Чем мы дышим и чем выдыхаем
Подписка на новости
Сколько времени вы проводите в социальных сетях?
ЗАЧЕМ МЫ ДЫШИМ
Дыхание — единственный способ получить необходимый для организма кислород, без которого нам никак не обойтись. Ведь если попробовать задержать дыхание, долго не дышать никак не получится. А всё потому, что организм будет настойчиво «требовать » очередную порцию кислорода.
Зачем нам кислород? Всё просто и сложно одновременно. Без кислорода невозможен обмен веществ. Наш головной мозг не сможет работать без постоянной кислородной подпитка, так как и все прочие внутренние органы.
Именно кислород участвует в расщеплению питательных веществ, способствует выделению энергии и снабжению каждой клетки организма. Дыхание еще называют газообменом, так как в организм попадает воздух, из которого забирается кислород, после этого остается углекислый газ, который необходимо вывести из организма.
КАК МЫ ДЫШИМ
Если задуматься, как мы дышим, обнаружится довольно своеобразный парадокс: дыхание — единственная функция нашего организма, которая подчиняется не только бессознательному управлению, но и может быть проконтролирована нами сознательно. В качестве примера сознательного управления дыханием могут служить различные дыхательные техники, практикуемые в йоге, например. Чтобы понять, какие органы задействованы придыхании, рассмотрим устройство дыхательной системы.
Через ноздри воздух попадает в полость носа, здесь он нагревается и очищается от пыли и мелких частиц, взвешенных в воздухе. Очищенный и нагретый в носовой полости воздух попадает в гортань. Она представляет собой полость, по обеим сторонам которой находятся голосовые связки. Трахея берет начало у нижней части полости гортани и представляет собой трубку, состоящую из хряща и мягкой ткани. В нижней части трахея разделяется на две трубки — бронхи.
Дальше — лёгкие. Они располагаются в грудной полости по обе стороны от сердца. Легкие и сердце защищены грудной клеткой (рёбрами и грудиной). Под лёгкими располагается диафрагма — куполообразная мышечная перегородка, отделяющая грудную полость от брюшной. Чтобы мы могли вдыхать, необходимо увеличить объем грудной клетки, для этого существуют так называемые дыхательные мышцы, расположенные между рёбрами.
Диафрагма опускается вниз, межреберные мышцы раздвигают ребра и воздух начинает поступать в дыхательную систему. При выдохе диафрагма поднимается вверх, ребра возвращаются в исходное положение и прижимают легкие, соответственно, воздух выталкивается.
По форме легкие напоминают конус, основание которого направлено вниз. Каждое легкое покрыто специальным «мешком » — плеврой. Она состоит из двух слоев, между которыми содержится небольшое количество жидкости. Внешний слой плевры прилегает к поверхности грудной клетки и диафрагме, а внутренний слой непосредственно к легким. Плевра защищает легкие и помогает дыхательным движениям.
КАК УСТРОЕНЫ ЛЁГКИЕ
Бронхи являются основой лёгких. Они разветвляются подобно дереву и составляют своеобразный «скелет » для мягких тканей легкого. Из-за своей формы и внешнего вида ответвления бронхов ещё называют «бронхиальным деревом».
Правое и левое легкое несколько отличаются по строению. Принято делить каждое легкое на доли. Правое состоит из трех долей, а левое из двух. Доли, в свою очередь, делятся на более мелкие дольки. Каждая из них не больше 25 миллиметров в длину и 15 миллиметров в ширину, по форме они напоминают пирамиду. В вершину пирамиды входит бронх, а внутри он делится на 18-20 бронхиол.
Стенки бронхиол состоят из маленьких мешочков – альвеол. Состоят они из соединительной ткани и волокон, способных растягиваться и сжиматься. В каждом легком взрослого человека насчитывается до 400 миллионов альвеол. Вдыхаемый воздух, пройдя воздухоносные пути, бронхи и бронхиолы, попадает в альвеолы. Там кислород попадает в кровь капилляров через стенки альвеол. Таким же образом углекислый газ возвращается в легкие и выводится из них при выдохе.
ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О ДЫХАНИИ
Если «раскатать » лёгкие, которые размером всего лишь с человеческую ладонь, они займут площадь ковра для борьбы дзюдо — примерно 200 кв. м., а объём лёгких — 5 литров. Вот только используется он далеко не полностью. Для дыхания нам достаточно 0,5 литра, 1,5 литра — это остаточный объем воздуха, а 3 литра образуют резервный объем воздуха.
В разном возрасты мы дышим по-разному: чем старше мы становимся, тем реже мы дышим. Подсчитано, что новорожденный вдыхает-выдыхает 35 раз в минуту, ребенок — 25 раз, подросток — 20 раз, а взрослому достаточно вдохнуть-выдохнуть 15 раз в минуту. Путём несложных арифметических расчётов мы получим средний дыхательный цикл на протяжении нашей жизни — 18 раз в минуту.
Мы делаем 1000 вдохов в час, 26 000 — за сутки, 9 миллионов — за один год. Мужчины и женщины делают неодинаковое количество вдохов-выдохов: мужчина — 670 миллионов, а женщина — 746 миллионов. Объем воздуха, который жизненно необходим за одну минуту — 8,5 литров, 500 литров в час, 12 000 литров в сутки, 4 миллиона литров в год. В течение жизни мужчина вдыхает 317 миллионов литров воздуха, а женщина — 352 миллиона литров.
За своими лёгкими, так же как и за всем организмом, нужно следить. Так что даже «лёгкий » кашель нельзя пускать на самотёк: последствия могут быть непредсказуемыми. Есть сомнения в благополучии дыхательной системы — сходите к врачу и регулярно делайте флюорографию, это поможет предупредить некоторые заболевания.
Войдите на сайт, чтобы оставлять комментарии
Как мы дышим
Когда мы дышим, мы выдыхаем из легких не весь воздух. Значительная его часть остается в альвеолах. Всякий раз при вдохе воздух, оставшийся в легких, смешивается со свежим и таким образом постоянно обновляется.
При вдохе увеличивается объем грудной полости. Со всех сторон она ограничена грудной клеткой, а снизу — парной мышечной перегородкой — диафрагмой, изогнутой наподобие свода. Во время каждого вдоха мышцы груди вздымают грудную клетку. Одновременно купола диафрагмы сокращаются, становятся более плоскими, и объем грудной полости увеличивается. При этом легкие — они очень эластичные — тоже расширяются. Снаружи легкие покрыты плеврой, состоящей из двух листков, между которыми находится плевральная полость с небольшим количеством жидкости. Плевра как бы прилепляет легкие к стенке грудной клетки, поэтому они расширяются вместе с ней. Кроме того, они раздуваются под давлением воздуха, поступающего в них по бронхиальному дереву. После этого грудные мышцы и диафрагма расслабляются, и тогда — под весом опускающейся грудной клетки — легкие снова сжимаются. Воздух, проникший в легкие при вдохе, выдыхается. Человек дышит 15 — 20 раз в минуту, вдыхая и выдыхая 5 л воздуха. Этот объем может увеличиться раз в десять, если дышать быстро и глубоко, например, совершая пробежку или поднимаясь по лестнице. Происходит это само собой благодаря дыхательному центру, расположенному в головном мозге. Этот, величиной с лесной орех, центр тотчас фиксирует, что содержание углекислого газа в крови увеличилось и, значит, клетки усиленно сжигают питательные вещества. Тогда он отдает команду дыхательным мышцам чаще и энергичнее сокращаться. Дыхательный центр не терпит непослушания. Если не верите, попробуйте пробежать что есть мочи по улице, сохраняя медленное и ровное дыхание.
Вдох, выдох
Каждое легкое содержит 350 миллионов альвеол
Когда мы вдыхаем воздух, объем грудной полости увеличивается, а когда делаем выдох — уменьшается. Легкие вторят зтим движениям. Они раздуваются потому, что снаружи их обволакивает плевра, прилепляющая их к стенке грудной клетки и к диафрагме, а также под давлением воздуха, поступающего в них по бронхиальному дереву.
