Газообмен у млекопитающих. Внутригрудное и внутрилегочное давление, их значение при дыхании. Жизненная емкость легких.

В газообмене млекопитающих основная роль принадлежит легким, но в нем участвует слизистая поверхность дыхательных путей и частично кожа; через последнюю поступает всего 1% потребляемого кислорода.

Носовая полость разделяется на преддверие, дыхательный и обонятельный отделы. Функция преддверия- улавливание относительно крупных частиц (пыли), проникающих с воздухом. Преддверие более развито у обитателей степных и пустынных районов, где запыленность воздуха особенно велика. Мелкие пылевые частицы улавливаются в дыхательном отделе носовой полости, выстланном слизистой оболочкой с мерцательным эпителием, снабженным обильными кровеносными капиллярами; здесь происходит не только дальнейшая очистка воздуха от механических примесей, но и его обеззараживание с помощью слизи, содержащей активные бактерицидные вещества; одновременно воздух, проходя между складками носовой раковины, увлажняется и согревается протекающей по капиллярам кровью и отдает ей часть кислорода. Обонятельный отдел представляет расширение с вдающимися в него выростами боковых стенок - образуется лабиринт полостей, выстланных обонятельным эпителием.

Пройдя через хоаны в глотку, воздух попадает в гортань. В основании гортани лежит кольцеобразный перстневидный хрящ, характерный для всех наземных позвоночных. Переднюю и боковые стенки гортани образует имеющийся только у млекопитающих щитовидный хрящ. Черпаловидные хрящи расположены по бокам спинной стороны гортани. К переднему краю щитовидного хряща примыкает тонкий надгортанник, прикрывающий вход в гортань при прохождений пищи через глотку.

Голосовые связки - парные складки слизистой оболочки, расположенные между щитовидным и черпаловидными хрящами. Голоса большинства млекопитающих ограничены преимущественно низкочастотным диапазоном, что, однако, не уменьшает возможность передачи емкой и сложной информации.

К гортани прилегает трахея, которую поддерживают хрящевые кольца. Трахея разделяется на два бронха, отличающихся от нее лишь меньшим диаметром; достигнув легких, они делятся на все более мелкие трубочки, образуя бронхиальное древо. Самые мелкие трубочки - бронхиоли - открываются в расширения, выстланные дыхательным эпителием, - пузырьки- альвеолы размером 25- 400 мкм, в стенках которых ветвятся многочисленные капилляры. Такая структура легких увеличивает их дыхательную поверхность, которая в 50-100 раз превышает поверхность тела. Относительная величина поверхности, через которую в легких происходит газообмен, больше у животных с высокой активностью и подвижностью: число альвеол в легких у хищных 100-150 млн., а у ленивца 2 млн., дыхательная поверхность (см2 на 1 г массы тела) 28,0 у хищных и 6,2 у ленивцев.

Относительное увеличение легких наблюдается у высокогорных и водных млекопитающих. У китов существует кольцеобразная мускулатура, запирающая входы в альвеолы и позволяющая задерживать в них воздух даже на больших глубинах.

Механизм дыхания млекопитающих двойной. При так называемом реберном -дыхании с помощью межреберной мускулатуры изменяется объем грудной клетки; при диафрагмальном-тот же объем меняется при опускании и подъеме мускульной грудобрюшной преграды-диафрагмы. В разном сочетании оба механизма функционируют у всех млекопитающих; у хищников преобладает первый механизм, у копытных- второй. Число дыханий у мелких животных с более высоким уровнем метаболизма выше по сравнению с крупными: у лошади оно равно 8-16, у крысы 100-150, у мыши 200 в минуту. При движении частота дыхания возрастает. Дыхание участвует и в терморегуляции. Частое, но неглубокое дыхание хищников (полипное) увеличивает испарение с поверхности верхних дыхательных путей, способствуя отдаче тепла. Учащение глубокого дыхания, усиливая газообмен в легких, увеличивает теплопродукцию организма при низких температурах.

Лёгкие человека

Лёгкие человека вмещают около 5 литров воздуха. Объём выдыхаемого воздуха в среднем равен 450 мл; объём максимального вдоха составляет около 3,5 л. Треть объёма воздуха при вдохе остаётся в воздухоносных путях, не попадая в лёгкие, а при выдохе выводится из организма. Содержание кислорода в выдыхаемом воздухе составляет 16,4 % (против 21 % в атмосферном воздухе); в лёгких же кислорода ещё меньше – всего 13,8 %. Зато концентрация углекислого газа там в сотню раз больше, чем в атмосфере.

Регуляция дыхания осуществляется как непроизвольно (через дыхательный центр продолговатого мозга), так и под влиянием импульсов головного мозга. В первом случае важнейшим регуляционным фактором является содержание CO2 в крови.

