МКОУ “СОШ с.п. Верхний Акбаш”
1. Чижевский А. Т. «Я познаю мир» М.: Астрель, 1997. – 432 с.
2. Интернет – ресурсы
3. Плешаков А. А. «Мир вокруг нас» 2 класс. М., «Просвещение», 2000 г.
4. Пименова О. Г. Воздух. Свойства воздуха // Начальная школа. 2003. №2.
Он – прозрачный невидимка,Лёгкий и бесцветный газ.Невесомою косынкой он окутывает нас.(Воздух)
Воздух везде и всюду. Трудно представить нашу жизнь без воздуха. Воздух— важная часть атмосферы и он укутывает своим невидимым покрывалом всю нашу планету!
Далеко не все задумываются о том, какую опасность может представлять воздух в квартирах и домах. Человек ежесуточно потребляет от 20 до 30 кг воздуха. Воздух, которым мы дышим, оказывает влияние на наше здоровье, самочувствие и работоспособность.
Проблема исследования. Человек большую часть своей жизни проводит в помещении и вынужден дышать не самым чистым воздухом. В воздухе помещений летает огромное количество микроскопических частиц: пыль, частицы шерсти и кожи животных и людей, пыльца растений. Вместе с пылью мы вдыхаем споры грибков, микрочастицы, пылевых клещей, которые не идут на пользу нашему организму.
Свойства воздуха уникальные: у него нет вкуса и цвета, к нему просто невозможно прикоснуться и затруднительно увидеть. Однако, воздух есть всюду! Чтобы убедить в этом ребенка, достаточно предложить ему задержать дыхание. Сколько он продержится? Вот в этом и есть суть: без дыхания, без воздуха человек может прожить лишь несколько секунд.
Воздух является неотъемлемой частью жизни человека. От состояния воздуха и его чистоты зависит здоровье людей и их будущее. В воздухе много примесей, которые загрязняют атмосферу. Это, прежде всего мельчайшая пыль и микроорганизмы. Пыль есть везде: на улице, в одежде, в помещениях. Вместе с пылью в воздухе находятся вредные химические вещества и большое количество микробов. Загрязнение воздушной среды причиняет вред не только здоровью людей, но и воде, почве, растениям, животным, делающим наш мир более светлым и радостным.
Понимание того. Что воздух должен быть чистым это одна из главных задач нынешнего поколения.
Цель работы: Исследовать влияние воздуха в доме на здоровье человека.
· Рассмотреть источники загрязнения воздуха в доме;
· Изучить воздействие загрязнённого воздуха в доме на организм человека;
· Познакомиться с богатством природы – воздухом, с помощью экспериментов и опытов, расширить и углубить знания о воздухе;
· Познакомиться с некоторыми свойствами воздуха; установить простейшие связи, сделать выводы;
· Раскрыть основные причины и последствия загрязнения воздуха.
Актуальность выбора темы исследования
Неоспоримо, что только здоровый человек, с хорошим самочувствием, способен активно жить, хорошо учиться, успешно преодолевать трудности. Состояние нашего здоровья зависит от ряда факторов, в том числе и от качества окружающей нас воздушной среды. Где бы ни находились люди – на работе, в школе или дома, при вдыхании чистого воздуха их самочувствие и работоспособность улучшаются. Поэтому важно знать о состоянии воздуха в тех помещениях, где мы проводим большое количество времени. В связи с этим, проблема сохранения чистоты воздуха в доме, в котором мы проводим более 12 часов в день, является для нас актуальной.
Гипотеза: пыль влияет на организм человека, если не уделять должного внимания охране чистоты воздуха в доме, то со временем человеку будет сложно дышать без последствий, связанных со здоровьем.
Предмет: – источники загрязнения воздуха;
– методы очищения воздуха.
В наше время во всём мире атмосферный воздух загрязняется вредными веществами. Особенно загрязнён воздух городов. Выхлопные газы автомобилей, химические вещества, выбрасываемые в воздух промышленными предприятиями, приводят к гибели растительности и вызывают тяжёлые заболевания у людей. Существует много источников загрязнения атмосферы. Это вулканы, лесные пожары, пыльные бури, выветривание, процессы разложения растений и животных.
Основным источником микробов является сам человек. Во время чихания и кашля в воздух могут попасть возбудители туберкулёза, различных пневмоний и гриппа. На коже человека живут болезнетворные бактерии, которые так же могут попасть в воздух. Внутри дома на поверхности стен, потолков, полов, особенно если повышена влажность, развиваются многие виды плесневых грибков. Избавиться от плесени сложно, но прежде всего необходимо бороться с повышенной влажностью внутри дома.
Источником загрязнения воздуха в домах служат отделочные материалы, которые мы используем при ремонте. Виниловые обои на стенах, линолеум, покрывающий пол, паркетный лак, масляная краска – всё это превращает квартиру в настоящую газовую камеру. Эти материалы могут стать очень опасным, т.к. выделяют фенол, формальдегид, эфиры карбоновых кислот. Приобретая эти материалы необходимо требовать сертификат качества.
