات
ب) الأسماك الغضروفية
ج) البرمائيات
د) الطيور

إجابه

706-03. السمة التي تميز البرمائيات عن الأسماك هي
أ) دم بارد
ب) هيكل القلب
ج) التطور في الماء
د) العزلة نظام الدورة الدموية

إجابه

706-04. تختلف البرمائيات عن الأسماك في الوجود
أ) الدماغ
ب) نظام الدورة الدموية مغلق
ج) تقرن الرئتين عند البالغين
د) أجهزة الإحساس

إجابه

706-05. ما هي السمة الموجودة في القائمة التي تميز غالبية حيوانات فئة البرمائيات عن الثدييات؟

ب) الإخصاب الخارجي
ج) التكاثر الجنسي
د) استخدامها لسكنى البيئة المائية

إجابه

706-06. اكتسبت الزواحف في عملية التطور ، على عكس البرمائيات ،
أ) نظام الدورة الدموية مغلق
ب) ارتفاع الخصوبة
ب) بيضة كبيرة ذات أغشية جنينية
د) ثلاث غرف قلب

إجابه

706-07. إذا قام حيوان ، في عملية التطور ، بتكوين قلب ، كما هو موضح في الشكل ، فيجب أن تكون أعضاء الجهاز التنفسي للحيوان

أ) الرئتين
ب) الجلود
ج) أكياس الرئة
د) الخياشيم

إجابه

706-08. في أي مجموعة من الحيوانات ، لا يرتبط التكاثر بالماء؟
أ) الجمجمة (لانسيليت)
ب) الأسماك العظمية
ج) البرمائيات
د) الزواحف

إجابه

706-09. في أي الحيوانات يتم تطوير الجنين بالكامل داخل البويضة؟
أ) الأسماك العظمية
ب) الذيل البرمائيات
ج) البرمائيات اللامعة
د) الزواحف

إجابه

706-10. يتم دمج الفقاريات ذات القلب المكون من ثلاث غرف ، والتي لا يرتبط تكاثرها بالماء ، في فصل دراسي
أ) الأسماك العظمية
ب) الثدييات
ج) الزواحف
د) البرمائيات

إجابه

706-11. تنتمي الفقاريات ذات درجة حرارة الجسم المتغيرة ، والتنفس الرئوي ، والقلب المكون من ثلاث غرف مع الحاجز غير الكامل في البطين إلى الفئة
أ) الأسماك العظمية
ب) البرمائيات
ج) الزواحف
د) الأسماك الغضروفية

إجابه

706-12. تميل الزواحف ، على عكس البرمائيات ، إلى ذلك
أ) الإخصاب الخارجي
ب) الإخصاب الداخلي
ج) التطور مع تكوين اليرقة
د) تقسيم الجسم إلى رأس وجذع وذيل

إجابه

706-13. أي الحيوانات التالية من ذوات الدم البارد؟
أ) سحلية ذكية
ب) نمر امور
ج) ثعلب السهوب
د) الذئب العادي

إجابه

706-14. إلى أي فئة توجد الحيوانات ذات البشرة الجافة ذات المقاييس القرنية والقلب المكون من ثلاث غرف مع الحاجز غير المكتمل؟
أ) الزواحف
ب) الثدييات
ج) البرمائيات
د) الطيور

إجابه

706-15. تختلف الطيور عن الزواحف في وجودها
أ) الإخصاب الداخلي
ب) الجهاز العصبي المركزي
ج) دائرتان للدورة الدموية
ز) درجة حرارة ثابتةالجسم

إجابه

706-15. ما هي الميزة الهيكلية المماثلة في الزواحف والطيور الحديثة؟
أ) عظام ممتلئة بالهواء
ب) جفاف الجلد وخالي من الغدد
ب) الذيل في العمود الفقري
د) أسنان صغيرة في الفكين

إجابه

706-16. في أي تبادل للغازات الحيوانية بين الهواء والدم يحدث من خلال الجلد؟
أ) الحوت القاتل
ب) نيوت
ج) التمساح
د) السلمون الوردي

إجابه

706-17. أي مجموعة من الحيوانات لها غرفتان في القلب؟
سمكة
ب) البرمائيات
ج) الزواحف
د) الثدييات

إجابه

706-18. يحدث نمو الجنين في الرحم
أ) الطيور الجارحة
ب) الزواحف
ج) البرمائيات
د) الثدييات

إجابه

706-19. لممثلي أي فئة من الحبليات هي خاصية التنفس الجلدي؟
أ) البرمائيات
ب) الزواحف
ج) الطيور
د) الثدييات

إجابه

706-20. السمة المميزة لفئة البرمائيات هي
أ) غطاء الكيتين
ب) الجلد العاري
ج) ولادة حية
د) ازدواج الأطراف

إجابه

706-21. ما هي خصائص ممثلي فئة البرمائيات تختلف عن الفقاريات الأخرى؟
أ) العمود الفقري والأطراف الحرة
ب) التنفس الرئوي ووجود مجرور
ب) الجلد المخاطي العاري والإخصاب الخارجي
د) الدورة الدموية مغلقة وذات حجرتين للقلب

إجابه

706-22. ما هي السمة بين تلك المدرجة التي تميز حيوانات فئة الزواحف عن حيوانات فئة الثدييات؟
أ) الدورة الدموية المغلقة
ب) درجة حرارة الجسم غير متناسقة
ج) التنمية بدون تحول
د) استخدامها لسكن البيئة الأرضية والجوية

فسيولوجيا الجهاز التنفسي 1.

1. جوهر التنفس. آلية الاستنشاق والزفير.

2. ظهور ضغط سلبي في الفضاء حول الرئة. استرواح الصدر ، انخماص.

3. أنواع التنفس.

4. السعة الحيوية للرئتين والتهوية.

ن 1. جوهر التنفس. آلية الاستنشاق والزفير.

n تسمى مجموعة العمليات التي تضمن تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بين البيئة وأنسجة الجسم عمليه التنفس ، ومجمل الأعضاء التي توفر التنفس - الجهاز التنفسي.

ن أنواع التنفس:

ن الخلوية - في الكائنات وحيدة الخلية من خلال سطح الخلية بأكمله.

n الجلدية - في الكائنات متعددة الخلايا (الديدان) عبر كامل سطح الجسم.

n القصبة الهوائية - في الحشرات من خلال القصبة الهوائية الخاصة التي تمتد على طول السطح الجانبي للجسم.

n الخيشوم - في السمك من خلال الخياشيم.

n الرئوية - في البرمائيات عبر الرئتين.

في الثدييات ، من خلال أعضاء الجهاز التنفسي المتخصصة: البلعوم الأنفي والحنجرة والقصبة الهوائية والشعب الهوائية والرئتين وأيضًا القفص الصدريوالحجاب الحاجز ومجموعة العضلات: ملهمات ومزيلات.

