Когда человек спит или бодрствует, частота дыхания составляет в среднем 12 раз в минуту; за 24 часа человек вдыхает и выдыхает более 800 литров (282 кубических фута) воздуха. Во время тяжелых физических упражнений дыхание учащается до 80 раз в минуту. Целью вдыхания и выдыхания такого значительного количества воздуха
является намерение заставить легкие выполнять две функции: извлекать из воздуха кислород, необходимый для поддержания жизнедеятельности организма, и высвобождать двуокись углерода — продукт обмена внутренних химических процессов.
Кислород составляет пятую часть вдыхаемого человеком воздуха; работа же легких, сердца и кровеносных сосудов заключается в том, чтобы донести кислород из воздуха к тканям тела, где он необходим для выработки энергии, требуемой для поддержания жизненных сил организма.
Подобно тому, как двигатель автомобиля сжигает бензин с кислородом, а для горения угля необходимы уголь и кислород, чтобы обогреть помещение, точнотакже и клетки организма используют кислород: они сжигают свое топливо (которое обычно выступает в виде сахара) вместе с кислородом и производят энергию. Продукты обмена данной химической реакции в клетках организма и в двигателе автомобиля одни и те же: это двуокись углерода и вода.
Хотя некоторые клетки организма способны функционировать какое-то время без кислорода, мозг этого делать не может.
Когда человек дышит, большую часть работы выполняет диафрагма — листок мышц и фиброзной ткани; она образует сплошную стенку между грудной клеткой и брюшной полостью. Ребра защищают верхнюю часть грудной полости, которая вмещает сердце и легкие; диафрагма занимает самый низ грудной полости. Если посмотреть на диафрагму сверху, то можно увидеть центральную фиброзную часть, соединенную мышечными волокнами с внутренней поверхностью нижних шести ребер. Это напоминает солнце, лучи которого расходятся от центра к ребрам грудной клетки, чтобы таким образом удержать ее. Спереди диафрагма выглядит, как купол, прикрепленный мышечными ремнями к ребрам изнутри.
При вдохе мышечные волокна диафрагмы сокращаются и сглаживают куполдиафрагмы, сдвигая центральную, самую высокую, часть вниз к брюшной полости. Это увеличивает объем легких и способствует прохождению в них воздуха через трахею, носовую и ротовую полости. Попадая в легкие, воздух идет к альвеолаут, где происходит обмен кислорода и двуокиси углерода. Кислород забирается гемоглобином в кровь, а красные кровяные тельца освобождаются от груза двуокиси углерода, отдавая его альвеолам, с тем, чтобы легкие его выдохнули. Выдох происходит путем простого расслабления мышц; при этом воздух выходит так, как если бы его стали выпускать из воздушного шарика.
Как любая другая мышца, диафрагма получает от нервной системы импульсы к сокращению или расслаблению. Нервы, которые подходят к диафрагме, называются левыми и правыми диафрагмальными нервами. Эти нервы спускаются по позвоночнику и потому проделывают достаточно долгий путь от шеи вниз к основанию грудной клетки. Диафрагмальные нервы могут быть повреждены при травме или болезни.
Частота дыхания
Частота дыхания контролируется дыхательным центром мозга—продолговатым мозгом — и регулируется скорее уровнем содержания в крови двуокиси углерода, чем кислорода. Мозг реагирует на увеличение содержания двуокиси углерода, происходящей, например, при физической нагрузке, и в соответствии с этим регулирует частоту дыхания. Дыхание становится глубже и чаще, поскольку вдыхается большее количество кислорода, стимулируя работу сердца, скорость течения крови увеличивается, двуокись углерода выводится. При завершении физических упражнений уровень содержания двуокиси углерода падает, дыхание становится нормальным.
Произвольные изменения в частоте дыхания происходят во время говорения, пения, приема пищи. Зевота, вздох, кашель и икота также вызывают изменения в дыхании. Долгие вдохи после коротких выдохов, происходящие при смехе и плаче, являются изменением в дыхании, которое вызывается эмоциональными стимулами.
Задержка дыхания намеренная (при плавании под водой) или непроизвольная (в результате нервного приступа также вызывает излияния в дыхательном процессе. Уровень содержания двуокиси углерода в крови падает при первых же глубоких вдохах; при продолжительной задержке дыхания мозг остается без стимуляции. Это может привести к потере сознания и смерти, например, в случае нахождения под водой, если человек тонет и не может выбраться на поверхность.
| Прохождение кислорода по организму |