Источником загрязнения воздуха в доме может стать слишком тщательная уборка помещения с использованием слишком большого количества средств бытовой химии. Некоторые из этих средств содержат повышенный уровень формальдегида, признанного канцерогеном, другие средства загрязняют воздух вредными химическими веществами. В некоторых случаях лучше отказаться от этих источников загрязнения воздуха и пользоваться старыми способами уборки без «химии».
Приборы, работающие на газу, должны быть предметом пристального внимания, так как они могут быть источником утечки двуокиси азота, которая вызывает головную боль, ухудшает зрение. Курильщики также являются источником загрязнения воздуха в помещении, поэтому необходимо ещё чаще проветривать комнату, в которой курят.
Воздействие загрязненного воздуха в доме на организм человека
Для здоровья человеку необходимо дышать чистым воздухом. Существуют симптомы, при которых стоит обратить на качество воздуха в квартире. К таким симптомам относятся: головные боли, нарушение сна, тошнота, шелушение кожи, неприятный привкус во рту после пробуждения, головокружение, раздражение слизистой глаз.
Пыль опасна тем, что в ней могут селиться клещи. Продукты жизнедеятельности клещей могут вызывать развитие аллергических реакций, вплоть до развития бронхиальной астмы. Если постоянно дышать пыльным воздухом, то неизбежны заболевания дыхательной системы (хронические заболевания полости носа, глотки, бронхов, лёгких), воспалительные процессы, головные боли, возникновение раздражения слизистой оболочки глаз из-за аллергических реакций.
Если вы живёте вблизи дороги, вас не обойдут стороной и выхлопные газы. Они, проникая через открытые окна, создают опасность для здоровья. Эти газы содержат оксиды азота и углерода, диоксид серы, ароматические углеводороды, соединения свинца, которые могут вызывать развитие заболеваний дыхательной и нервной систем, спровоцировать развитие аллергических реакций, кожных заболеваний.
Споры грибов мы приносим в дом с улицы. Разлетаясь по дому, они могут вызвать аллергические реакции, спровоцировать приступы бронхиальной астмы.
Как мы используем свойства воздуха в нашей жизни?
При помощи воздуха мы сушим выстиранное белье, мелим муку на ветряных мельницах, управляем парусными кораблями, производим электричество, летаем по небу на воздушном шаре, плаваем на надувных лодках и надеваем защитные жилеты, чтобы не утонуть и везде использовать свойства вездесущего воздуха.
А еще воздух— великий шалун! Он любит с нами играть и люди тоже придумали игрушки, которые радуют детвору при взаимодействии с воздухом. Это мыльные пузыри, воздушный змей, надувные шарики и вертушки.
Опыты по исследованию воздуха
Опыт 1. Имеет ли воздух форму?
Такой же опыт можно провести и при помощи полиэтиленового пакета. Если его хорошо открыть, набрать в него воздух и закрутить, то он станет объемным и плотным, как подушка. Таким его сделал воздух.
Опыт 2. Как увидеть воздух?
Если воздух бесцветен, можно ли его увидеть? Можно! Для этого вооружитесь стаканом с водой и соломинкой. Погрузите соломинку в воду и подуйте в нее. Что вы видите? Правильно, пузырьки! Эти пузырьки и есть воздух!
Вывод: Воздух занимает место.
Опыт 3. Как почувствовать воздух?
Для этого эксперимента вам понадобится веер или просто ладошка. В жаркую погоду обмахните себя веером. Что вы чувствуете? Правильно— потоки воздуха! Ветер— это тоже порывы и движения воздуха.
Опыт 4. Прозрачность воздуха.
Возьмём лист бумаги. Он непрозрачен – через него мы не видим окружающие предметы.
Вывод: Воздух прозрачен.
Опыт 5. Воздух не имеет веса.
Возьмём два шарика одинакового размера и веса. Закрепим шарики на двух концах стержня. Привяжем нитку к центру стержня и повесим так, чтобы стержень был параллельно земле. Проколем один шарик. Стержень перевешивается в сторону надутого шарика.
Вывод: Гипотеза не подтвердилась, воздух имеет вес.
Опыт 6. Нужен ли воздух человеку, растениям и животным.
Проведём опыт с задержкой дыхания. Закроем ладошками рот и нос. Мысленно сосчитаем, сколько можно продержаться без воздуха. Время определяется количеством секунд. Хорошо тренированные люди могут задержать дыхание на более долгое время.
Вывод: Воздух необходим для жизни. Без него мы погибнем.
В нашем проекте мы рассмотрели, какие бывают источники загрязнения воздуха в доме, их достаточно много и они очень разнообразны. Также мы изучили, как влияет на человека некачественный воздух в помещении и какие современные методы существуют на данный момент по увеличению качества воздуха в квартире. Все задачи, поставленные нами, были выполнены.
Гипотеза подтверждена. Мы поняли, что пыль влияет на организм человека, если не уделять должного внимания охране чистого воздуха в доме, то со временем будет сложно дышать без последствий, связанных со здоровьем.