ن الرئتين (0.6-1.4٪ من وزن الجسم) - أعضاء مقترنة ، لها فصوص (يمين - 3 ، يسار - 2) ، تنقسم إلى فصيصات (كل منها تحتوي على 12-20 أسيني) ، وتتفرع القصبات إلى قصيبات ، وتنتهي بالحويصلات الهوائية ...

n وحدة الرئة المورفولوجية والوظيفية - أسينوس (لاتيني أسينوس - عنب بيري)- تفرع القصبات التنفسية إلى ممرات سنخية تنتهي بحوالي 400-600 كيس سنخي.

n الحويصلات الهوائية ممتلئة بالهواء ولا تنهار بسبب وجود المواد الخافضة للتوتر السطحي على جدرانها - السطحي (البروتينات الشحمية الفسفورية أو عديدات السكاريد الدهنية).

ن مراحل التنفس:

ن) التهوية الرئوية - تبادل الغازات بين الرئتين والبيئة الخارجية ؛

ن ب) تبادل الغازات في الرئتين بين الهواء السنخي والشعيرات الدموية للدورة الرئوية ؛

ج) نقل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون عن طريق الدم ؛

ن) تبادل الغازات بين الشعيرات الدموية في الدورة الدموية والجهاز الدموي السائل ؛

ن هـ) التنفس داخل الخلايا هو عملية إنزيمية متعددة المراحل لأكسدة الركائز في الخلايا.

n العملية الفيزيائية الرئيسية التي تضمن حركة O2 من بيئة خارجيةإلى الخلايا و CO2 في الاتجاه المعاكس تعريف , أي حركة الغاز في شكل مذاب على طول تدرجات التركيز.

ن إلهام - إلهام .

n إن حركة الهواء داخل وخارج الرئتين إلى البيئة ناتجة عن تغيرات في الضغط داخل الرئتين. عندما تتمدد الرئتان ، يصبح الضغط فيهما أقل من الضغط الجوي (بمقدار 5-8 ملم زئبق) ويتم امتصاص الهواء في الرئتين. لا تحتوي الرئتان على أنسجة عضلية. يعتمد التغيير في حجم الرئة على التغير في حجم الصدر ، أي تتبع الرئتان بشكل سلبي التغييرات في الصدر. عند الاستنشاق ، يتمدد الصدر في الاتجاهات الرأسية والسهمية والأمامية. مع تقلص عضلات الشهيق (أجهزة الاستنشاق) - الوربية الخارجية والحجاب الحاجز ، ترتفع الأضلاع ، بينما يتوسع الصدر. يأخذ الحجاب الحاجز شكلاً مدببًا. كل هذا يساهم في تقليل الضغط في الرئتين وشفط الهواء. سمك الحويصلات الهوائية صغير ، لذلك يمكن للغازات أن تنتشر بسهولة عبر جدار الحويصلات الهوائية.

ن الزفير - الزفير .

عند الزفير ، ترتخي عضلات الشهيق ويعود الصدر ، بسبب وزنه ومرونة الغضروف الضلعي ، إلى وضعه الأصلي. الحجاب الحاجز مسترخٍ على شكل قبة. وهكذا ، في حالة الراحة ، يحدث الزفير بشكل سلبي ، بسبب نهاية الشهيق.

n مع التنفس القسري ، يصبح الزفير نشطًا - يتم تكثيفه عن طريق تقلص عضلات الزفير (expirators) - العضلات الوربية الداخلية ، وعضلات البطن - البطن المائلة الخارجية والداخلية ، المستعرضة والمستقيمة البطنية ، الزفير المسنن الظهر. يزداد الضغط في التجويف البطني ، مما يدفع الحجاب الحاجز إلى التجويف الصدري ، وتنزل الضلوع ، وتقترب من بعضها البعض ، مما يقلل من حجم الصدر.

n عندما تنهار الرئتان ، يتم ضغط الهواء للخارج ، ويصبح الضغط فيها أعلى من الضغط الجوي (بمقدار 3-4 ملم زئبق).

ن 2. ظهور ضغط سلبي في الفضاء حول الرئة. استرواح الصدر ، انخماص

n يتم فصل الرئتين في الصدر عن طريق صفائح الجنبي: الحشوية - المجاورة للرئتين ، الجدارية - تبطن الصدر من الداخل. يوجد تجويف الجنبي بين الأوراق. مليء بالسائل الجنبي. يكون الضغط في التجويف الجنبي دائمًا أقل من الضغط الجوي بمقدار 4-10 مم زئبق. فن. (في الرئتين 760 ملم زئبق). ويرجع ذلك إلى: 1) أكثر نمو سريعالصدر بالمقارنة مع الرئتين في عملية التكوُّن الجنيني بعد الولادة ؛ 2) الجر المرن(التوتر المرن) للرئتين ، أي القوة التي تعارض تمددهما عن طريق الهواء. يتم إغلاق التجويف الجنبي من البيئة.

n عندما يدخل الهواء التجويف الجنبي (على سبيل المثال في حالة الإصابة) ، فإن الضغط في التجويف الجنبي يعادل الضغط الجوي - استرواح الصدر ، بينما تنهار الرئة - انخماص وقد يتوقف التنفس.

- الضغط السلبي على الجنب يحدث عند الولادة. عند التنفس الأول ، يتمدد الصدر ، وتتمدد الرئتان ، حيث يتم فصلهما بإحكام - يتشكل الضغط السلبي في التجويف الجنبي. في الجنين ، تكون الرئتان في حالة انهيار ، والصدر مسطح ، ورأس الأضلاع خارج الحفرة الحقانية. عند الولادة ، يتراكم دم الجنين نشبعفهو يحفز مركز الجهاز التنفسي. من هنا ، تنتقل النبضات إلى العضلات - الملهمات ، التي تتقلص ، وتدخل رؤوس الأضلاع إلى الحفرة الحقانية. يزداد حجم الصدر وتتوسع الرئتان.

n العلاقة بين حجم الصدر وحجم الرئة أثناء التنفس عادة ما يتضح من المادية نماذج Donders:

ن 1. غطاء زجاجي ،

n 2. أعلاه - قابس به فتحة ،

ن 3. الجزء السفلي - رقائق مرنة مع حلقة ،

ن 4. داخل غطاء محرك السيارة - رئتي الأرانب.

n مع زيادة الحجم داخل الغطاء بسبب تمدد الفيلم المرن ، ينخفض ​​الضغط في تجويف الغطاء ، ويدخل الهواء إلى الرئتين من خلال الفتحة الموجودة في السدادة ، ويتمددان والعكس صحيح.

