人体的生命活动需要不断消耗能量,这些能量是体内营养物质氧化所释放的。氧化营养物质需要用氧,氧来自人体外,氧化后产生并向外界排放二氧化碳。这就是呼吸。呼吸由呼吸系统来完成。呼吸系统分呼吸道和肺两部分。
呼吸道由鼻、咽、喉、气管和支气管组成。是气体进出肺的通道。下面我们逐一介绍各个呼吸器官及其功能。
气体出入的大门——鼻与咽、喉等
借助镜子我们可以观察一下自己的鼻子,鼻腔前部覆盖着皮肤,上面长着鼻毛,其余部分覆盖着黏膜,其中有丰富的血管。鼻腔是空气进入呼吸道的第一道大门,鼻毛、鼻黏膜就好比看门人,肮脏的、不利于人体健康的东西,像灰尘、细菌,都是它们阻挡的对象,鼻毛组成树林,以身躯阻挡灰尘和细菌。仍有一些微粒和细菌会穿过鼻毛“树林”,它们将会遇到鼻黏膜。鼻黏膜能分泌黏液,能把落到上面的微粒、细菌粘住。而且黏膜中丰富的血管,能温暖吸入的空气,毛细血管网中会有源源不断的暖和的血液流过,将把热量传递给冷空气。
根据测定,温度会上升到28℃,可见鼻子对空气的加温作用是十分明显的。此外,鼻腔黏膜还能湿润吸入鼻腔的干燥空气。秋冬季节空气往往很干燥,而肺很娇嫩,要求吸入空气湿润,鼻腔黏膜分泌黏液就能起到这种作用。由以上可知,体外干燥而寒冷的空气进入鼻腔后,便逐渐变得温暖,湿润和清洁,从而减少了对呼吸道和肺的不良刺激。因此,用鼻呼吸比用口呼吸要好。同学们尤其在跑步中需要大量呼吸时,可要注意尽量闭住口用鼻呼吸呀!
那么,鼻毛阻挡微粒,鼻腔黏膜吸附微粒、细菌,时间久了,会不会积累大量微粒、细菌堵塞鼻腔?不必担心,鼻腔有不断除旧迎新的本领。鼻腔中生着许多非常微小的纤毛,小到只有用显微镜下才能看见,这些纤毛会不断地将已沾脏的黏液流推向喉咙。还有一部分被弄脏的黏液会形成鼻涕排出鼻孔。鼻腔又分泌新的黏液,新生黏膜取代黏膜,又恢复了洁净状态。
咽是一个前后略扁的漏斗形管道,从上至下,分为鼻咽、口咽和喉咽。鼻咽紧接着鼻腔后部,它下前方有软腭。软腭能活动,吞咽食物时软腭上卷盖住鼻腔,防止食物误入鼻腔。软腭正中有像“小舌头”的悬壅垂。对着口腔的咽腔部位称口咽,口咽处有一对扁桃体。紧靠喉部的咽腔称喉咽,喉咽部有一块会厌软骨,它的作用是防止吃饭时食物误入气管。
咽的下部向前上方通喉,向下与食道相连,是空气与食物的共同通道。
喉上接咽,下接气管。它由软骨作为支架,内部衬有黏膜。喉腔中部侧壁左右各有一条声带。喉不仅是呼吸管道,也是发音器官。两条声带间的空隙叫声门,说话时,声带拉紧,声门缩小,呼出的气流冲击声带,引起声带振动而发出声音。男子的声带长而宽,所以音调较低沉。女子的声带短而狭窄,所以发出的音调较高。
喉下面是气管。气管长约11~13厘米,它是圆筒形的管道,上端接喉的下方,下端在胸腔分成左、右支气管。气管与支气管都有“C”字形的软骨作支架,使管腔敞开,气流能通畅。
支气管分别伸入肺脏后仍不断分支,像一棵树的树枝,由粗到细,依次分出许多小支,分别叫做细支气管、终末支气管,它们都是气体通过的通道。气管与支气管管壁内黏膜的表面有纤毛,黏膜能分泌黏液,润滑黏膛,并能粘住吸入空气中的灰尘和细菌。纤毛不停地向喉头摆动,把粘有灰尘和细菌的黏液逐渐推向喉头,最后咳出体外,就是痰。从痰的形成可以看出,痰里带有大量细菌,尤其患病的人痰中带着大量病菌。所以不要随地吐痰。
气体交换站——肺
前面所讲的都是呼吸系统中的呼吸道部分,它们是空气进出的通道,只负责把空气引入人体内,但并不承担气体向呼吸系统外的其他组织转移以及收集来自其他器官组织的气体的工作。后者是由专门的呼吸器官——肺来完成的。
肺是最重要的呼吸器官。位于胸腔内,左右各一部分。呈半圆锥形。左肺分为两叶,右肺分为三叶。