Некоторые люди могут задерживать дыхание на три – четыре минуты.
Хорошо тренированные люди могут задержать в своих легких воздух и не дышать, например, под водой пять – шесть минут. Если же человека
лишить возможности дышать, он умирает. Но человеку и другим живым существам нужен для дыхания чистый и только чистый воздух. Воздух это основной источник жизни на нашей планете, а от его чистоты во многом зависит качество нашей жизни.
Основными источниками загрязнения атмосферы являются промышленные предприятия: фабрики, заводы, комбинаты, котельные и другие. Человек может отказаться от недоброкачественной пищи, от воды,
сомнительной чистоты, но вдыхать ему приходиться тот воздух, в котором он находится в данный момент, даже если воздух опасен для здоровья. Забирая из воздуха кислород для дыхания, растения, животные и люди выдыхают углекислый газ. На заводах, фабриках, теплоэлектростанциях с помощью кислорода воздуха сжигают огромное количество топлива, выбрасывая обратно в воздух углекислый газ и различные ядовитые газы. Некоторые из них не разлагаются в окружающей среде десятки лет, накапливаются и попадают в организм человека с пищей, водой и воздухом, нарушая работу организма. Они могут вызвать развитие психического расстройства, заболевания печени. Особенно они опасны для детей. Для того чтобы жизнь могла существовать, необходима не любая атмосфера, а вполне определённая, пригодная для дыхания. Необходимо принимать меры по защите воздуха от загрязнения. Я бы предложила следующее:
– создать специальные станции, которые постоянно следили бы за
– организовать частый полив улиц города водой;
– в охране воздуха городов и населенных пунктов важная роль
принадлежит зеленым насаждениям и зеленым зонам, поэтому необходимо озеленить как можно больше улиц;
– пластмассовые изделия, сухие листья вывозить за город;
– придумать экологически чистое топливо для автомобилей.
Очищение и увлажнение воздуха в доме – прежде всего вопрос здоровья. Загрязненный воздух способен вызвать аллергию, а пересушенный — способствует развитию заболеваний дыхательных путей. Поэтому в качестве домашнего помощника стоит выбрать прибор, который сможет и очистить воздух от пыли и аллергенов, и увлажнить его. Но так же стоит помнить, что повышенная влажность может навредить не меньше, чем сухой воздух. Используя увлажнители воздуха, необходимо постоянно контролировать уровень влажности. С этой задачей отлично справляется гигрометр.
Соблюдение чистоты необходимо для уничтожения микробов, плесени и клещей, которые могут вызвать различные болезни. Выполнение ряда гигиенических мер снижает риск для здоровья, которое является одной из главных ценностей человека. К тому же, соблюдение гигиенических правил говорит о высокой культуре человека.
Библиографическая ссылка
Тенов И.А. ВОЗДУХ, КОТОРЫМ Я ДЫШУ // Старт в науке. – 2022. – № 2.
;
URL: https://science-start.ru/ru/article/view?id=2178 (дата обращения: 14.07.2023).
Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)
Процесс дыхания, поступление кислорода в организм при вдохе и удаление из него углекислого газа и паров воды при выдохе. Строение респираторной системы. Ритмичность и различные типы дыхательного процесса. Регуляция дыхания. Разные способы дыхания.
Для нормального протекания обменных процессов в организме человека и животных в равной мере необходим как постоянный приток кислорода, так и непрерывное удаление углекислого газа, накапливающегося в ходе обмена веществ. Такой процесс называется внешним дыханием.
Таким образом, дыхание – одна из важнейших функций регулирования жизнедеятельности человеческого организма. В организме человека функцию дыхания обеспечивает дыхательная (респираторная система).
В дыхательную систему входят легкие и респираторный тракт (дыхательные пути), который, в свою очередь, включает носовые ходы, гортань, трахею, бронхи, мелкие бронхи и альвеолы (смотри рисунок 1.5.3). Бронхи разветвляются, распространяясь по всему объему легких, и напоминают крону дерева. Поэтому часто трахею и бронхи со всеми ответвлениями называют бронхиальным деревом.
Кислород в составе воздуха через носовые ходы, гортань, трахею и бронхи попадает в легкие. Концы самых мелких бронхов заканчиваются множеством тонкостенных легочных пузырьков – альвеол (смотри рисунок 1.5.3).
Альвеолы – это 500 миллионов пузырьков диаметром 0,2 мм, где происходит переход кислородом в кровь, удаление углекислого газа из крови.
Здесь и происходит газообмен. Кислород из легочных пузырьков проникает в кровь, а углекислый газ из крови – в легочные пузырьки (рисунок 1.5.4).