ن 3. أنواع التنفس.

ن 1. صدري أو ساحلي - يحدث التغيير في حجم الصدر بشكل رئيسي بسبب العضلات الوربية (الزاحف والمُلهِم). نموذجي للكلاب والنساء.

ن 2. البطن أو الحجاب الحاجز - التغيير في حجم الصدر يحدث بشكل رئيسي بسبب الحجاب الحاجز والعضلات البطني... نموذجي للرجال.

ن 3. مختلط أو بطني - يتغير حجم الصدر بالتساوي مع تقلص العضلات الوربية والحجاب الحاجز وعضلات البطن. نموذجي لحيوانات المزرعة.

n أنواع التنفس لها قيمة تشخيصية: في حالة تلف أعضاء البطن أو تجويف الصدريتغيرون.

ن 4. السعة الحيوية للرئتين والتهوية.

ن سعة الرئة الحيوية (VC) يتكون من 3 أحجام من الهواء يدخل ويخرج من الرئتين أثناء التنفس:

ن 1. تنفسي - حجم الهواء أثناء الشهيق والزفير الهادئ. الحيوانات الصغيرة (الكلاب والحيوانات الصغيرة) - 0.3-0.5 لتر ، كبيرة (ماشية ، خيول) - 5-6 لترات.

ن 2. حجم الشهيق الإضافي أو الاحتياطي– حجم الهواء الذي يدخل الرئتين بأقصى استنشاق بعد استنشاق هادئ. 0.5-1 و5-15 لترًا.

ن 3. حجم احتياطي الزفير– حجم الهواء في أقصى زفير بعد زفير هادئ. 0.5-1 و5-15 لترًا.

يتم تحديد n VC عن طريق قياس حجم الزفير الأقصى بعد الشهيق الأقصى السابق عن طريق قياس التنفس. في الحيوانات ، يتم تحديده عن طريق استنشاق خليط الغاز مع محتوى عالينشبع.

ن حجم المتبقية - حجم الهواء الذي يبقى في الرئتين حتى بعد الزفير الأقصى.

ن هواء الفضاء "الضار" أو "الميت" - حجم الهواء الذي لا يشارك في تبادل الغازات والموجود في الجزء العلوي من جهاز التنفس - تجويف أنفيوالبلعوم والقصبة الهوائية (20-30٪).

ن معنى الفضاء "الضار":

ن 1) تسخين الهواء (وفرة من الأوعية الدموية) ، مما يمنع انخفاض حرارة الرئتين ؛

ن 2) يتم تنظيف الهواء وترطيبه (الضامة السنخية والعديد من الغدد المخاطية) ؛

ن 3) عندما تتهيج أهداب الظهارة الهدبية ، يحدث العطس - إزالة منعكس مواد مؤذية;

ن 4) المستقبلات محلل حاسة الشم("متاهة الشم") ؛

ن 5) تنظيم حجم الهواء المستنشق.

n عملية تحديث تركيبة الغاز للهواء السنخي أثناء الاستنشاق والزفير - تهوية الرئتين .

n يتم تحديد معدل التهوية بعمق الإلهام و حركات التنفس.

ن العمق الشهيق يتحدد بسعة حركات الصدر ، وكذلك قياس أحجام الرئة.

ن معدل التنفس محسوبًا بعدد الرحلات الاستكشافية على الصدر لفترة زمنية معينة (4-5 مرات أقل من معدل ضربات القلب).

ن الحصان (في الدقيقة) - 8-16 ؛ KRS - 12-25 ؛ - مرس - 12-16 ؛ خنزير - 10-18 ؛ كلب - 14-24 ؛ أرنب - 15-30 ؛ محمل الفراء - 18-40.

ن حجم دقيقة التنفس هو نتاج حجم المد والجزر للهواء عن طريق تكرار حركات التنفس في دقائق.

ن مثال: حصان: 5 لتر × 8 = 40 لترًا

ن طرق دراسة التنفس:

ن 1. تصوير الرئة- تسجيل حركات الجهاز التنفسي باستخدام جهاز التنفس الصناعي.

ن 2. قياس التنفس- القياس أحجام المد والجزرباستخدام مقياس التنفس.

المحاضرة 25.

فسيولوجيا الجهاز التنفسي 2.

1. تبادل الغازات بين الحويصلات الهوائية والدم. حالة غازات الدم.

2. نقل الغازات والعوامل التي تحددها. تنفس الأنسجة.

3. وظائف الرئة غير المرتبطة بتبادل الغازات.

4. تنظيم مركز التنفس والجهاز التنفسي وخصائصه.

5. ملامح التنفس في الطيور.

تبادل الغازات بين الحويصلات الهوائية والدم. حالة غازات الدم.

في الحويصلات الهوائية في الرئتين ، يتم تبادل O2 و CO2 بين الهواء ودم الشعيرات الدموية في الدورة الرئوية.

يحتوي هواء الزفير على كمية أكبر من O2 وأقل من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالهواء السنخي ، وذلك بسبب يختلط بهواء الفضاء الضار (7: 1).

يتم تحديد كمية انتشار الغازات بين الحويصلات الهوائية والدم من خلال قوانين فيزيائية بحتة تعمل في نظام الغاز والسائل ، مفصولة بغشاء شبه نافذ.

العامل الرئيسي الذي يحدد انتشار الغازات من الحويصلات الهوائية إلى الدم ومن الدم إلى الحويصلات هو الاختلاف في الضغط الجزئي ، أو تدرج الضغط الجزئي. يحدث الانتشار من منطقة ضغط جزئي أعلى إلى منطقة ضغط منخفض.

تكوين الغاز في الهواء

ضغط جزئي(اللات. جزئي – جزئي) - هذا هو ضغط الغاز في خليط الغازات ، والذي من شأنه أن يمارس عند نفس درجة الحرارة ، ويحتل حجمًا واحدًا بالكامل

P = PA x أ / 100 ،

حيث P هو الضغط الجزئي للغاز ، PA هو الضغط الجوي ، وهو حجم الغاز الذي يدخل الخليط بنسبة٪ ، 100 -٪.

استنشاق P O2 = 760 x 21/100 = 159.5 ملم زئبق. فن.

استنشاق P CO2. = 760 × 0.03 / 100 = 0.23 ملم زئبق. فن.

يستنشق P N2. = 760 × 79/100 = 600.7 ملم زئبق. فن.

لا تحدث المساواة بين Р О2 أو Р СО2 أبدًا في تفاعل الوسائط. هناك تدفق مستمر في الرئتين هواء نقيبسبب حركات الصدر التنفسية ، في الأنسجة ، يتم الحفاظ على الفرق في جهد الغاز من خلال عمليات الأكسدة.

