Атмосферный воздух представляет собой физическую смесь азота, кислорода, углекислого газа (двуокиси углерода), аргона и других инертных газов. В сухом атмосферном воздухе содержатся: кислорода - 20,95%, азота - 78,09%, углекислого газа - 0,03%. В небольших количествах представлены аргон, гелий, неон, криптон, водород, ксенон и др. Кроме постоянных составных частей, в воздухе находятся некоторые примеси природного происхождения, а также загрязнения, вносимые в атмосферу за счет производственной деятельности человека.
Составные части воздушной среды по-разному воздействуют на организм животных.
Азот является наибольшей составной частью атмосферного воздуха, принадлежит к инертным газам, он не поддерживает дыхание и горение. В природе идет непрерывный процесс круговорота азота, в результате которого азот атмосферы превращается в органические соединения, а при разложении их он восстанавливается и вновь поступает в атмосферу и снова связывается с биологическими объектами. Азот для растений служит источником питания.
Атмосферный азот, кроме того, является разбавителем кислорода, дыхание чистым кислородом приводит к необратимым изменениям в организме.
Кислород - важнейший для жизни газ воздуха, так как он необходим для дыхания. Попадая в легкие, кислород поглощается кровью и разносится ею по всему организму - он поступает во все ее клетки и расходуется там на окисление питательных веществ, образуя углекислый газ и воду. Все химические процессы в животном организме, связанные с образованием различных веществ, с работой мышц и органов, с выделением тепла, происходят только при наличии кислорода.
Кислород в чистом виде обладает токсическим воздействием, что связывают с окислением ферментов.
Животные потребляют в среднем следующее количество кислорода (мл/кг массы): лошадь в состоянии покоя - 253, во время работы - 1780, корова - 328, овца - 343, свинья - 392, курица - 980. Количество потребляемого кислорода зависит также от возраста, пола и физиологического состояния организма. Содержание кислорода в воздухе закрытых помещений для животных при недостаточном обмене воздуха - вентиляции может снижаться, что при длительном воздействии сказывается на их здоровье и продуктивности. Наиболее чувствительны к этому птицы.
Углекислый газ (двуокись углерода, СО 2) играет большую роль в жизнедеятельности животных и человека, так как является физиологическим возбудителем дыхательного центра. Снижение концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе не представляет существенной опасности для организма, так как необходимый уровень парциального давления этого газа в крови обеспечивается регулированием кислотно-щелочного равновесия. Повышенное же содержание углекислого газа в атмосферном воздухе сказывается отрицательно на организме животных. При вдыхании больших концентраций углекислого газа в организме нарушаются окислительно-восстановительные процессы, происходит накопление двуокиси углерода в крови, что приводит к возбуждению дыхательного центра. При этом дыхание становится более частым и глубоким. У птиц накопление углекислого газа в Крови не учащает дыхания, а вызывает его замедление и даже остановку. Поэтому в помещениях для птиц предусматривается постоянный приток наружного воздуха в гораздо больших количествах (из расчета на 1 кг массы), чем для млекопитающих.
В гигиеническом отношении двуокись углерода является важным показателем, по которому судят о степени чистоты воздуха - эффективности работы вентиляции. Если в животноводческих помещениях плохо работает вентиляция, углекислый газ накапливаться в значительных количествах, так как в выдыхаемом воздухе его содержится до 4,2%. Много углекислого газа поступает в воздух помещения, если оно обогревается газовыми горелками. Поэтому в таких помещениях вентиляционные сооружения должны быть более мощными.
Максимально допустимое количество углекислого газа в воздухе животноводческих помещений не должно превышать 0,25% для животных и 0,1 — 0,2% для птиц.
Окись углерода (угарный газ) - в атмосферном воздухе отсутствует. Однако при работе в животноводческих помещениях техники - тракторов, кормораздатчиков, теплогенераторов и др. он выделяется с выхлопными газами. Выделение угарного газа наблюдается также при работе газовых горелок.