Рисунок 1.5.4. Легочный пузырек. Газообмен в легких
Важнейший механизм газообмена – это диффузия, при которой молекулы перемещаются из области их высокого скопления в область низкого содержания без затраты энергии (пассивный транспорт). Перенос кислорода из окружающей среды к клеткам производится путем транспорта кислорода в альвеолы, далее в кровь. Таким образом, венозная кровь обогащается кислородом и превращается в артериальную. Поэтому состав выдыхаемого воздуха отличается от состава наружного воздуха: в нем содержится меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в наружном, и много водяных паров (смотри рисунок 1.5.4). Кислород связывается с гемоглобином, который содержится в эритроцитах, насыщенная кислородом кровь поступает в сердце и выталкивается в большой круг кровообращения. По нему кровь разносит кислород по всем тканям организма. Поступление кислорода в ткани обеспечивает их оптимальное функционирование, при недостаточном же поступлении наблюдается процесс кислородного голодания (гипоксии).
Недостаточное поступление кислорода может быть обусловлено несколькими причинами как внешними (уменьшение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе), так и внутренними (состояние организма в данный момент времени). Пониженное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, так же как и увеличение содержания углекислого газа и других вредных токсических веществ наблюдается в связи с ухудшением экологической обстановки и загрязнением атмосферного воздуха. По данным экологов только 15% горожан проживают на территории с допустимым уровнем загрязнения воздуха, в большинстве же районов содержание углекислого газа увеличено в несколько раз.
При очень многих физиологических состояниях организма (подъем в гору, интенсивная мышечная нагрузка), так же как и при различных патологических процессах (заболевания сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем) в организме также может наблюдаться гипоксия.
Природа выработала множество способов, с помощью которых организм приспосабливается к различным условиям существования, в том числе к гипоксии. Так компенсаторной реакцией организма, направленной на дополнительное поступление кислорода и скорейшее выведение избыточного количества углекислого газа из организма является углубление и учащение дыхания. Чем глубже дыхание, тем лучше вентилируются легкие и тем больше кислорода поступает к клеткам тканей.
К примеру, во время мышечной работы усиление вентиляции легких обеспечивает возрастающие потребности организма в кислороде. Если в покое глубина дыхания (объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого за один вдох или выдох) составляет 0,5 л, то во время напряженной мышечной работы она увеличивается до 2-4 л в 1 минуту. Расширяются кровеносные сосуды легких и дыхательных путей (а также дыхательных мышц), увеличивается скорость тока крови по сосудам внутренних органов. Активируется работа дыхательных нейронов. Кроме того, в мышечной ткани есть особый белок (миоглобин), способный обратимо связывать кислород. 1 г миоглобина может связать примерно до 1,34 мл кислорода. Запасы кислорода в сердце составляют около 0,005 мл кислорода на 1 г ткани и этого количества в условиях полного прекращения доставки кислорода к миокарду может хватить для того, чтобы поддерживать окислительные процессы лишь в течение примерно 3-4 с.
Миоглобин играет роль кратковременного депо кислорода. В миокарде кислород, связанный с миоглобином, обеспечивает окислительные процессы в тех участках, кровоснабжение которых на короткий срок нарушается.
В начальном периоде интенсивной мышечной нагрузки увеличенные потребности скелетных мышц в кислороде частично удовлетворяются за счет кислорода, высвобождающегося миоглобином. В дальнейшем возрастает мышечный кровоток, и поступление кислорода к мышцам вновь становится адекватным.
Все эти факторы, включая усиление вентиляции легких, компенсируют кислородный “долг”, который наблюдается при физической работе. Естественно, увеличению доставки кислорода к работающим мышцам и удалению углекислого газа способствует согласованное увеличение кровообращения в других системах организма.
Саморегуляция дыхания. Организм осуществляет тонкое регулирование содержания кислорода и углекислого газа в крови, которое остается относительно постоянным, несмотря на колебания количества поступающего кислорода и потребности в нем. Во всех случаях регуляция интенсивности дыхания направлена на конечный приспособительный результат – оптимизацию газового состава внутренней среды организма.
Частота и глубина дыхания регулируются нервной системой – ее центральными (дыхательный центр) и периферическими (вегетативными) звеньями. В дыхательном центре, расположенном в головном мозге, имеются центр вдоха и центр выдоха.
Дыхательный центр представляет совокупность нейронов, расположенных в продолговатом мозге центральной нервной системы.
При нормальном дыхании центр вдоха посылает ритмические сигналы к мышцам груди и диафрагме, стимулируя их сокращение. Ритмические сигналы образуются в результате спонтанного образования электрических импульсов нейронами дыхательного центра.
Сокращение дыхательных мышц приводит к увеличению объема грудной полости, в результате чего воздух входит в легкие. По мере увеличения объема легких возбуждаются рецепторы растяжения, расположенные в стенках легких; они посылают сигналы в мозг – в центр выдоха. Этот центр подавляет активность центра вдоха, и поток импульсных сигналов к дыхательным мышцам прекращается. Мышцы расслабляются, объем грудной полости уменьшается, и воздух из легких вытесняется наружу (смотри рисунок 1.5.5).