الفرق بين الضغط الجزئي لـ O2 في الهواء السنخي والدم الوريدي للرئتين هو: 100-40 = 60 مم زئبق ، مما يسبب انتشار O2 في الدم. عندما يكون فرق الجهد O2 1 مم زئبق. فن. في بقرة ، 100-200 مل من O2 يمر في الدم في دقيقة واحدة. متوسط ​​متطلبات الحيوان من O2 في حالة الراحة هو 2000 مل في الدقيقة. الضغط التفاضلي 60 مل زئبق. فن. أكثر من كافية لإشباع الدم بـ O2 أثناء الراحة وأثناء التمرين.

60 ملم زئبق × 100-200 مل = 6000-12000 مل أآسجين في الدقيقة

محاضرة رقم 15. فسيولوجيا التنفس.

1.

2. التنفس الخارجي(التهوية الرئوية).

3.

4. نقل الغازات (O2، CO2) عن طريق الدم.

5. تبادل الغازات بين الدم وسوائل الأنسجة. تنفس الأنسجة.

6. تنظيم التنفس.

1. جوهر التنفس. الجهاز التنفسي.

يتنفس الوظيفة الفسيولوجية، توفير تبادل الغازات بين الجسم والبيئة الخارجية ، ومجموعة الأعضاء المشاركة في تبادل الغازات - الجهاز التنفسي.

تطور الجهاز التنفسي.

1.في الكائنات أحادية الخليةيتم التنفس من خلال سطح (غشاء) الخلية.

2.في الحيوانات متعددة الخلايا السفليةيحدث تبادل الغازات من خلال السطح الكامل لخلايا الجسم الخارجية والداخلية (الأمعاء).

3.في الحشراتالجسم مغطى بالجلد وبالتالي تظهر أنابيب تنفس خاصة (القصبة الهوائية) تتخلل الجسم بالكامل.

4.في السمكأعضاء الجهاز التنفسي عبارة عن خياشيم - أوراق عديدة ذات شعيرات دموية.

5.البرمائياتتظهر الحويصلات الهوائية (الرئتان) ، حيث يتم تجديد الهواء بمساعدة حركات الجهاز التنفسي. ومع ذلك ، فإن التبادل الرئيسي للغازات يمر عبر سطح الجلد ويشكل ثلثي الحجم الكلي.

6.في الزواحف والطيور والثديياتتم بالفعل تطوير الرئتين بشكل جيد ، ويصبح الجلد غطاء واقيًا ولا يتجاوز تبادل الغازات من خلاله 1٪. الخيول لديها نسبة عالية النشاط البدنييزيد التنفس عن طريق الجلد إلى 8٪.

الجهاز التنفسي.

الجهاز التنفسي للثدييات عبارة عن مجموعة من الأعضاء التي تؤدي وظائف توصيل الهواء وتبادل الغازات.

الشعب الهوائية العلوية: تجويف الأنف ، الفم ، البلعوم الأنفي ، الحنجرة.

المسالك الهوائية السفلية: القصبة الهوائية ، القصبات الهوائية ، القصيبات.

وظيفة تبادل الغازاتيتم إجراء الأنسجة المسامية التنفسية - حمة الرئة. يشمل هيكل هذا النسيج الحويصلات الرئوية - الحويصلات الهوائية.

جدار مجرى الهواء له الهيكل الغضروفيولا يهدأ تجويفهم أبدًا. الغشاء المخاطي أنبوب التنفساصطف مع ظهارة مهدبة مع أهداب.القصبة الهوائية قبل دخول الرئتين بشكل ثنائيينقسم إلى قسمين رئيسيين (اليسار واليمين) ، والتي بدورها تنقسم وتشكل القصبات الهوائية.التقسيم ينتهي بنهاية (طرفي) القصيبات (قطر يصل إلى 0.5-0.7 مم).

رئتينتقع في تجويف الصدر ولها شكل مخروط مقطوع. يتم إرجاع قاعدة الرئة إلى الوراء والمجاورة للحجاب الحاجز. في الخارج ، الرئتان مغطاة بغشاء مصلي - غشاء الجنب الحشوي. غشاء الجنب الجداري (عظم)يبطن تجويف الصدر ويندمج بإحكام مع الجدار الساحلي. هناك مساحة شق (5-10 ميكرون) بين هذه الطبقات الجنبية - التجويف الجنبيمليئة بالسائل المصلي. المسافة بين اليمين و الرئة اليسرىاتصل المنصف.هذا هو المكان الذي يوجد فيه القلب والقصبة الهوائية والأوعية الدموية والأعصاب. تنقسم الرئتان إلى فصوص وشرائح وفصيصات. تختلف شدة هذا الانقسام في الحيوانات المختلفة.

الوحدة المورفولوجية والوظيفية للرئة هي أسينوس (لاتيني أسينوس - عنب بيري).يشمل Acinus القصبات الهوائية (الجهاز التنفسي) والممرات السنخية ،أي نهاية الحويصلات السنخية.يحتوي أسينوس واحد على 400-600 الحويصلات الهوائية ؛ 12-20 أسيني تشكل فصيصًا رئويًا.

الحويصلات الهوائية -هذه فقاعات ، سطحها الداخلي مبطن بطبقة واحدة ظهارة حرشفية... من بين الخلايا الظهارية تتميز : الحويصلات الهوائية من الدرجة الأولى ،والتي تتشكل مع بطانة الشعيرات الدموية في الرئتين حاجز الدم والدمو 2nd الحويصلات الهوائيةتؤدي وظيفة إفرازية ، تفرز بيولوجيا المادة الفعالةسيرفاكتان. Surfactan (البروتينات الشحمية الفوسفاتية - السطحي)يبطن السطح الداخلي للحويصلات الهوائية ، ويزيد من التوتر السطحي ويمنع انهيار الحويصلات.

وظائف الشعب الهوائية.

الخطوط الجوية(يحتفظون بما يصل إلى 30٪ من الهواء المستنشق) لا يشاركون في تبادل الغازات ويطلق عليهم مساحة "ضارة".ومع ذلك ، فإن الشعب الهوائية العلوية والسفلية تلعب دورًا كبيرًا في حياة الجسم.

هذا هو المكان الذي يتم فيه تدفئة الهواء المستنشق وترطيبه وتنقيته.هذا ممكن بسبب الغشاء المخاطي المتطور جيداً في الجهاز التنفسي ، وهو وفير الأوعية الدمويةيحتوي على خلايا كؤوس وغدد مخاطية و عدد كبير منأهداب الظهارة الهدبية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك مستقبلات لمحلل حاسة الشم ، ومستقبلات لردود الفعل الوقائية للسعال والعطس والشخير والمستقبلات المهيجة (التهيج). توجد في القصيبات وتتفاعل مع جزيئات الغبار والمخاط والأبخرة المسببة للتآكل. عندما تتهيج المستقبلات المهيجة ، يحدث إحساس بالحرقان ، ويحدث التعرق ، ويظهر السعال ويصبح التنفس أكثر تواتراً.

