Как работают легкие

Легкие, занимающие большую часть грудной полости, имеют площадь поверхности, равную площади теннисного корта. Они неустанно работают, чтобы поддерживать жизнь, снабжая тело кислородом и удаляя из крови углекислый газ.

Легкие - это пара больших пористых органов конусообразной формы, которые удаляют из тела отработанный углекислый газ и заменяют его свежей порцией кислорода. Воздух поступает в легкие посредством расширения грудной клетки и вытесняется из нее при ее спадении или при форсированном выдохе.

Легкие занимают большую часть грудной полости. Верхняя часть ограничена ребрами и межреберными мышцами, основание - диафрагмой - плоской пластиной тканей, образующей стенку между грудной клеткой и животом.

Внутри легких

Внутри легких расположена плотная разветвленная сеть трубочек, которые постепенно становятся все тоньше. Самые большие трубки - это два главных бронха, которые соединяются с основанием трахеи. В легких бронхи разделяются на множество более мелких ветвей, которые называются бронхиолами, и наконец заканчиваются гроздью небольших воздушных мешочков, или альвеол.

В общей сложности легкие содержат более 2400 км воздухоносных путей, а площадь поверхности внутри составляет около 260 кв. м, что соответствует размерам теннисного корта.

Вдох и выдох

Легкие имеют естественную склонность к спадению. Внутри грудной полости легкие поддерживаются открытыми благодаря поверхностному натяжению, которое создается жидкостью, выделяемой внутренней плевральной мембраной. Чтобы воздух поступил в легкие, необходимо расширение грудной клетки. Мышцы диафрагмы сокращаются, и она уплощается. В то же время межреберные мышцы сокращаются, поднимая ребра кверху и в стороны. Давление внутри грудной клетки таким образом уменьшается, и легкие расширяются, втягивая воздух через рот или нос.

Когда межреберные мышцы расслабляются, ребра двигаются книзу и кнутри, а легкие сжимаются, выталкивая воздух наружу. Одновременно расслабляется и диафрагма, поднимаясь в сторону грудной полости. Для форсированного выдоха максимального количества воздуха из грудной полости могут быть задействованы мышцы брюшного пресса, чтобы протолкнуть диафрагму дальше вглубь грудной полости.

Регуляция дыхания

Объем легких взрослого человека составляет около 5 л, но во время нормального дыхания обменивается лишь 500 мл воздуха. Движение воздуха связано с внутренним и внешним давлением.

Хотя дыхание можно регулировать сознательно, дыхательные движения представляют собой серию рефлекторных движений. Они управляются дыхательным центром, расположенным в промежуточном мозге (часть мозга, которая контролирует основные системы организма). Дыхательный центр состоит из двух частей - инспираторного и экспираторного центров.

Под действием нервных импульсов из инспираторного центра происходит сокращение межреберных мышц (которые обеспечивают движения ребер) и диафрагмы. Это начало процесса поступления воздуха в легкие. По мере расширения легких рецепторы, реагирующие на растяжение стенок легких, посылают ответные сигналы, которые начинают задерживать сигналы, приходящие из инспираторного центра.

В то же время импульсы из инспираторного центра активируют экспираторный центр, который высылает обратно тормозящие сигналы. Результатом является расслабление межреберных мышц и диафрагмы, вдох прекращается, и начинается выдох. После этого весь цикл начинается сначала.

Дыхание контролируется и регулируется также уровнем в крови углекислого газа (CO₂). Избыток CO₂ приводит к тому, что кровь становится более кислой. Это изменение улавливается головным мозгом, и инспи-раторный центр начинает стимулировать более глубокое дыхание до тех пор, пока уровень CO₂ не снизится.

Газообмен

Газообмен происходит в альвеолах, которых насчитывается около 300 миллионов. Полностью расширенные легкие могут содержать от 4 до 6 л воздуха, однако при нормальных условиях выдыхается и вдыхается намного меньшее количество воздуха. Человек в спокойном состоянии совершает около 15 дыханий в минуту, вдыхая и выдыхая каждый раз примерно 500 мл воздуха. Во время физической активности частота дыхания может увеличиться до 80 раз в минуту, а объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха может составить от 3 до 5 л.

Вдыхаемый воздух содержит около 21% кислорода. Внутри альвеолы часть кислорода растворяется в поверхностной влаге и поступает сквозь тонкую мембрану в кровь, где большая его часть захватывается гемоглобином эритроцитов. В то же время углекислый газ, большая часть которого содержится в плазме крови, поступает в легкие, откуда он выделяется как газ, готовый к выдыханию. Выдыхаемый воздух содержит около 16% кислорода.