Ограничения доступа к интернету
Бесплатная программа для ограничения доступа к интернету. Лучше не найдёте.
Физика города: чем мы дышим и опасно ли наше дыхание для окружающих
Иллюстрация: Ольга Денисова
Ежеминутно мы делаем около 14 вдохов. Это порядка 840 вдохов в час и 20 160 вдохов сутки. Но что же именно вдыхает человек, и может ли он навредит своим дыханием другим? Об этом мы спросили младшего научного сотрудника Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Анну Сильченко.
В альвеолах легких происходит газообмен: кислород из воздуха растворяется в крови, а углекислый газ, наоборот, выделяется наружу. В итоге в выдыхаемом воздухе содержится примерно 16-17% кислорода и 4% углекислого газа, а также повышается концентрация водяных паров. В проветриваемых помещениях дыхание других людей не представляет для нас опасности.
Другое дело – если вы оказались заперты в подводной лодке со сломанной системой жизнеобеспечения. В таком случае дыхание экипажа будет приводить к постепенному увеличению концентрации углекислого газа. Если воздух на 2-4% состоит из углекислого газа, человек начинает чувствовать сонливость и слабость. Опасной считается концентрация около 7-10%, при которых развиваются удушье, головная боль, происходит потеря сознания. Смертельной считается концентрация 30-35%.
А.В.Сильченко, младший научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, преподаватель образовательного центра для школьников «Improvement». В образовательном центре ведет группы по физике и математике.
Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему небоскребы не падают? Чем отличается кровь горожанина от крови жителя деревни? Выше какого этажа не стоит жить и почему?
Мы предложили ученым дать ответы на наши вопросы и разъяснить, чем опасно обилие городского освещения, как наше дыхание может навредить окружающим и из-за чего люди болеют зимой. Так появился проект «Физика города». Новые вопросы и новые ответы ищите на нашем сайте по понедельникам и четвергам.
Чем мы дышим и чем выдыхаем
За все время существования человечества состав земной атмосферы практически не менялся. Наши предки дышали воздухом, который на 78 % состоял из азота и на 21 % – из кислорода. Еще один процент – аргон и углекислый газ. Остальные газы составляли лишь 0,0004 %.
Научно-технический прогресс, помимо удобств и комфорта, подарил человечеству разнообразные аллергические заболевания. Медики считают, что во многих случаях аллергия – это реакция организма на незнакомые вещества. Действительно, откуда знать иммунной системе человека, которая закладывалась еще до Великого потопа, о появлении в ХХ веке, например, бенз(а)пирена, присутствующего в выхлопах автомобиля, или стирола, который лежит в основе АБС-пластика?
С каждым годом количество загрязнителей растет, в воздухе появляются новые опасные и токсичные химические вещества, меняющие состав атмосферы в крупных мегаполисах. Сейчас на нашей планете практически не осталось мест, где бы в воздухе не было отравляющих веществ. Даже во льдах Антарктиды ученые обнаружили различные антропогенные загрязнители, а ведь там нет никаких промышленных производств.
Сегодня состав воздуха качественно не отличается от того, чем дышали наши предки, однако в нем появились «добавки», которые значительно осложняют нашу жизнь. Условно их можно разделить на несколько групп.
Воздух: чем мы дышим?
Атмосферный воздух у поверхности Земли в норме состоит из азота (78,09%), кислорода (20,95%), углекислоты (0,03–0,04%). Остальные газы вместе занимают по объему менее 1%, к ним относятся аргон, ксенон, неон, гелий, водород, радон и другие. Однако выбросы промышленных предприятий и транспорта нарушают это соотношение компонентов. Только в Москве в воздух выбрасывается от 1 до 1,2 млн тонн вредных химических веществ в год, то есть 100–150 кг на каждого из 12 миллионов жителей Москвы. Стоит задуматься, чем мы дышим, и что может помочь нам противостоять этой «газовой атаке».