يتم توفير تبادل الغازات بين الكائن الحي والبيئة الخارجية من خلال مجموعة من العمليات المنسقة بدقة متضمنة في هيكل التنفس في الحيوانات العليا.

2. التنفس الخارجي (التهوية الرئوية) العملية المستمرة لتحديث تركيبة الغاز في الهواء السنخي ، والتي تتم عندما الشهيق والزفير.

أنسجة الرئةلا يحتوي على عناصر عضلية نشطة وبالتالي فإن زيادته أو انخفاضه يحدث بشكل سلبي مع حركات الصدر (الشهيق ، الزفير). هذا بسبب الضغط السلبي داخل الجنبة(تحت الغلاف الجوي: عند الاستنشاق بنسبة 15-30 ملم زئبق. فن.،في الزفير بنسبة 4-6 ملم زئبق. فن.)في تجويف صدر مغلق بإحكام.

آلية التنفس الخارجي.

فعل الاستنشاق (إلهام لاتيني - إلهام)تتم عن طريق زيادة حجم الصدر. يتضمن ذلك عضلات المُلهِمات (أجهزة الاستنشاق): العضلات الوربية الخارجية والحجاب الحاجز.مع التنفس القسري ، ترتبط العضلات: رافع الضلع ، العضلة فوق الضلع ، جهاز الاستنشاق الظهري المسنن.في الوقت نفسه ، يزداد حجم الصدر في ثلاثة اتجاهات - عمودي ، سهمي (أمامي خلفي) وأمامي.

فعل الزفير (الزفير اللاتيني - الزفير)في حالة من الراحة الفسيولوجية هو في الغالب سلبي. بمجرد استرخاء عضلات أجهزة الاستنشاق ، يعود الصدر ، بسبب وزنه ومرونة الغضروف الساحلي ، إلى موضعه الأصلي. يرتاح الحجاب الحاجز وتصبح قبه محدبة مرة أخرى.

مع التنفس القسري ، تساهم عضلات الزفير في فعل الزفير: العضلة الوربية الداخلية ، والعضلات المائلة الخارجية والداخلية ، والعضلات المستعرضة والمستقيمة جدار البطن، الزفير الظهري المسنن.

أنواع التنفس.

اعتمادًا على تحولات بعض العضلات المشاركة في حركات الجهاز التنفسي ، فإنهم يميزون ثلاثة أنواع من التنفس:

1- الصدر (الضلعي) نوع التنفسيتم إجراؤها عن طريق تقلص العضلات الوربية الخارجية وعضلات الحزام الصدري ؛

2- نوع التنفس البطني (الحجاب الحاجز)- تسود تقلصات الحجاب الحاجز وعضلات البطن ؛

3 - نوع التنفس (الضلعي - البطني) المختلطالأكثر شيوعًا في حيوانات المزرعة.

في امراض عديدةيمكن أن يختلف نمط التنفس. في أمراض أعضاء التجويف الصدري ، يسود نوع التنفس الحجابي ، وفي أمراض أعضاء التجويف البطني ، النوع الضلعي للتنفس.

معدل التنفس.

يُفهم معدل التنفس على أنه عدد دورات التنفس (الشهيق-الزفير) في دقيقة واحدة.

الحصان 8 - 12 الكلب 10 - 30

الخناق. بوق. الأبقار 10 - 30 أرانب 50-60

الأغنام 8 - 20 دجاجة 20 - 40

الخنزير 8-18 بطة 50-75

الشخص 10-18 الفأر 200

وتجدر الإشارة إلى أن الجدول يوضح المتوسط. يعتمد معدل التنفس على نوع الحيوان ، والسلالة ، والإنتاجية ، الحالة الوظيفيةوالوقت من اليوم والعمر ودرجة الحرارة المحيطة وما إلى ذلك.

الأحجام الرئوية.

يميز بين القدرة العامة والحيوية للرئتين. تتكون السعة الحيوية للرئتين (VC) من ثلاثة مجلدات:أحجام التنفس والاحتياطي من الاستنشاق والزفير.

1.حجم الجهاز التنفسيهو حجم الهواء الذي يمكنك استنشاقه وإخراجه دون جهد.

2.حجم الشهيق الاحتياطي -هذا هواء يمكن استنشاقه بشكل إضافي بعد التنفس الهادئ.

3.حجم احتياطي الزفيرهو حجم الهواء الذي يمكن زفيره بأكبر قدر ممكن بعد الزفير الهادئ.

بعد اكتمال أعمق زفير ، يبقى جزء من الهواء في الرئتين. - حجم المتبقية.مجموع VC وحجم الهواء المتبقي هو مجموع قدرة الرئة.

يتم استدعاء مجموع حجم الهواء المتبقي وحجم الزفير الاحتياطي الهواء السنخي (القدرة الوظيفية المتبقية).

الأحجام الرئوية (باللترات).

رجل الحصان

1. الجهاز التنفسي الخامس 5-6 0.5

2. احتياطي الخامس إلهام 12 1.5

3. احتياطي الخامس الزفير 12 1.5

4. المتبقي الخامس 10 1

تهوية الرئة- هذا هو تجديد تركيبة الغاز للهواء السنخي أثناء الاستنشاق والزفير. عند تقييم شدة تهوية الرئتين ، استخدم حجم التنفس دقيقة(كمية الهواء التي تمر عبر الرئتين في دقيقة واحدة) ، والتي تعتمد على عمق وتكرار حركات الجهاز التنفسي.

الحصان لديه حجم المد والجزر في حالة الراحة 5-6 لترات معدل التنفس 12 حركة تنفسية فى الدقيقة الواحدة.

بالتالي: 5 لتر.*12=60 لتراتحجم التنفس دقيقة. مع العمل الخفيف ، فهو متساوٍ 150-200 لتر ،مع العمل الجاد 400-500 لتر.

أثناء التنفس ، لا يتم تهوية بعض أجزاء من الرئتين ، ومع شدة مختلفة... لذلك العد نسبة التهوية السنخية هي نسبة الهواء المستنشق إلى الحجم السنخي.يجب ألا يغيب عن الأذهان أنه عندما يستنشق الحصان 5 لترات ، يبقى 30٪ من الهواء في المسالك الهوائية "مساحة ضارة".