Окись углерода - сильный яд для животных и человека: соединяясь с гемоглобином крови, он лишает его способности переносить кислород из легких в ткани. При вдыхании этого газа животные погибают от удушья вследствие острого недостатка кислорода. Ядовитое действие начинает проявляться уже при накоплении 0,4% окиси углерода. Чтобы предупредить подобные отравления, следует хорошо проветривать помещения, где работают двигатели внутреннего сгорания, проводить регламентные работы теплогенераторов и других механизмов, выделяющих угарный газ.
При отравлении животных угарным газом в первую очередь их необходимо вывести из помещения на свежий воздух. Предельно допустимая концентрация этого газа - 2 мг/м3.
Аммиак (NH 3) - бесцветный газ с едким запахом. В атмосферном воздухе встречается редко и в небольших концентрациях. В животноводческих помещениях аммиак образуется при разложении мочи, навоза, подстилки. Особенно он накапливается в помещениях, где плохая вентиляция, не поддерживается чистота пола, животных содержат без подстилки или меняют её несвоевременно, а также в навозохранилищах, жомовых ямах сахарных заводов. Много аммиака образуется в свинарниках, телятниках, птичниках (особенно при напольном содержании птицы), если в этих помещениях сосредоточено большое количество животных. Над местами скопления жижи концентрация аммиака достигает 35 мг/м 3 и более. Поэтому при работах по перекачиванию жидкого навоза, очистке закрытых навозных каналов допускать людей к работе можно только после тщательного проветривания этой зоны.
В старых и холодных помещениях много аммиака скапливается на поверхности оборудования, в мокрой подстилке, так как он лучше растворяется холодной влажной средой. При повышении температуры и понижении атмосферного давления происходит обратное выделение аммиака в воздух помещения.
Постоянное вдыхание воздуха даже с небольшой примесью аммиака (10 мг/м 3) неблагоприятно отражается на здоровье животных. Аммиак, растворяясь на слизистых оболочках верхних дыхательных путей, глаз, раздражает их, кроме того, он рефлекторно уменьшает глубину дыхания, следовательно, и вентиляцию легких. В результате у животных появляется кашель, слезотечение, бронхит, отек легких и др. При воспалительных процессах дыхательных путей снижается и способность слизистых оболочек противостоять проникновению через них микроорганизмов, в т. ч. болезнетворных. При высоких концентрациях аммиака наступает паралич дыхания, животное погибает.
В крови аммиак соединяется с гемоглобином и превращает его в щелочный гематин, который не способен поглощать кислород при дыхании, т. е. наступает кислородное голодание. Сильная степень отравления характеризуется обморочным состоянием, судорогами. Аммиак с влагой образует агрессивную среду, которая приводит в негодность машины, механизмы, здание.
Предельно допустимая концентрация этого газа 20 мг/м 3 , для молодняка и птицы - 5-10 мг/м 3 .
Необходимо помнить, что аммиак действует отрицательно не только на животных, но и на обслуживающий персонал. Поэтому в целях охраны здоровья работающих в помещениях, а также для создания нормальных условий животным, следует оборудовать здания эффективной вентиляцией. Большое значение имеет исправная и бесперебойно действующая система навозоудаления. Уменьшить содержание аммиака можно рассыпанием на подстилке молотого суперфосфата из расчета 250 — 300 г/м 2 , применением кондиционной торфяной подстилки, а для быстрого снижения концентрации этого газа можно использовать аэрозоль формальдегида, для защиты машин и механизмов применяют антикоррозийное покрытие.
Сероводород (H 2 S) в свободной атмосфере отсутствует или содержится в незначительных количествах. Источником накопления сероводорода в воздухе животноводческих помещений служит гниение серосодержащих органических веществ и кишечные выделения животных, особенно при использовании богатых белком кормов или расстройствах пищеварения. Сероводород может поступать в воздух помещений из жижеприемников и навозных каналов.