Кратчайший путь
Легкие человека имеют поверхность до 100 м2, что в 50 раз превышает площадь кожных покровов. В них воздух непосредственно контактирует с кровью, в которой растворяются почти все входящие в него вещества. Из легких, минуя детоксикационный орган – печень, они действуют на организм в 80–100 раз сильнее, чем через желудочно-кишечный тракт при проглатывании.
Воздух, которым мы дышим, загрязняют порядка 280 токсичных соединений. Это соли тяжелых металлов (Cu, Cd, Pb, Mn, Ni, Zn), оксиды азота и углерода, аммиак, сернистый газ и др. В безветренную погоду все эти вредные соединения оседают и создают у земли плотный слой – смог. Под влиянием ультрафиолетовых лучей в жаркий период вредоносные газовые смеси преобразуются в более вредные вещества – фотооксиданты. Ежедневно человек вдыхает до 20 тыс. л воздуха. И за месяц в крупном городе может набрать токсическую дозу. В результате снижается иммунитет, возникают респираторные и неврологические заболевания. Особенно страдают от этого дети.
Принимаем меры
1. Защитить организм от проникновения тяжелых металлов в клетки поможет чай из календулы, ромашки, облепихи и шиповника.
2. Для выведения токсических вещества успешно используются некоторые растения, например, кориандр (кинза). По мнению экспертов, необходимо съедать как минимум 5 г этого растения в сутки (примерно 1 ч. л.).
3. Способностью связывать и выводить тяжелые металлы также обладают чеснок, семена кунжута, женьшень и многие другие продукты растительного происхождения. Эффективен также яблочный сок, в котором много пектинов – природных адсорбентов.
Город без кислорода
Жители мегаполиса постоянно испытывают нехватку кислорода из-за промышленных выбросов и загрязнений. Так, при сжигании 1 кг угля или дров расходуется более 2 кг кислорода. Один автомобиль за 2 часа работы поглощает столько кислорода, сколько дерево выделяет за 2 года.
Концентрация кислорода в воздухе составляет зачастую всего 15–18%, тогда как норма – порядка 20%. На первый взгляд, это небольшая разница – всего-то 3–5%, но для нашего организма она довольно ощутима. Уровень кислорода в воздухе 10% и ниже смертелен для человека. К сожалению, достаточное количество кислорода в природных условиях есть лишь в городских парках (20,8%), загородных лесах (21,6%) и на берегах морей и океанов (21,9%). Ситуация усугубляется тем, что каждые 10 лет площадь легких уменьшается на 5%.
Кислород повышает умственную способность, устойчивость организма к стрессам, стимулирует согласованную работу внутренних органов, повышает иммунитет, способствует снижению веса, нормализуется сон. Ученые подсчитали, что если бы в атмосфере Земли было в 2 раза больше кислорода, то мы могли бы бежать сотни километров, не уставая.
Кислород составляет 90% массы молекулы воды. Организм же содержит 65–75% воды. Головной мозг составляет 2% от общей массы тела и потребляет 20% кислорода, поступающего в организм. Без кислорода клетки не растут и умирают.
Принимаем меры
1. Для адекватного насыщения организма кислородом необходимо ежедневно не менее одного часа гулять в лесу. В течение одного года обычное дерево вырабатывает объем кислорода, необходимый для семьи из 4 человек на протяжении такого же периода.
2. Чтобы восполнить дефицит кислорода в организме, врачи рекомендуют пить подсоленную и минеральную щелочную воду, молочнокислые напитки (обезжиренное молоко, молочную сыворотку), соки.
3. Помогают избавиться от гипоксии кислородные коктейли. По влиянию на организм небольшая порция коктейля равнозначна полноценной лесной прогулке.
4. Кислородотерапия – это методика лечения, основанная на дыхании газовой смесью с повышенной (по отношению к содержанию кислорода в воздухе) концентрацией кислорода.
Домашняя западня
По оценкам экспертов ВОЗ, городской житель проводит в помещении около 80% своего времени. Ученые обнаружили, что воздух в комнатах в 4–6 раз грязнее наружного и в 8–10 раз токсичнее. Это формальдегид и фенол из мебели, некоторых видов синтетических тканей, ковровых покрытий, вредные вещества из строительных материалов (например, карбомид из цемента может выделять аммиак), пыль, шерсть домашних животных и т. д. В то же время в городских помещениях кислорода значительно меньше, что приводит к возникновению у людей кислородной недостаточности (гипоксии).