وهكذا ، يصل 3.5 لتر من الهواء المستنشق إلى الحويصلات الهوائية (70٪ من 5 لترات من حجم المد والجزر). لذلك تبلغ نسبة التهوية السنخية 3.5 لتر: 22 لتر. أو 1: 6. أي ، مع كل نفس هادئ ، يتم تهوية 1/6 من الحويصلات الهوائية.

3. انتشار الغازات (تبادل الغازات بين الهواء السنخي ودم الشعيرات الدموية للدورة الرئوية).

يتم تبادل الغازات في الرئتين نتيجة الانتشارثاني أكسيد الكربون (CO 2) من الدم إلى الحويصلات الهوائية في الرئة ، والأكسجين (O 2) من الحويصلات الهوائية إلى الدم الوريدي للشعيرات الدموية للدورة الرئوية. وقد تم حساب أن حوالي 5٪ من أكسجين الهواء المستنشق يبقى في الجسم ، وحوالي 4٪ من ثاني أكسيد الكربون يتم إطلاقه من الجسم. لا يشارك النيتروجين في تبادل الغازات.

يتم تحديد حركة الغازات بحتة القوانين الفيزيائية (التناضح والانتشار) ،يعمل في نظام غاز-سائل ، مفصولة بغشاء نصف نافذ. تستند هذه القوانين إلى الاختلاف في الضغط الجزئي أو انحدار الضغط الجزئي للغازات.

ضغط جزئي (لاتيني جزئي - جزئي)هو ضغط غاز واحد مدرج في خليط الغازات.

يحدث انتشار الغازات من منطقة أكثر ضغط مرتفعإلى المنطقة الدنيا.

الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء السنخي 102 ملمRT. الفن. ، ثاني أكسيد الكربون 40 ملم زئبق. فن.في الدم الوريدي من الشعيرات الدموية في الرئتين ، التوتر O2 = 40 ملم زئبق. الفن ، ثاني أكسيد الكربون = 46 ملم زئبق. فن.

وبالتالي ، فإن الفرق في الضغط الجزئي هو:

الأكسجين (O2) 102-40 = 62 ملم زئبق. فن .؛

نشبع (CO2) 46-40 = 6 ملم زئبق. فن.

يدخل الأكسجين بسرعة عبر الأغشية الرئوية ويتحد تمامًا مع الهيموجلوبين ويصبح الدم شريانيًا. ثاني أكسيد الكربون ، على الرغم من الاختلاف الصغير ، لديه ضغط جزئي معدل انتشار أعلى (25 مرة)من الدم الوريدي إلى الحويصلات الهوائية في الرئة.

4. نقل الغازات (О 2 ، СО 2) عن طريق الدم.

الأكسجين ، الذي يمر من الحويصلات الهوائية إلى الدم ، في شكلين - حوالي 3٪ مذاب في البلازماوعن 97٪ من كريات الدم الحمراء متحد مع الهيموغلوبين (أوكسي هيموغلوبين).يسمى تشبع الدم بالأكسجين أكسجة.

هناك 4 ذرات حديد في جزيء هيموجلوبين واحد ، لذلك يمكن لجزيء هيموجلوبين واحد أن يربط 4 جزيئات أكسجين.

NNب+ 4О 2 ↔ ННب(س 2) 4

Oxyhemoglobin (ННb (О 2) 4) - يعرض العقار حمض ضعيف وسهل التفكك.

تسمى كمية الأكسجين في 100 مم من الدم أثناء الانتقال الكامل للهيموجلوبين إلى أوكسي هيموغلوبين سعة الأكسجين في الدم.ثبت أن 1 جرام من الهيموجلوبين يمكن أن يرتبط في المتوسط 1.34 ملمالأكسجين.معرفة تركيز الهيموجلوبين في الدم وهو في المتوسط 15 جرام... / 100 مليمكن حساب سعة الأكسجين في الدم.

15 * 1.34 = 20.4 حجم٪ (نسبة الحجم).

نقل ثاني أكسيد الكربون عن طريق الدم.

نقل الدم لثاني أكسيد الكربون عملية صعبةالذي يحضره كريات الدم الحمراء (الهيموجلوبين ، إنزيم الأنهيدراز الكربوني) وأنظمة عازلة الدم.

يوجد ثاني أكسيد الكربون في الدم ثلاثة أشكال: 5٪ - مذاب جسديًا ؛ 10٪ - على شكل كربوهيموغلوبين. 85٪ - على شكل بيكربونات البوتاسيوم في كريات الدم الحمراء وبيكربونات الصوديوم في البلازما.

ينتشر ثاني أكسيد الكربون ، بعد دخوله إلى بلازما الدم من الأنسجة ، على الفور في كريات الدم الحمراء ، حيث يحدث تفاعل الماء مع تكوين حمض الكربونيك (H 2 CO 3) وتفككه. يتم تحفيز كلا التفاعلين بواسطة إنزيم أنهيدراز الكربونيك ،الموجود في خلايا الدم الحمراء.

H 2 O + CO 2 → H 2 CO 3

أنهيدراز الكربونيك

↓

H 2 CO 3 → H + + HCO 3 -

مع زيادة تركيز أيونات البيكربونات (NSO 3 -)في كريات الدم الحمراء ، ينتشر جزء منها في بلازما الدم ويتحد مع أنظمة عازلة مكونًا بيكربونات الصوديوم (ناكو 3).جزء آخر من NSO 3 - يبقى في كريات الدم الحمراء ويتصل مع الهيموغلوبين (الكربوهيموغلوبين) ومع كاتيونات البوتاسيوم - بيكربونات البوتاسيوم (KHCO3).

في الشعيرات الدموية للحويصلات الهوائية ، يتحد الهيموغلوبين مع الأكسجين (أوكسي هيموغلوبين) - وهو حمض أقوى يزيح حمض الكربونيك من جميع المركبات. تحت تأثير الأنهيدراز الكربوني ، يحدث الجفاف.

H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2

وهكذا ، فإن ثاني أكسيد الكربون ، المذاب والمتحرر أثناء تفكك الكربوهيموغلوبين ، ينتشر في الهواء السنخي.

5. تبادل الغازات بين الدم وسوائل الأنسجة. تنفس الأنسجة.

يحدث تبادل الغازات بين الدم والأنسجة بنفس الطريقة بسبب الاختلاف في الضغط الجزئي للغازات (حسب قوانين التناضح والانتشار).الدم الشرياني المتلقى هنا مشبع بالأكسجين ، جهده 100 ملمRT. فن.شد الأكسجين في سائل الأنسجة هو 20-40 ملم زئبق فن.،وفي الخلايا ينخفض ​​مستواها حتى 0.

على التوالى: О 2100-40 = 60 مم زئبق. فن.

60 - 0 = 60 ملم زئبق. فن.