Рисунок 1.5.5. Регуляция дыхания
Процесс дыхания, как уже отмечалось, состоит из легочного (внешнего) дыхания, а также транспорта газа кровью и тканевого (внутреннего) дыхания. Если клетки организма начинают интенсивно использовать кислород и выделять много углекислого газа, то в крови повышается концентрация угольной кислоты. Кроме того, увеличивается содержание молочной кислоты в крови за счет усиленного образования ее в мышцах. Данные кислоты стимулируют дыхательный центр, и частота и глубина дыхания увеличиваются. Это еще один уровень регуляции. В стенках крупных сосудов, отходящих от сердца, имеются специальные рецепторы, реагирующие на понижение уровня кислорода в крови. Эти рецепторы также стимулируют дыхательный центр, повышая интенсивность дыхания. Данный принцип автоматической регуляции дыхания лежит в основе бессознательного управления дыханием, что позволяет сохранить правильную работу всех органов и систем независимо от условий, в которых находится организм человека.
Ритмичность дыхательного процесса, различные типы дыхания. В норме дыхание представлено равномерными дыхательными циклами “вдох – выдох” до 12-16 дыхательных движений в минуту. В среднем такой акт дыхания совершается за 4-6 с. Акт вдоха проходит несколько быстрее, чем акт выдоха (соотношение длительности вдоха и выдоха в норме составляет 1:1,1 или 1:1,4). Такой тип дыхания называется эйпноэ (дословно – хорошее дыхание). При разговоре, приеме пищи ритм дыхания временно меняется: периодически могут наступать задержки дыхания на вдохе или на выходе (апноэ). Во время сна также возможно изменение ритма дыхания: в период медленного сна дыхание становится поверхностным и редким, а в период быстрого – углубляется и учащается. При физической нагрузке за счет повышенной потребности в кислороде возрастает частота и глубина дыхания, и, в зависимости от интенсивности работы, частота дыхательных движений может достигать 40 в минуту.
При смехе, вздохе, кашле, разговоре, пении происходят определенные изменения ритма дыхания по сравнению с так называемым нормальным автоматическим дыханием. Из этого следует, что способ и ритм дыхания можно целенаправленно регулировать с помощью сознательного изменения ритма дыхания.
Человек рождается уже с умением использовать лучший способ дыхания. Если проследить как дышит ребенок, становится заметным, что его передняя брюшная стенка постоянно поднимается и опускается, а грудная клетка остается практически неподвижной. Он “дышит” животом – это так называемый диафрагмальный тип дыхания.
Диафрагма – это мышца, разделяющая грудную и брюшную полости.Сокращения данной мышцы способствуют осуществлению дыхательных движений: вдоха и выдоха.
В повседневной жизни человек не задумывается о дыхании и вспоминает о нем, когда по каким-то причинам становится трудно дышать. Например, в течение жизни напряжение мышц спины, верхнего плечевого пояса, неправильная осанка приводят к тому, что человек начинает “дышать” преимущественно только верхними отделами грудной клетки, при этом объем легких задействуется всего лишь на 20%. Попробуйте положить руку на живот и сделать вдох. Заметили, что рука на животе практически не изменила своего положения, а грудная клетка поднялась. При таком типе дыхания человек задействует преимущественно мышцы грудной клетки (грудной тип дыхания) или области ключиц (ключичное дыхание). Однако как при грудном, так и при ключичном дыхании организм снабжается кислородом в недостаточной степени.
Недостаток поступления кислорода может возникнуть также при изменении ритмичности дыхательных движений, то есть изменении процессов смены вдоха и выдоха.
В состоянии покоя кислород относительно интенсивно поглощается миокардом, серым веществом головного мозга (в частности, корой головного мозга), клетками печени и корковым веществом почек; клетки скелетной мускулатуры, селезенка и белое вещество головного мозга потребляют в состоянии покоя меньший объем кислорода, то при физической нагрузке потребление кислорода миокардом увеличивается в 3-4 раза, а работающими скелетными мышцами – более чем в 20-50 раз по сравнению с покоем.
Интенсивное дыхание, состоящее в увеличении скорости дыхания или его глубины (процесс называется гипервентиляцией), приводит к увеличению поступления кислорода через воздухоносные пути. Однако частая гипервентиляция способна обеднить ткани организма кислородом. Частое и глубокое дыхание приводит к уменьшению количества углекислоты в крови (гипокапнии) и защелачиванию крови – респираторному алкалозу.
Подобный эффект прослеживается, если нетренированный человек осуществляет частые и глубокие дыхательные движения в течение короткого времени. Наблюдаются изменения со стороны как центральной нервной системы (возможно появление головокружения, зевоты, мелькания “мушек” перед глазами и даже потери сознания), так и сердечно-сосудистой системы (появляется одышка, боль в сердце и другие признаки). В основе данных клинических проявлений гипервентиляционного синдрома лежат гипокапнические нарушения, приводящие к уменьшению кровоснабжения головного мозга. В норме у спортсменов в покое после гипервентиляции наступает состояние сна.
Следует отметить, что эффекты, возникающие при гипервентиляции, остаются в то же время физиологичными для организма – ведь на любое физическое и психоэмоциональное напряжение организм человека в первую очередь реагирует изменением характера дыхания.