Газовая плита также может негативно повлиять на атмосферу в доме. Воздух газифицированных зданий в сравнении с наружным воздухом содержит в 2,5 раза больше вредных окислов азота, в 50 раз больше серосодержащих веществ, фенола – на 30–40%, окислов углерода – на 50–60%.
Но главный бич помещений – углекислый газ, основным источником которого является человек. Мы выдыхаем от 18 до 25 л этого газа в час. Последние исследования зарубежных ученых показали, что углекислый газа негативно влияет на организм человека даже в низких концентрациях. В жилых помещениях углекислого газа не должно быть более 0,1%. В комнате при концентрации углекислого газа 3–4% человек задыхается, появляются головная боль, шум в ушах, замедляется пульс. Тем не менее в небольшом количестве (0,03–0,04%) углекислый газ необходим для поддержания физиологических процессов.
Принимаем меры
1. Очень важно, чтобы воздух в помещении был «легким», т. е. ионизированным. При снижении количества аэроионов кислород хуже усваивается эритроцитами крови, возможна гипоксия. В воздухе городов содержится всего 50–100 легких ионов в 1 см³, а тяжелых (незаряженных) – десятки тысяч. В горах самая высокая ионизация воздуха – 800–1000 в 1 см³ и более.
2. Согласно исследованию, проведенному космическим агентством США, некоторые домашние растения действуют как эффективные биофильтры. В борьбе с формальдегидами помогают хлорофитум, папоротник нефролепис. Ксилол и толуол, которые выделяются, например, лаками, нейтрализует фикус Бенджамина. С аммиачными соединениями может справиться азалия. Выделяют много кислорода и поглощают вредные вещества сансевьера, филодендрон, плющ, диффенбахия.
3. Не следует забывать про регулярное проветривание. Особенно это важно в спальне, где люди проводят треть своей жизни.
Опасности на дороге
Автотранспорт поставляет львиную долю загрязняющих воздух веществ: для Москвы – это порядка 93%, для Петербурга – 71%. В Москве числится почти 4 миллиона автомашин, и с каждым годом их количество растет. К 2015 году, как полагают специалисты, автопарк Москвы составит более 5 миллионов автомобилей. За месяц средний легковой автомобиль сжигает столько кислорода, сколько за год выделяет 1 га леса, при этом выбрасывает ежегодно примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и порядка 200 кг различных углеводородов.
Принимаем меры
1. Молочные ферменты и кислоты выводят продукты распада угарного газа. При нормальной переносимости в день можно выпивать до литра молока.
2. Для нейтрализации действия угарного газа рекомендуется есть как можно больше фруктов: зеленые яблоки, грейпфруты, а также мед и грецкие орехи.
Интересные факты
Приятное с полезным
Немецкие ученые выяснили, что сексуальное возбуждение активизирует работу сердечно-сосудистой системы и увеличивает приток крови. В результате ткани лучше насыщаются кислородом и риск инфаркта или инсульта уменьшается на 50%.
Чем дышит метро
Ученые из Karolinska Institute в Швеции пришли к выводу, что от вдыхания микроскопических частиц угля, асфальта, железа и других загрязняющих элементов, находящихся в воздухе стокгольмского метрополитена, каждый год умирает более 5 тысяч шведов. Эти частицы оказывают на ДНК человека более сильное разрушительное воздействие, нежели частицы, содержащиеся в автомобильных выхлопах и образованные в результате сжигания древесного топлива.
Небо над Москвой
По данным наблюдений Росгидромета, в 2011 году степень загрязнения атмосферного воздуха в городах Московского региона оценивалась как: очень высокая – в Москве, высокая – в Серпухове, повышенная – в Воскресенске, Клину, Коломне, Мытищах, Подольске и Электростали, низкая – в Дзержинском, Щелково и Приокско-Террасном биосферном заповеднике.