لذلك ، يضغط أوكسي هيموغلوبين الأكسجين ، والذي ينتقل بسرعة إلى سائل الأنسجة ، ثم إلى خلايا الأنسجة.

تنفس الأنسجة هي عملية الأكسدة البيولوجيةفي الخلايا والأنسجة.يتأثر الأكسجين الذي يدخل الأنسجة بأكسدة الدهون والكربوهيدرات والبروتينات. الطاقة المنبعثة في هذه الحالة تتراكم في الشكل وصلات عالية الطاقة - ATP.بالإضافة إلى الفسفرة المؤكسدة ، يستخدم الأكسجين أيضًا مع الأكسدة الميكروسومية - في الميكروسومات للشبكة الإندوبلازمية للخلايا... ومع ذلك ، فإن المنتجات النهائية للتفاعلات المؤكسدة هي الماء وثاني أكسيد الكربون.

ثاني أكسيد الكربون ، المتحلل في سوائل الأنسجة ، يخلق التوتر هناك 60-70 ملم زئبق فن.،وهو أعلى من الدم (40 ملم زئبق).

CO 2 70-40 = 30 ملم زئبق. فن.

وبالتالي ، فإن الانحدار العالي لتوتر الأكسجين والاختلاف في الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في سائل الأنسجة والدم هو سبب انتشاره من سائل الأنسجة إلى الدم.

6. تنظيم التنفس.

مركز الجهاز التنفسي -هي مجموعة من الخلايا العصبية الموجودة في جميع أجزاء الجهاز العصبي المركزي وتشارك في تنظيم التنفس.

الجزء الرئيسي من "جوهر" مركز الجهاز التنفسي ميسلافسكييقع في النخاع المستطيل، في منطقة التكوين الشبكي أسفل الرابع البطين الدماغي... من بين الخلايا العصبية في هذا المركز ، هناك تخصص صارم (توزيع الوظائف). تنظم بعض الخلايا العصبية عملية الاستنشاق ، والبعض الآخر ينظم فعل الزفير.

سعر الجهاز التنفسي tra لديها ميزة فريدة من نوعها - تلقائي ،التي تستمر حتى مع عدم وضوحها التام (بعد توقف التعرض من مختلف المستقبلات والأعصاب).

في مجال جسر فارولييفيقع "مركز ضغط الهواء".لا يمتلك الأتمتة ، لكنه يؤثر على نشاط الخلايا العصبية في مركز الجهاز التنفسي Mislavsky ، ويحفز نشاط الخلايا العصبية بالتناوب في عملية الاستنشاق والزفير.

تنتقل النبضات العصبية من مركز الجهاز التنفسي إلى العصبونات الحركية نواة العصب البطني (3-4 الفقرات العنقية- مركز عضلات الحجاب الحاجز) والخلايا العصبية الحركية الموجودة فيه الأبواق الجانبيةصدري الحبل الشوكي (يعصب العضلات الوربية الخارجية والداخلية).

في الرئتين (بين العضلات الملساء في الشعب الهوائية وحول الشعيرات الدموية للدورة الرئوية) ، هناك ثلاث مجموعات من المستقبلات: الالتواء والانهيارات ، مهيجة ، مجاور.معلومات من هذه المستقبلات ، حول حالة الرئتين (التمدد ، الانهيار) ، امتلائها بالهواء ، الابتلاع مهيجاتفي الجهاز التنفسي (غاز ، غبار) ، تغيرات في ضغط الدم في الأوعية الرئوية ، من خلال الأعصاب الواردة تدخل مركز الجهاز التنفسي. هذا يؤثر على وتيرة وعمق حركات الجهاز التنفسي ، مظهر من مظاهر ردود الفعل الوقائية من السعال والعطس.

أهمية عظيمةفي تنظيم التنفس العوامل الخلطية.الأوعية الدموية المناطق الانعكاسية في الجيب السباتي والشريان الأورطي والنخاع المستطيل.

تؤدي زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الدم إلى إثارة مركز الجهاز التنفسي.نتيجة لذلك ، يتسارع التنفس - ضيق التنفس (ضيق التنفس).يؤدي انخفاض مستوى ثاني أكسيد الكربون في الدم إلى إبطاء إيقاع التنفس - انقطاع النفس.

ما هو تبادل الغازات؟ لا يمكن لأي كائن حي تقريبًا الاستغناء عنه. يساعد تبادل الغازات في الرئتين والأنسجة وكذلك الدم على تشبع الخلايا العناصر الغذائية... بفضله نحصل على الطاقة والحيوية.

ما هو تبادل الغازات؟

الكائنات الحية تحتاج إلى الهواء لتوجد. إنه خليط من العديد من الغازات ، معظمها من الأكسجين والنيتروجين. كلا من هذه الغازات المكونات الأساسيةليزود حياة طبيعيةالكائنات الحية.

أثناء التطور أنواع مختلفةطوروا أجهزتهم الخاصة للحصول عليها ، وبعضهم أصيب برئتين ، والبعض الآخر لديه خياشيم ، والبعض الآخر لا يزال يستخدم فقط جلد... بمساعدة هذه الأجهزة ، يتم إجراء تبادل الغازات.

ما هو تبادل الغازات؟ هذه عملية تفاعل بين البيئة الخارجية والخلايا الحية ، يتم خلالها تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. أثناء التنفس ، يدخل الأكسجين إلى الجسم مع الهواء. تشبع جميع الخلايا والأنسجة ، تشارك فيه تفاعل مؤكسد، يتحول إلى ثاني أكسيد الكربون ، الذي يفرز من الجسم مع منتجات التمثيل الغذائي الأخرى.

تبادل الغازات في الرئتين

نتنفس أكثر من 12 كجم من الهواء كل يوم. تساعدنا الرئتان في هذا. إنها العضو الأكثر ضخامة ، وهي قادرة على حمل ما يصل إلى 3 لترات من الهواء في نفس عميق كامل. يحدث تبادل الغازات في الرئتين بمساعدة الحويصلات الهوائية - فقاعات عديدة تتشابك مع الأوعية الدموية.

يدخلهم الهواء عبر الجهاز التنفسي العلوي ، ويمر عبر القصبة الهوائية والشعب الهوائية. الشعيرات الدموية المتصلة بالحويصلات الهوائية تأخذ الهواء وتحمله عبر الدورة الدموية. في الوقت نفسه ، يطلقون ثاني أكسيد الكربون في الحويصلات الهوائية ، مما يترك الجسم مع الزفير.

تسمى عملية التبادل بين الحويصلات الهوائية والأوعية الدموية بالانتشار الثنائي. يتم ذلك في بضع ثوانٍ فقط ويتم تنفيذه بسبب اختلاف الضغط. يحتوي الهواء الجوي المؤكسج على كمية أكبر من الأكسجين ، لذلك يندفع إلى الشعيرات الدموية. يحتوي ثاني أكسيد الكربون على ضغط أقل ، وهذا هو سبب دفعه إلى الحويصلات الهوائية.