При глубоком, медленном дыхании (брадипноэ) наблюдается гиповентиляционный эффект. Гиповентиляция – поверхностное и замедленное дыхание, в результате которого в крови отмечается понижение содержание кислорода и резкое увеличение содержания углекислого газа (гиперкапния).
Количество кислорода, которое клетки используют для окислительных процессов, зависит от насыщенности крови кислородом и степени проникновения кислорода из капилляров в ткани.Снижение поступления кислорода приводит к кислородному голоданию и к замедлению окислительных процессов в тканях.
В 1931 году доктор Отто Варбург получил Нобелевскую премию в области медицины, открыв одну из возможных причин возникновения рака. Он установил, что возможной причиной этого заболевания является недостаточный доступ кислорода к клетке.
Используя простые рекомендации, а также различные физические упражнения, можно повысить доступ кислорода к тканям.
Необходимо помнить, что физические упражнения способствуют укреплению дыхательной мускулатуры и усиливают вентиляцию легких. Таким образом, от правильного дыхания в значительной мере зависит здоровье человека.
Газообмен лёгких
В сложном процессе газообмена выделяют три основные фазы: внешнее дыхание, перенос газа кровью и внутреннее, или тканевое, дыхание. Внешнее дыхание объединяет все процессы, происходящие в лёгком. Оно осуществляется дыхательным аппаратом, к которому относятся грудная клетка с мышцами, приводящими её в движение, диафрагма и лёгкие с воздухоносными путями.
Воздух, поступивший в лёгкие при вдохе, изменяет свой состав. Воздух в лёгких отдаёт часть кислорода и обогащается углекислым газом. Содержание углекислого газа в венозной крови выше, чем в воздухе, находящемся в альвеолах. Поэтому углекислый газ выходит из крови в альвеолы и содержание его меньше, чем в воздухе. Сначала кислород растворяется в плазме крови, далее связывается с гемоглобином, а в плазму поступают новые порции кислорода.
Переход кислорода и углекислого газа из одной среды в другую проходит благодаря диффузии от большей концентрации к меньшей. Хотя диффузия протекает медленно, поверхность контакта крови с воздухом в лёгких настолько велика, что полностью обеспечивает нужный газообмен. Подсчитано, что полный газообмен между кровью и альвеолярным воздухом может происходить за время, которое втрое короче, чем время пребывания крови в капиллярах (т.е. в организме имеются значительные резервы обеспечения тканей кислородом).
Венозная кровь, попав в лёгкие, отдаёт углекислый газ, обогащается кислородом и превращается в артериальную. В большом круге эта кровь расходится по капиллярам во все ткани и отдаёт кислород клеткам тела, которые постоянно потребляют его. Углекислого газа, выделяющегося клетками в результате их жизнедеятельности, здесь больше, чем в крови, и он диффундирует из тканей в кровь. Таким образом, артериальная кровь, пройдя через капилляры большого круга кровообращения, становится венозной и правой половиной сердца направляется в лёгкие, здесь опять насыщается кислородом и отдаёт углекислый газ.
В организме дыхание осуществляется с помощью дополнительных механизмов. Жидкие среды, входящие в состав крови (её плазмы), обладают низкой растворимостью в них газов. Поэтому, для того чтобы человек мог существовать, ему нужно было бы иметь сердце мощнее в 25 раз, лёгкие — в 20 раз и за одну минуту перекачивать более 100 литров жидкости (а не пять литров крови). Природа нашла способ преодоления этой трудности, приспособив для переноса кислорода особое вещество — гемоглобин. Благодаря гемоглобину кровь способна связывать кислород в 70 раз, а углекислый газ — в 20 раз больше, чем жидкая часть крови — её плазма.
Альвеола — тонкостенный пузырёк диаметром 0,2 мм, заполненный воздухом. Стенка альвеолы образована одним слоем плоских клеток эпителия, по наружной поверхности которых разветвляется сетка капилляров. Таким образом, газообмен происходит через очень тонкую перегородку, образованную двумя слоями клеток: стенки капилляра и стенки альвеолы.
Лёгкие
Лёгкие занимают почти всю полость грудной полости и представляют собой упругие губчатые органы. В центральной части лёгкого располагаются ворота, куда входят бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены. Правое лёгкое делится бороздами на три доли, левое на две. Снаружи лёгкие покрыты тонкой соединительнотканной плёнкой — легочной плеврой, которая переходит на внутреннею поверхность стенки грудной полости и образует пристенную плевру. Между этими двумя плёнками находится плевральная щель, заполненная жидкостью, уменьшающей трение при дыхании.
На лёгком различают три поверхности: наружную, или рёберную, медиальную, обращённую в сторону другого лёгкого, и нижнюю, или диафрагмальную. Кроме того, в каждом лёгком различают два края: передний и нижний, отделяющие диафрагмальную и медиальную поверхности от рёберной. Сзади рёберная поверхность без резкой границы переходит в медиальную. Передний край левого лёгкого имеет сердечную вырезку. На медиальной поверхности лёгкого располагаются его ворота. В ворота каждого лёгкого входит главный бронх, легочная артерия, которая несёт в лёгкое венозную кровь, и нервы, иннервирующие лёгкое. Из ворот каждого лёгкого выходят две легочные вены, которые несут к сердцу артериальную кровь, и лимфатические сосуды.