Вдыхание этого газа в незначительных количествах (10 мг/м 3) вызывает воспаление слизистых оболочек, кислородное голодание, а в больших концентрациях - паралич дыхательного центра и центра, управляющего сокращением кровеносных сосудов. Всасываясь в кровь, сероводород блокирует активность ферментов, обеспечивающих процесс дыхания. Железо гемоглобина крови связывается с сероводородом в сульфид железа, поэтому гемоглобин не может участвовать в связывании и переносе кислорода. В слизистых оболочках он образует сульфид натрия, вызывающий их воспаление.
Содержание во вдыхаемом воздухе сероводорода свыше 10 мг/м 3 может вызвать быструю смерть животного и человека, а длительное воздействие незначительной его примеси - хроническое отравление, проявляющееся общей слабостью, нарушениями пищеварения, воспалением дыхательных путей, снижением продуктивности. У людей при хроническом отравлении сероводородом наступает слабость, исхудание, потливость, головные боли, расстройство сердечной деятельности, катар дыхательных путей, гастроэнтериты.
Допустимая концентрация сероводорода в воздухе помещений - 5 — 10 мг/м 3 . Запах сероводорода ощущается уже при концентрациях 1,4 мг/м 3 , четко выражен при 3,3 мг/м 3 , значительный - при 4 мг/м 3 , тягостный - при 7 мг/м 3 .
Для предупреждения образования сероводорода в помещениях необходимо следить за исправным состоянием канализационных сооружений, применять качественную газопоглощающую подстилку, соблюдать надлежащую гигиеническую и ветеринарно-санитарную культуру на фермах и комплексах, гарантировать своевременное удаление навоза.
Влияние других газов, обнаруживаемых в помещениях для животных (индол, скатол, меркаптан и др.), изучено еще слабо.
Воздухом называется смесь природных газов - азота, кислорода, аргона, углекислого газа, воды и водорода. Он является первоисточником энергии всех организмов и залогом здорового роста и долгой жизни. Благодаря воздуху в организмах происходит процесс метаболизма и развития.
Воздух в жизни растений и животных
Воздух играет огромную роль в жизни растений. Основополагающими компонентами необходимыми для роста и жизни растений являются кислород, углекислый газ, водные пары и почвенный воздух. Кислород необходим для дыхания, а углекислый газ для углеродного питания.
Кислород жизненно необходим для всего живого. Растения не могут прорастать без насыщения кислородом. В этом элементе нуждаются и корни и листья, и стебли растений.
Углекислый газ проникает в растение путем внедрения через его устьица в среду листа, попадая в клетки. Чем выше концентрация углекислого газа, тем лучше становится жизнь растений.
Воздух способствует осуществлению микробиологических процессов, происходящих в почве. Благодаря этим процессам в почве образуются элементы, необходимые для питания, роста и жизни растений - азот, фосфор, калий и другие.
Также воздух играет особую роль в формировании механических тканей у наземных растений. Он служит им окружающей средой, защищая от воздействия ультрафиолетовых лучей.
Движение воздуха немаловажно для благоприятного роста растений. Горизонтальное движение воздуха иссушает растения. А вертикальное способствует распространению пальцы, семян, а также регулирует тепловой режим на различных территориях.
Животные, как и растения, нуждаются в воздухе. Возраст, пол, размер и физическая активность напрямую связаны с потребляемым количеством воздуха.
Организм животных очень чувствителен к недостатку кислорода. Из-за пониженной кислородной концентрации у животных перестают окисляться потребляемые белки, жиры и углеводы. Это приводит к накоплению вредных токсических веществ в организме.
Кислород необходим для насыщения крови и тканей живого существа. Поэтому при нехватке этого элемента у животных учащается дыхание, ускоряется ток крови, снижаются окислительные процессы в организме, животное становится беспокойным. Длительное отсутствие кислородного насыщения вызывает: мышечную утомляемость, отсутствие болевого фактора, понижение температуры тела и смерть.
