Без дыхания человек не проживет и семи минут. Это важнейшая функция организма, хотя мы не прилагаем особых усилий для ее осуществления. Как работает механизм вдоха и выдоха? Какие органы и системы он задействует?

Дыхание человека

Для жизни нам необходим кислород. Это ключевой элемент дыхания, который обеспечивает обмен веществ и энергии в организме. Он попадает в легкие в газообразном состоянии вместе с воздухом, распространяясь по всему телу, где окисляется и выводится из организма тем же путем.
Механизм дыхания – вдох-выдох - работает непрерывно. В минуту человек делает примерно 14 таких движений, у грудных детей количество возрастает до 50. Дыхание человека является одним из немногих процессов, который может управляться осознанно и неосознанно.
Небольшим усилием воли мы можем регулировать его частоту и продолжительность, а если понадобится, и вовсе задержать его на несколько секунд. Такое умение необходимо человеку, например, во время плавания. Очень долго задерживать дыхание мы не способны, мозг без кислорода отмирает в течение пяти-семи минут.

Механизм вдоха и выдоха

Живые существа обладают различными способами и механизмами дыхания. Некоторые используют всю поверхность тела, другие - жабры, третьи имеют легкими. У человека существует внутреннее тканевое и внешнее легочное дыхание. Тканевое представляет потребление кислорода клетками внутренних органов. Легочное дыхание осуществляется в два этапа: газообмен с альвеолами, а затем с кровью. Воздух из атмосферы, насыщенный кислородом, проходит через носоглотку, гортань, трахеобронхиальное дерево и попадает в легочные альвеолы.
Они отдают атмосферный воздух в кровь, которая разносит его ко всем органам по сосудам. Из крови в альвеолы попадает воздух, насыщенный углекислым газом, который выводится из организма вместе с выдохом. Механизм вдоха и выдоха обеспечивает вентиляцию альвеол. Осуществляется он при помощи дыхательной мускулатуры, расширяет грудную клетку, позволяя набирать в легкие 7 литров воздуха в минуту. Увеличение происходит путем поднятия ребер (чаще у женщин) или за счет уплощения диафрагмы (у мужчин, а также при физических нагрузках).

Верхние дыхательные пути

Значение органов дыхания не одинаково, у каждого из них есть свои функции. Система дыхания человека включает верхние и нижние дыхательные пути и собственно дыхательные органы. Верхние пути представлены носовой полостью, носоглоткой, ротоглоткой и частично полостью рта. Внутренняя часть носовой полости покрыта слизистой оболочкой и волосками. Она выступает фильтром, основная задача которого - не допускать попадания пыли, грязи и микробов в организм. Здесь воздух согревается и увлажняется. Двумя каналами ноздрей полость соединяется с носоглоткой. Она, в свою очередь, соединена с евстахиевой трубой, отвечает за выравнивание давления. В ротоглотке скрещиваются дыхательные и пищевые пути. Она ограничивается задней и боковыми стенками ротовой полости и отвечает за четкое произношение. Во время еды и говорения мягкое небо поднимается, препятствуя попаданию пищи и воздуха в носоглотку.

Нижние дыхательные пути

Глотка проводит воздух к гортани. Именно от нее начинаются нижние дыхательные пути. Гортань образована парными и непарными хрящами, соединенными между собой связками и мышцами. Сокращением мышц изменяется форма голосовой щели и натяженность связь, в результате чего формируются звуки. Гортань сообщается с трубкой до 15 сантиметров в длину – трахеей. Ее конец раздваивается, переходя в бронхи. Главной функцией трахеи является пропускание воздуха в легкие и обратно. Она подвижна и состоит из хрящей, поэтому воздух проходит через нее при любых поворотах шеи. Бронхи являются парным органом и входят в легкие. Левый бронх тоньше правого, правый расположен более вертикально. Они образованы хрящевыми кольцами и гладкими мышцами, внутри покрыты слизистой оболочкой. Каждый из них имеет разветвления – в правом их одиннадцать, в левом десять. Лимфатические узлы на разветвлениях переносят лимфу из тканей легких, кровь переносится по бронхиальным артериям из грудной аорты.

Легкие

Легкие иногда относят к нижним дыхательным путям. Они находятся в грудной полости с левой и правой стороны сердца, а их основание расположено на диафрагме. Снаружи легкие покрыты плеврой и плевральным мешком. Между ними находится смазочная жидкость, которая предотвращает трение.
Легкие состоят из нескольких сегментов (правое из трех, левое из двух), которые делятся на десять более мелких частиц. Внутри них располагаются бронхи, которые, в свою очередь, делятся на мелкие бронхиолы, ацинусы, и заканчиваются альвеолярными мешочками. Мешочки представляют многочисленные альвеолы – шаровидные образования, оплетенные капиллярами. У взрослого человека их количество составляет около 700 миллионов. Они отвечают за газообмен. От них в кровеносные сосуды поступает воздух, насыщенный кислородом. Кровь движется по артериям прямо к сердцу, а по дороге разносится по всем тканям и органам. Зато они отдают кровь, насыщенную углекислым газом, которая по венам возвращается к альвеолам, чтобы выйти через легкие, бронхи, трахею, глотку обратно в атмосферу.

Осуществление дыхания

Механизм вдоха и выдоха контролируется центром между задним и продолговатым мозгом. Рецепторы, регулирующие процесс дыхания, расположенные на стенках бронхов. Движение воздуха осуществляется за счет разницы давления: при вдохе оно ниже атмосферного, а при выдохе – наоборот. Легкие способны пропустить до 5 тысяч миллилитров воздуха при вдохе и выдохе. Но при обычном дыхании объем составляет лишь 500 миллилитров. Максимальный вдох может составить примерно 2500 мл
Человек не выдыхает абсолютно весь воздух. Часть ее задерживается в альвеолах, чтобы соотношение кислорода и углекислого газа придерживался одного уровня. Это функциональная остаточная емкость легких. В процессе дыхания участвуют различные группы мышц, в зависимости от занятий человека. Диафрагма участвует во время спортивных тренировок или физических нагрузок, когда напрягается область живота. В спокойном состоянии большая роль отводится межреберных мышц.