Лёгкие имеют глубокие борозды, разделяющие их на доли — верхнюю, среднюю и нижнюю, а в левом две — верхнюю и нижнюю. Размеры лёгкого не одинаковы. Правое лёгкое несколько больше левого, при этом оно короче его и шире, что соответствует более высокому стоянию правого купола диафрагмы в связи с правосторонним расположением печени. Цвет нормальных лёгких в детском возрасте бледно-розовый, а у взрослых они приобретают тёмно-серую окраску с синеватым оттенком — следствие отложения в них попадающих с воздухом пылевых частиц. Ткань лёгкого мягкая, нежная и пористая.
Трахея
Гортань переходит в трахею (дыхательное горло), которая имеет форму трубки длиной около 12 см, в стенках которого есть хрящевые полукольца, не позволяющие ей спадать. Задняя стенка её образована соединительнотканной перепонкой. Полость трахеи, как и полость других воздухоносных путей выстлана мерцательным эпителием, препятствующим проникновению в лёгкие пыли и других инородных тел. Трахея занимает серединное положение, сзади она прилежит к пищеводу, а по бокам от неё располагаются сосудисто-нервыне пучки. Спереди шейный отдел трахеи прикрывают мышцы, а вверху она охватывается ещё щитовидной железой. Грудной отдел трахеи прикрыт спереди рукояткой грудины, остатками вилочковой железы и сосудами. Изнутри трахея покрыта слизистой оболочкой, содержащей большое количество лимфоидной ткани и слизистых желёз. При дыхании мелкие частички пыли прилипают к увлажнённой слизистой оболочке трахеи, а реснички мерцательного эпителия продвигают их обратно к выходу из дыхательных путей.
Нижний конец трахеи делится на два бронха, которые затем многократно ветвятся, входят в правое и левое лёгкие, образуя в лёгких «бронхиальное дерево».
Бронхи
В грудной полости трахея делится на два бронха — левый и правый. Каждый бронх входит в лёгкое и там делится на бронхи меньшего диаметра, которые разветвляются на мельчайшие воздухоносные трубочки — бронхиолы. Бронхиолы в результате дальнейшего ветвления переходят в расширения — альвеолярные ходы, на стенках которых находятся микроскопические выпячивания, называемые легочными пузырьками, или альвеолами.
Стенки альвеол построены из особого тонкого однослойного эпителия и густо оплетены капиллярами. Общая толщина стенки альвеолы и стенки капилляра составляет 0,004 мм. Через эту тончайшую стенку происходит газообмен: в кровь из альвеолы поступает кислород, а обратно — углекислый газ. В лёгких насчитывается несколько сотен миллионов альвеол. Общая поверхность их у взрослого человека составляет 60–150 м2. благодаря этому в кровь поступает достаточное количество кислорода (до 500 литров в сутки).
Строение и функции органов дыхания
Необходимым условием жизнедеятельности организма является постоянный газообмен между организмом и окружающей средой. Органы, по которым циркулируют вдыхаемый и выдыхаемый воздух, объединяются в дыхательный аппарат. Систему органов дыхания образуют носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и лёгкие. Большинство из них представляют собой воздухоносные пути и служат для проведения воздуха в лёгкие. В лёгких и происходят процессы газообмена. При дыхании организм получает из воздуха кислород, который разносится кровью по всему телу. Кислород участвует в сложных окислительных процессах органических веществ, при котором освобождается необходимая организму энергия. Конечные продукты распада — углекислота и частично вода — выводятся из организма в окружающую среду через органы дыхания.
Функции дыхательной системы
Обмен газов в тканях (тканевое дыхание)
Обмен газов в тканях осуществляется в капиллярах по тому же принципу, что и в лёгких. Кислород из тканевых капилляров, где его концентрация высока, переходит в тканевую жидкость с более низкой концентрацией кислорода. Из тканевой жидкости он проникает в клетки и сразу же вступает в реакции окисления, поэтому в клетках практически нет свободного кислорода.
Диоксид углерода по тем же законам поступает из клеток, через тканевую жидкость, в капилляры. Выделяющийся углекислый газ способствует диссоциации оксигемоглобина и сам вступает в соединение с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин, транспортируется в лёгкие и выделяется в атмосферу. В оттекающей от органов венозной крови углекислый газ находится как в связанном, так и в растворённом состоянии в виде угольной кислоты, которая в капиллярах лёгких легко распадается на воду и углекислый газ. Угольная кислота может также вступать в соединения с солями плазмы, образуя бикарбонаты.
В лёгких, куда поступает венозная кровь, кислород снова насыщает кровь, а углекислый газ из зоны высокой концентрации (легочных капилляров) переходит в зону низкой концентрации (альвеол). Для нормального газообмена воздух в лёгких постоянно сменяться, что достигается ритмическими атаками вдоха и выдоха, за счёт движений межрёберных мышц и диафрагмы.