Воздух в жизни человека
Воздух является жизненно необходимым фактором для человека. Он разносится кровью по телу, насыщая каждый орган и каждую клетку организма.
Именно в воздухе происходит тепловой обмен человеческого организма с окружающей средой. Суть этого обмена заключается в конвекционной отдаче тепла и испарении влаги их легких человека.
Также воздух выполняет защитную для организма функцию: разбавляет химические загрязнители до безопасной концентрации. Это способствует снижению риска отравления организма химикатами.
С помощью дыхания человек насыщает организм энергией. Атмосферный воздух состоит из множества элементов, но его состав может меняться. Причиной этому служит производственная и техногенная деятельность человека.
Во время выдоха человек возвращает на четверть меньше вдыхаемого кислорода и в сто раз больше углекислого газа. Человеку необходимо ежедневно вдыхать 13-14 м3 воздуха. Содержание кислорода в организме здорового человека практически не меняется. Но если этого элемента не хватает, то в организме происходят сбои, учащается пульс.
Углекислый газ также важен для организма, но в определенных количествах. Повышение концентрации газа вызывает головную боль или шум в ушах.
Кислород способствует избавлению человеческого организма от углекислоты, в которой накоплены яды и токсины. Если человек редко выходит на свежий воздух, поверхностно дышит, или в воздухе содержится малая концентрация кислорода, человеческий организм переносит отравление, приводящее к различным заболеваниям.
Загрязнение окружающей среды атмосферы
В мире существует огромное количество веществ, загрязняющих атмосферу. Эти вещества вырабатываются как человеком, так и самой природой. Источниками, загрязнения атмосферы являются: тепловые электростанции и теплоцентрали, автотранспорт, цветная и черная металлургия, химической производство и другие.
Деятельность человека способствует выбросу золы, сажи, пыли. Также в атмосферу попадают минеральные кислоты, органические растворители.
Природные катаклизмы также выбрасывают в атмосферу различные вещества. При извержениях вулканов, пылевых бурях и лесных пожарах выделяются: пыль, диоксид серы, оксиды азота и углерода.
Всё живое на Земле существует за сёт солнечного тепла и энергии, достигающей поверхности нашей планеты. Все животные и человек приспособились добывать энергию из синтезированных растениями органических веществ. Чтобы использовать энергию Солнца, заключённую в молекулах органических веществ, её необходимо высвободить, окислив эти вещества. Чаще всего в качестве окислителя используют кислород воздуха, благо он составляет почти четверть объёма окружающей атмосферы.
Одноклеточные простейшие животные, кишечнополостные, свободноживущие плоские и круглые черви дышат всей поверхностью тела . Специальные органы дыхания - перистые жабры появляются у морских кольчатых червей и у водных членистоногих. Органами дыхания членистоногих являются трахеи, жабры, листовидные лёгкие расположенные в углублениях покрова тела. Система органов дыхания ланцетника представлена жаберными щелями , пронизывающими стенку переднего отдела кишечника - глотку. У рыб под жаберными крышками располагаются жабры , обильно пронизанными мельчайшими кровеносными сосудами. У наземных позвоночных органами дыхания являются лёгкие . Эволюция дыхания у позвоночных шла по пути увеличения площади легочных перегородок, участвующих в газообмене, совершенствования транспортных систем доставки кислорода к клеткам, расположенным внутри организма, и развития систем, обеспечивающих вентиляцию органов дыхания.