前面在介绍气管与支气管时讲过,左、右支气管在肺内形成树枝的分枝,分枝越分越细,形成细支气管,终末支气管。往下再分又可分为呼吸支气管、肺泡管、肺泡囊和肺泡。
这样,肺的结构就像一棵密密匝匝的树,树枝由粗到细,不断分枝,在分枝上又分出更细的树枝,在最细的枝条上还结着许多“小果子”——肺泡。
肺泡是进行气体交换的主要场所。
这里所说的气体交换是指什么呢?我们知道,血管是氧气、二氧化碳等气体在人体内输送的管道,而氧气进入呼吸道之后还只是在呼吸系统内部流动,它只有通过一定方式进入血才能再转往其他组织器官。肺泡就是气体在呼吸系统与循环系统之间交换的场所。
肺泡由一层薄的上皮细胞构成,肺泡外面缠绕着毛细血管网和弹性纤维。毛细血管网与肺泡上皮紧紧贴在一起,有利于二者之间进行气体交换。弹性纤维使肺泡具有良好的弹性,当吸气时肺由于内部气压增大而被动扩张,呼气时,由于弹性纤维的弹性回缩,使肺泡缩小,排出气体。
据估计,成人的肺泡总数约有7.5亿个,简直是天文数字!
如此众多的肺泡,肺泡壁很薄。肺泡与毛细血管缠绕在一起,这些结构上的特点适于进行气体交换,保证了肺泡和毛细血管里血液之间能进行气体交换。
呼吸运动与气体交换
前面我们为大家介绍了呼吸道、呼吸器官的结构与功能。下面我们谈一谈这些器官组合在一起,进行了哪些活动来实现气体输入输出的。
呼吸系统的主要工作是进行呼吸运动和气体交换两项。
胸廓有节律的扩大和缩小称为呼吸运动。可见呼吸运动是以胸廓的变化为特征描述的,但它的真正意义并不在于胸廓的变化本身,而在于胸廓的变化很好地配合了气体出入肺部这个功能。所以胸廓这个原属于运动系统的部分的变化反而被称为呼吸运动。
呼吸运动包括吸气和呼气两个过程。吸气时,肋间外肌收缩,带动肋骨和胸骨向上向外移动,胸廓的前后经和左右经增大,同时膈肌收缩,它的顶部下降,胸廓的上下经也增大。这时整个胸廓的容积扩大,肺也随着扩张。简单说,吸气时,胸廓扩大,肺部扩张。
这种胸廓的扩张对呼吸起到怎样的帮助呢?原来,扩张时肺容积增大,肺里的气压下降,变得低于外界的大气压力,气体总是遵循着从高气压区向低气压区流动的规律,于是外界的气体就进入了肺泡,胸廓的扩张就帮助完成了吸气。
与此相反,肋间外肌和膈肌舒张,肋骨下降,膈肌顶部回升,胸廓容积变小,肺中的肺泡周围包绕着弹性纤维,使肺泡回缩,于是肺的容积变小,肺里的气压升高,这样,肺泡中的一部分气体又将从高气压的肺泡中排到低气压的体外,于是完成了呼气。
在平静呼吸时,吸气运动是我们借助肌肉运动主动进行的,而呼气运动是靠肌肉舒张和重力惯性等被动进行。吸气是靠呼吸肌(前面提到的肋间外肌和膈肌)的收缩引起的,而呼气的完成是由呼吸肌“放松”和胸廓自身的重力作用恢复到原来位置造成的。
做深呼吸时则与上面讲的有所不同的除了有上述呼吸肌收缩外,还有其他的呼吸肌,像肋间内肌参与。有了这些力量的加盟,胸廓容积大小更大,肺的容积和肺的通气量也就更大了。
一呼一吸为一次呼吸运动。每分钟作呼吸运动的次数是为呼吸运动的频率,这个频率随年龄和性别而不同。平静状态下的成人的呼吸频率约为每分钟16~18次,儿童的则约为每分钟20次。一般情况下女性的呼吸频率比男性多1~2次。劳动或运动时,呼吸的频率与深度比平静时相应增加。
同学们每次去体检时都有一个项目叫肺活量测量。肺活量就是尽力呼气后再尽力将气所能呼出的气体量。测量时,同学们先深深吸口气,再对准一个吹嘴向叫做肺量计的仪器内用力吹气,直到不能再呼出气体为止。这时肺量计所标志出的容量数即为肺活量。肺活量反映的是肺在一次呼吸运动中最大的通气能力。