الدوران

بدون نظام الدورة الدموية ، سيكون تبادل الغازات في الرئتين والأنسجة مستحيلاً. أجسامنا تتخللها الكثير الأوعية الدمويةبأطوال وأقطار مختلفة. يتم تمثيلها بالشرايين والأوردة والشعيرات الدموية والأوردة ، إلخ. في الأوعية الدموية ، يدور الدم باستمرار ، مما يعزز تبادل الغازات والمواد.

يتم تبادل الغازات في الدم باستخدام دائرتين من الدورة الدموية. عند التنفس ، يبدأ الهواء بالتحرك في دائرة كبيرة. في الدم ، يتم حمله عن طريق الارتباط ببروتين خاص يسمى الهيموجلوبين ، وهو موجود في كريات الدم الحمراء.

من الحويصلات الهوائية ، يدخل الهواء الشعيرات الدموية ، ثم إلى الشرايين متجهًا مباشرة إلى القلب. في أجسامنا ، تلعب دور المضخة القوية ، حيث تضخ الدم المؤكسج إلى الأنسجة والخلايا. هم ، بدورهم ، يطلقون الدم المملوء بثاني أكسيد الكربون ، ويوجهونه عبر الأوردة والأوردة إلى القلب.

يمر عبر الأذين الأيمن ، الدم غير المؤكسجيكمل دائرة كبيرة... في البطين الأيمن ، يبدأ الدم في التدفق من خلاله ، ويتحرك عبر الشرايين والشرايين والشعيرات الدموية ، حيث يتبادل الهواء مع الحويصلات الهوائية لبدء الدورة من جديد.

التبادل في الأنسجة

لذلك ، نحن نعرف ما هو تبادل الغازات بين الرئتين والدم. كلا النظامين يحملان ويتبادلان الغازات. لكن الدور الرئيسي ينتمي إلى الأنسجة. إنها العمليات الرئيسية التي تتغير التركيب الكيميائيهواء.

يشبع الخلايا بالأكسجين ، مما يؤدي إلى حدوث عدد من تفاعلات الأكسدة والاختزال فيها. يطلق عليهم في علم الأحياء دورة كريبس. لتنفيذها ، هناك حاجة إلى الإنزيمات ، والتي تأتي أيضًا مع الدم.

أثناء تكوين أحماض الستريك والأسيتيك وغيرها ، منتجات أكسدة الدهون والأحماض الأمينية والجلوكوز. هذا هو واحد من المعالم الحاسمةالذي يصاحب تبادل الغازات في الأنسجة. خلال مسارها ، يتم إطلاق الطاقة ، وهو أمر ضروري لعمل جميع أجهزة وأنظمة الجسم.

يستخدم الأكسجين بنشاط لتنفيذ التفاعل. يتأكسد تدريجيا ، ويتحول إلى ثاني أكسيد الكربون - ثاني أكسيد الكربون ، الذي يتم إطلاقه من الخلايا والأنسجة إلى الدم ، ثم إلى الرئتين والغلاف الجوي.

تبادل الغازات في الحيوانات

تختلف بنية الجسم وأنظمة الأعضاء في العديد من الحيوانات اختلافًا كبيرًا. الثدييات هي الأكثر تشابهًا مع البشر. الحيوانات الصغيرة مثل بلاناريا لا تملك أنظمة معقدةلتبادل المواد. يستخدمون الأغطية الخارجية للتنفس.

تستخدم البرمائيات الجلد والفم والرئتين للتنفس. في معظم الحيوانات التي تعيش في الماء ، يتم إجراء تبادل الغازات بمساعدة الخياشيم. إنها صفائح رقيقة متصلة بالشعيرات الدموية وتنقل الأكسجين من الماء إليها.

مفصليات الأرجل ، مثل الديدان الألفية وقمل الخشب والعناكب والحشرات ، ليس لها رئتان. لديهم القصبة الهوائية في جميع أنحاء الجسم ، والتي توجه الهواء مباشرة إلى الخلايا. مثل هذا النظام يسمح لهم بالتحرك بسرعة دون الشعور بضيق في التنفس والإرهاق ، لأن عملية توليد الطاقة تكون أسرع.

تبادل الغازات في المصانع

على عكس الحيوانات ، في النباتات ، يشمل تبادل الغازات في الأنسجة استهلاك كل من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. يستهلكون الأكسجين في عملية التنفس. ليس للنباتات أعضاء خاصة لهذا الغرض ، لذلك يدخلها الهواء عبر جميع أجزاء الجسم.

كقاعدة عامة ، تحتوي الأوراق على أكبر مساحة ويسقط عليها كمية الهواء الرئيسية. يدخل الأكسجين إليها من خلال فتحات صغيرة بين الخلايا ، تسمى الثغور ، وتتم معالجتها وإفرازها في شكل ثاني أكسيد الكربون ، تمامًا كما هو الحال في الحيوانات.

السمة المميزة للنباتات هي القدرة على التمثيل الضوئي. لذلك ، يمكنهم تحويل المكونات غير العضوية إلى مكونات عضوية بمساعدة الضوء والإنزيمات. أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يُمتص ثاني أكسيد الكربون وينتج الأكسجين ، لذا فإن النباتات هي "مصانع" حقيقية لتخصيب الهواء.

الخصائص

تبادل الغازات هو واحد من الوظائف الأساسيةأي كائن حي. يتم تنفيذه بمساعدة التنفس والدورة الدموية ، مما يساهم في إطلاق الطاقة والتمثيل الغذائي. خصوصيات تبادل الغازات هي أنه لا يسير دائمًا بنفس الطريقة.

بادئ ذي بدء ، إنه مستحيل دون التنفس ، وإيقافه في غضون 4 دقائق يمكن أن يؤدي إلى اضطرابات في عمل خلايا الدماغ. نتيجة لذلك يموت الجسد. هناك العديد من الأمراض التي يوجد فيها انتهاك لتبادل الغازات. لا تتلقى الأنسجة ما يكفي من الأكسجين ، مما يؤدي إلى إبطاء نموها ووظائفها.

لوحظ تفاوت تبادل الغازات في الأشخاص الأصحاء... يزيد بشكل ملحوظ مع زيادة عمل العضلات. في غضون ست دقائق حرفيًا ، يصل إلى الحد الأقصى من القوة ويلتزم بها. ومع ذلك ، مع زيادة الحمل ، قد تبدأ كمية الأكسجين في الزيادة ، مما سيكون له أيضًا تأثير غير سار على رفاهية الجسم.