При недостаточной насыщенности воздуха кислородом (например, высоко в горах) начинается гипоксия, проявляющаяся в недомогании и чувстве сильной усталости. Со временем дыхательная система может приспособиться к небольшому содержанию кислорода – в таких случаях говорят, что организм акклиматизировался в новых условиях.

Млекопитающие, способные долгое время оставаться под водой (киты, тюлени), при нырянии рефлекторно уменьшают частоту сердечных сокращений, их кровеносные каналы сужаются, и кровью снабжаются только самые важные для жизни органы. Первый вдох после выныривания служит сигналом для увеличения частоты сердечных сокращений.

Внутриплевральное давление, или давление в герметично замкнутой плевральной полости между висцеральными и париетальными листками плевры, в норме является отрицательным относительно атмосферного. При открытых верхних дыхательных путях давление во всех отделах легких равно атмосферному. Перенос атмосферного воздуха в легкие происходит при появлении разницы давлений между внешней средой и альвеолами легких. При каждом вдохе объем легких увеличивается, давление заключенного в них воздуха, или внутрилегочное давление, становится ниже атмосферного, и воздух засасывается в легкие. При выдохе объем легких уменьшается, внутрилегочное давление повышается и воздух выталкивается из легких в атмосферу. Внутриплевральное давление обусловлено эластической тягой легких или стремлением легких уменьшить свой объем. Общая емкость легких (ОЕЛ) - объем воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха - все четыре объема; Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) включает в себя дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха. ЖЕЛ - это объем воздуха, выдохнутого из легких после максимального вдоха при максимальном выдохе. ЖЕЛ = ОЕЛ - остаточный объем легких. ЖЕЛ составляет у мужчин 3,5 - 5,0 л, у женщин - 3,0-4,0л; Емкость вдоха (Ед.) равна сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха, составляет в среднем 2,0 - 2,5 л; Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) - объем воздуха в легких после спокойного выдоха. В легких при спокойном вдохе и выдохе постоянно содержится примерно 2500 мл воздуха, заполняющего альвеолы и нижние дыхательные пути. Благодаря этому газовый состав альвеолярного воздуха сохраняется на постоянном уровне.

8.Транспорт веществ у растений. Механизм помещения и передвижения воды и мин. солей по растению. Транспирация. Транспорт орг в-в. этапа транспорта неорг соединений изо-ды: 1) из почвы в сосуды корня радиальный, 2) передвижение по сосудам к листьям дальний (по ксилеме), 3) выход из сосудов в цитоплазму паренхимных клеток -ближний (живыми клетками корня).3 типа транспорта: внутреклеточный, внутриорганный и междуорганный. Различают пассивный (независимо от клеточного метаболизма) и активный (с затратами энергии) транспорт. Поступление воды в растения осуществляется 2 видами: верхнего и нижнего водного потока. Верхний транспирация листьев, ее присасывающая сила, нижнее корневое давление (активный транспорт). Поглощение воды целым растением идет интенсивнее, чем корнем. Минер питание осуществляется из почвы корнем в 2 этапа:1 Поступление ионов в свободное пространство. Ионы поступают свободной диффузией из почвен р-ра за счет разницы концентрации от большей к меньшей, 2) поступление в протопласт клетки. Все пит в-ва нах-ся в почве в 4 формах: 1)процные фиксирующие недоступные; 2)адсорбированные на поверхность почв, 3)растворенные в почвенной воде, 4) труднорастворимые неорган соли. 3 этапа транспорта орг соединений: внутриклеточный (выход ассимиляторов из хлоропласта),2) межклеточный ближний (от клетки к клетке, флоэме), 3) дальний- флоэмный(передвижение орг в-в по флоэме).

Транспирация – процесс испарения воды, кот идет с затратой энергии. Значение: необх для терморегуляции, созд-т непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, передвижение мин и частично орг в-ва, влияет на пр-с фотосинтеза. Идет через кутикулу и устьица. Устичная транспирация: 1) переход воды из клеточных стенок в межклетники, 2) выход паров воды из межклетников через устьица, 3) диффузия паров воды с пов-ти листа. Движ-е устьиц регулируется внешними и внутренними факторами. Движение устьиц и транспирация имеет свой суточный ход: а) уситьица ночью закрыты всегда. Утром откр-ся, а затем ведут себя от условий среды (злаки), б) устьица ночью открыты всегда, а днем в завис от условий, в) устьца утром открыты, а днем взавис-ти от условий, ночью в завис от того, что было днем. Ночью транспирация минимальная, максимум в полдень(зависит от солнечной радиации).