Повітря, пройшовши через носові ходи, очищений від пилу і бактерій, зволожений, підігрітий, надходить в глотку, гортань, а потім в дихальне горло або трахею. Дихальне горло складається з хрящових півкілець. До них ззаду примикає стравохід. Те, що хрящі трахеї є не повне кільце, а півкільце, має велике пристосувальне значення. Коли людина ковтає їжу, стравохід, по якому проходить харчова грудка, кілька розтягується. Це можливо завдяки вирізки в хрящах трахеї, куди вдається розтягується стравохід.
Дихальні шляхи:
1 - гортань; 2 - трахея; 3 - бронхи; 4 - бронхіоли.
Довжина трахеї приблизно 15 см. На рівні 4-5-го грудних хребців трахея ділиться на два бронха - правий і лівий. Кожен бронх входить в легке, де розгалужується на дрібні бронхи, які в свою чергу розгалужуються на бронхіоли товщиною в 0,5 мм. Таких бронхіол близько 25 млн. Кожна з них закінчується ходами з групою повітряних мішечків, або альвеол. Легкі можна порівняти з виноградної пензлем, де гілочки є бронхи і бронхіоли, а ягоди - альвеоли. Їх налічується майже 300 млн. Сюди за багатомільйонними ходам надходить вдихаємо повітря. Альвеоли збільшують дихальну поверхню легкого. При сильному вдиху альвеоли розтягуються і можуть покрити площа в 250 м 2. Це в 125 разів більше, ніж поверхня тіла людини, яка дорівнює 2 м 2.
Легкі покриті найтоншої оболонкою - плеврою. Вона покриває всі легке, переходить на грудну клітку і щільно облягає її внутрішню поверхню. Таким чином, плевра двома листками покриває і легке, і внутрішню стінку грудної клітини. Між цими листками залишається плевральна щілина. Значення її дуже велике. Про неї ми розповімо трохи пізніше.
ЩО ВІДБУВАЄТЬСЯ В альвеоли
Альвеоли густо обплетені капілярами. Стінки альвеол дуже тонкі: вони складаються тільки з одного шару клітин. Стінки капілярів теж складаються з одного шару клітин. Отже, що знаходиться в альвеолах повітря і протікає по капілярах кров відокремлюються одна від одної тільки двома шарами клітин. Ось через цю тоненьку стінку і відбувається газообмін.
Про характер газообміну, що відбувається в легенях, можна судити, якщо порівняти склад вдихуваного і повітря, що видихається.
Ми вдихаємо атмосферне повітря. Він містить 20,94% кисню, 79,03% азоту і різних інертних газів (аргон, неон, гелій і ін.) І 0,03% вуглекислого газу. Склад повітря, що видихається вже інший: кисню в ньому 16,3%, вуглекислого газу 4%, азоту та інших інертних газів 79,7%. Зіставте ці цифри. Ви бачите, що в легенях кількість кисню зменшується, а вуглекислоти - збільшується. Кисень з повітря, що знаходиться в альвеолах, переходить в кров, а вуглекислота залишає кров і переходить в альвеолярний повітря.
Чому ж відбувається цей перехід газів?
Перехід газів з навколишнього середовища в рідину і з рідини в повітря підпорядковується певним фізичним законам.
Кожен газ розчиняється в рідині в залежності від свого парціального тиску.
До складу атмосферного повітря входить кисень, вуглекислий газ, азот і різні інертні гази. Яке ж парціальний тиск кожного з цих газів?
Атмосферний тиск дорівнює 760 мм рт. ст. Отже, якщо повітря чинить тиск, рівне 760 мм рт. ст. то парціальний тиск кисню складе 20,94% від загального тиску і дорівнюватиме 159 мм рт. ст. Парціальний тиск азоту та інших інертних газів складе 79,03% атмосферного тиску і дорівнюватиме 600,8 мм рт. ст. Вуглекислого газу міститься дуже мало - всього 0,03%. Тому і його парціальний тиск буде приблизно 0,2 мм рт. ст. Якщо парціальний тиск газу в навколишньому середовищі вище, ніж тиск (напруга) цього ж газу в рідині, то газ буде розчинятися в рідині, поки не встановиться певна рівновага. Якщо, наприклад, парціальний тиск кисню в повітрі альвеол буде вище, ніж в притекающей венозної крові, то кисень з альвеолярного повітря буде переходити в кров.
В силу того ж закону, коли напруга газу в рідині вища, ніж його парціальний тиск в повітрі, газ з рідини буде виходити в навколишнє повітря, поки не встановиться відносна рівновага. Тому, коли напруга вуглекислого газу в венозної крові буде вище, ніж в альвеолярному повітрі, вуглекислий газ буде переходити з венозної крові в альвеолярне повітря. Парціальний тиск кисню в альвеолярному повітрі становить 110 мм рт. ст. а в венозної крові - 44 мм рт. ст. Таким чином, є різниця тиску в 70 мм рт. ст. що цілком достатньо, щоб кисень міг переходити з альвеолярного повітря в кров.
Склад вдихуваного і повітря, що видихається.
Потреба людини в кисні дорівнює 350 мл / хв при фізичній роботі вона доходить до 5000 мл. Її можна повністю задовольнити, якщо врахувати, що різниці в парціальному тиску в 1 мм рт. ст. досить, щоб в кров перейшло 250 мл кисню.
Тим часом різниця між величиною парціального тиску кисню в альвеолярному повітрі і його напругою в крові становить 70 мм рт. ст. Цього цілком достатньо, щоб задовольнити максимальні потреби організму.
В напрузі вуглекислого газу в крові і його парціальному тиску в альвеолярному повітрі теж є достатня різниця. Вона становить 6-7 мм рт. ст. що забезпечує перехід вуглекислого газу з крові в альвеолярне повітря.
Кров, поступово через легеневу артерію в легені, розтікається в капілярах легких по величезній площі альвеол тоненьким шаром. Це теж сприяє газообміну.
Кисень, переходячи з альвеолярного повітря в кров, вступає в хімічну зв'язок з гемоглобіном (див. Ст. «Кров» та «Кровообіг»).
Насичена киснем кров розноситься по всьому організму і в капілярах тканин віддає кисень. Тут же в кров надходить вуглекислота. Кисень, який кров віддає тканинам, йде в клітини і вступає в хімічні процеси обміну речовин.
У хімічний зв'язок з гемоглобіном входить не тільки кисень, але і інші гази. Хімічна зв'язок гемоглобіну з киснем дуже нетривка. Вона легко утворюється і легко руйнується. Виключно міцна зв'язок гемоглобіну з окисом вуглецю - чадним газом. Цією міцністю і пояснюється отруйну дію чадного газу. Окис вуглецю так міцно з'єднується з гемоглобіном, що кисень вже не може вступити з ним у зв'язок і не надходить до клітин і тканин - людина гине від задухи. Перша допомога при отруєнні чадним газом - винести потерпілого на свіже повітря.