ГДЗ: Параграф § 34 / Биология 10 класс

Дыхание и его значение

Дыхание – это комплексный физиологический процесс, включающий поступление кислорода (\( \text{O}_2 \)), его использование для биологического окисления органических веществ и выведение углекислого газа (\( \text{CO}_2 \)) и других метаболитов. Его главная роль состоит в обеспечении организма энергией, необходимой для поддержания всех жизненных процессов (рост, движение, синтез веществ и т. д.).

Газообмен у растений

• У водных растений (например, кувшинка), кислород, растворенный в воде, поступает через всю поверхность тела посредством диффузии.
• У наземных растений, газообмен происходит с атмосферным кислородом. Воздух поступает через устьица в листьях, через кожицу молодых корней, а также трещины в коре. Кислород, образованный при фотосинтезе в межклетниках, также используется для дыхания, особенно ночью, когда устьица закрыты.

Дыхание беспозвоночных

• Одноклеточные и простейшие (а также многие беспозвоночные): Дыхание происходит через плазматическую мембрану путем диффузии.
• Водные членистоногие (рак): Используют жабры – выросты покровов с сетью кровеносных сосудов.
• Наземные насекомые (майский жук): Дышат через систему трахей – хитиновых трубочек, доставляющих кислород непосредственно к тканям.
• Кишечнополостные и черви: Газообмен осуществляется через кожные покровы путем диффузии.

Эволюция дыхательной системы позвоночных

• Рыбы (водные): Жабры – эффективный орган для извлечения \( \text{O}_2 \) из воды.
• Земноводные (амфибии): Появляются легкие (простые мешки) и сохраняется кожное дыхание для компенсации малой дыхательной поверхности легких. Пример: лягушка.
• Пресмыкающиеся (рептилии): Развиваются более сложные легкие (ячеистые), что увеличивает площадь газообмена и снижает роль кожного дыхания. Пример: черепаха.
• Птицы: Легкие сложного строения и воздушные мешки, обеспечивающие двойное дыхание, что крайне эффективно для полета. Пример: голубь.
• Млекопитающие: Наиболее развитые легкие с альвеолярным строением, что обеспечивает максимальную дыхательную поверхность. Пример: собака, человек.

Дыхательная система человека

Дыхательная система состоит из воздухоносных путей и легких.

• Воздухоносные пути (носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи):
  • Функция: Проведение воздуха, его очистка от пыли, согревание, увлажнение, распознавание запахов (в носовой полости) и голосообразование (в гортани).
• Легкие:
  • Функция: Осуществление газообмена (внешнее дыхание) между воздухом и кровью в альвеолах.

Внешнее дыхание и его механизм

Внешнее дыхание – это процесс газообмена между организмом и окружающей средой, включающий поступление воздуха в легкие (вдох) и его удаление (выдох).

• Вдох (активный процесс): Сокращение диафрагмы (опускается) и межреберных мышц (поднимают ребра) увеличивает объем грудной клетки. Это создает отрицательное давление в плевральной полости, и атмосферный воздух засасывается в легкие.
• Выдох (пассивный процесс в покое): Расслабление диафрагмы и межреберных мышц уменьшает объем грудной клетки, давление в легких повышается, и воздух выходит наружу.
• Регуляция: Смена вдоха и выдоха, или ритмичность дыхания, контролируется дыхательным центром, расположенным в продолговатом мозге, который возбуждается углекислым газом.

Жизненная ёмкость легких (ЖЕЛ)

• ЖЕЛ – это максимальное количество воздуха, которое человек способен выдохнуть после самого глубокого вдоха.
• Состав: ЖЕЛ является суммой трех легочных объемов: дыхательного объема (\( \text{V}_д \)), резервного объема вдоха (\( \text{V}_{\text{р.в.}} \)) и резервного объема выдоха (\( \text{V}_{\text{р.выд.}} \)). Формула: \( \text{ЖЕЛ} = \text{V}_д + \text{V}_{\text{р.в.}} + \text{V}_{\text{р.выд.}} \).
• Факторы, влияющие на ЖЕЛ: Развитие легких, тренированность дыхательной мускулатуры (у спортсменов она выше), возраст, пол и общее состояние здоровья.

Измерение ЖЕЛ и определяющие факторы

Для определения жизненной ёмкости легких (ЖЕЛ) необходимо выполнить максимально глубокий вдох, а затем медленно и максимально выдохнуть воздух в трубку спирометра. Прибор автоматически измеряет выдохнутый объем.

ЖЕЛ в среднем составляет около \( 3500 \text{ } \text{см}^3 \) (у тренированных людей может быть выше).

Факторы, определяющие величину ЖЕЛ:

• Физическое развитие легких: Объем легочной ткани.
• Состояние и тренированность дыхательной мускулатуры: Сила диафрагмы и межреберных мышц, которые определяют глубину вдоха и выдоха.
• Пол и возраст: Как правило, у мужчин ЖЕЛ выше, чем у женщин; с возрастом ЖЕЛ может снижаться.
• Уровень тренированности: У спортсменов, особенно занимающихся видами спорта, требующими выносливости (плавание, бег), ЖЕЛ значительно выше.