Гортань
Гортань — один из отделов воздухоносных путей. Сюда из носовых ходов через глотку поступает воздух. В стенке гортани есть несколько хрящей: щитовидный, черпаловидный и др. В момент глотания пищи мышцы шеи поднимают гортань, а надгортанный хрящ опускается и закрывается гортань. Поэтому пища поступает только в пищевод и не попадает в трахею.
В узкой части гортани расположены голосовые связки, посредине между ними находится голосовая щель. При прохождении воздуха голосовые связки вибрируют, производя звук. Образование звука происходит на выдохе при управляемом человеком движении воздуха. В формировании речи участвуют: носовая полость, губы, язык, мягкое нёбо, мимические мышцы.
Эволюция дыхательной системы
Всё живое на Земле существует за сёт солнечного тепла и энергии, достигающей поверхности нашей планеты. Все животные и человек приспособились добывать энергию из синтезированных растениями органических веществ. Чтобы использовать энергию Солнца, заключённую в молекулах органических веществ, её необходимо высвободить, окислив эти вещества. Чаще всего в качестве окислителя используют кислород воздуха, благо он составляет почти четверть объёма окружающей атмосферы.
Одноклеточные простейшие животные, кишечнополостные, свободноживущие плоские и круглые черви дышат всей поверхностью тела. Специальные органы дыхания — перистые жабры появляются у морских кольчатых червей и у водных членистоногих. Органами дыхания членистоногих являются трахеи, жабры, листовидные лёгкие расположенные в углублениях покрова тела. Система органов дыхания ланцетника представлена жаберными щелями, пронизывающими стенку переднего отдела кишечника — глотку. У рыб под жаберными крышками располагаются жабры, обильно пронизанными мельчайшими кровеносными сосудами. У наземных позвоночных органами дыхания являются лёгкие. Эволюция дыхания у позвоночных шла по пути увеличения площади легочных перегородок, участвующих в газообмене, совершенствования транспортных систем доставки кислорода к клеткам, расположенным внутри организма, и развития систем, обеспечивающих вентиляцию органов дыхания.
Носовая полость
Воздухоносные пути начинаются с носовой полости, которая через ноздри соединяется с окружающей средой. От ноздрей воздух проходит по носовым ходам, выстланным слизистым, реснитчатым и чувствительным эпителием. Наружный нос состоит из костных и хрящевых образований и имеет форму неправильной пирамиды, которая изменяется в зависимости от особенностей строения человека. В состав костного скелета наружного носа входят носовые косточки и носовая часть лобной кости. Хрящевой скелет является продолжением костного скелета и состоит из гиалиновых хрящей различной формы. Полость носа имеет нижнюю, верхнюю и две боковые стенки. Нижняя стенка образована твёрдым нёбом, верхняя — решётчатой пластинкой решётчатой кости, боковая — верхней челюстью, слёзной костью, глазничной пластинкой решётчатой кости, нёбной костью и клиновидной костью. Носовой перегородкой полость носа разделена на правую и левую части. Перегородка носа образована сошником, перпендикулярной пластинкой решётчатой кости и спереди дополняется четырёхугольным хрящом носовой перегородки.
На боковых стенках полости носа располагаются носовые раковины — по три с каждой стороны, что увеличивает внутреннюю поверхность носа, с которой соприкасается вдыхаемый воздух.
Носовая полость образована двумя узкими и извилистыми носовыми ходами. Здесь воздух согревается, увлажняется и освобождается от частичек пыли и микробов. Оболочка, выстилающая носовые ходы, состоит из клеток, которые выделяют слизь, и клеток реснитчатого эпителия. Движением ресничек слизь вместе с пылью и микробами направляется из носовых ходов наружу.
Внутренняя поверхность носовых ходов богато снабжена кровеносными сосудами. Вдыхаемый воздух, попадает в полость носа, обогревается, увлажняется, очищается от пыли и частично обезвреживается. Из носовой полости он попадает в носоглотку. Затем воздух из носовой полости попадает в глотку, а из неё — в гортань.
Транспорт кислорода в организме
Дыхание — это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих газообмен между организмом и внешней средой (внешнее дыхание), и окислительных процессов в клетках, в результате которых выделяется энергия (внутреннее дыхание). Обмен газов между кровью и атмосферным воздухом (газообмен) — осуществляется органами дыхания.
Источником энергии в организме служат пищевые вещества. Основным процессом, освобождающим энергию этих веществ, является процесс окисления. Он сопровождается связыванием кислорода и образованием углекислого газа. Учитывая, что в организме человека нет запасов кислорода, непрерывное поступление его жизненно необходимо. Прекращение доступа кислорода в клетки организма ведёт к их гибели. С другой стороны, образованный в процессе окисления веществ углекислый газ должен быть удалён из организма, так как накопление значительного количества его опасно для жизни. Поглощение кислорода из воздуха и выделение углекислого газа осуществляется через систему органов дыхания.