Строение и функции органов дыхания
Необходимым условием жизнедеятельности организма является постоянный газообмен между организмом и окружающей средой. Органы, по которым циркулируют вдыхаемый и выдыхаемый воздух, объединяются в дыхательный аппарат. Систему органов дыхания образуют носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и лёгкие. Большинство из них представляют собой воздухоносные пути и служат для проведения воздуха в лёгкие. В лёгких и происходят процессы газообмена. При дыхании организм получает из воздуха кислород, который разносится кровью по всему телу. Кислород участвует в сложных окислительных процессах органических веществ, при котором освобождается необходимая организму энергия. Конечные продукты распада - углекислота и частично вода - выводятся из организма в окружающую среду через органы дыхания.
| Название отдела | Особенности строения | Функции |
| Воздухоносные пути | ||
| Полость носа и носоглотка | Извилистые носовые ходы. Слизистая снабжена капиллярами, покрыта мерцательным эпителием и имеет много слизистых железок. Есть обонятельные рецепторы. В полости носа открываются воздухоносные пазухи костей. |
|
| Гортань | Непарные и парные хрящи. Между щитовидным и черпаловидными хрящами натянуты голосовые связки, образующие голосовую щель. Надгортанник прикреплён к щитовидному хрящу. Полость гортани выстлана слизистой оболочкой, покрытой мерцательным эпителием. |
|
| Трахея и бронхи | Трубка 10–13 см с хрящевыми полукольцами. Задняя стенка эластичная, граничит с пищеводом. В нижней части трахея разветвляется на два главных бронха. Изнутри трахея и бронхи выстланы слизистой оболочкой. | Обеспечивает свободное поступление воздуха в альвеолы лёгких. |
| Зона газообмена | ||
| Лёгкие | Парный орган - правое и левое. Мелкие бронхи, бронхиолы, легочные пузырьки (альвеолы). Стенки альвеол образованы однослойным эпителием и оплетены густой сетью капилляров. | Газообмен через альвеолярно-капилярную мембрану. |
| Плевра | Снаружи каждое лёгкое покрыто двумя листками соединительнотканной оболочки: легочная плевра прилегает к лёгким, пристеночная - к грудной полости. Между двумя листками плевры - полость (щель), заполненная плевральная жидкостью. |
|
Функции дыхательной системы
- Обеспечение клеток организма кислородом О 2 .
- Удаление из организма углекислого газа СО 2 , а также некоторых конечных продуктов обмена веществ (паров воды, аммиака, сероводорода).
Носовая полость
Воздухоносные пути начинаются с носовой полости , которая через ноздри соединяется с окружающей средой. От ноздрей воздух проходит по носовым ходам, выстланным слизистым, реснитчатым и чувствительным эпителием. Наружный нос состоит из костных и хрящевых образований и имеет форму неправильной пирамиды, которая изменяется в зависимости от особенностей строения человека. В состав костного скелета наружного носа входят носовые косточки и носовая часть лобной кости. Хрящевой скелет является продолжением костного скелета и состоит из гиалиновых хрящей различной формы. Полость носа имеет нижнюю, верхнюю и две боковые стенки. Нижняя стенка образована твёрдым нёбом, верхняя - решётчатой пластинкой решётчатой кости, боковая - верхней челюстью, слёзной костью, глазничной пластинкой решётчатой кости, нёбной костью и клиновидной костью. Носовой перегородкой полость носа разделена на правую и левую части. Перегородка носа образована сошником, перпендикулярной пластинкой решётчатой кости и спереди дополняется четырёхугольным хрящом носовой перегородки.
На боковых стенках полости носа располагаются носовые раковины - по три с каждой стороны, что увеличивает внутреннюю поверхность носа, с которой соприкасается вдыхаемый воздух.
Носовая полость образована двумя узкими и извилистыми носовыми ходами . Здесь воздух согревается, увлажняется и освобождается от частичек пыли и микробов. Оболочка, выстилающая носовые ходы, состоит из клеток, которые выделяют слизь, и клеток реснитчатого эпителия. Движением ресничек слизь вместе с пылью и микробами направляется из носовых ходов наружу.
Внутренняя поверхность носовых ходов богато снабжена кровеносными сосудами. Вдыхаемый воздух, попадает в полость носа, обогревается, увлажняется, очищается от пыли и частично обезвреживается. Из носовой полости он попадает в носоглотку. Затем воздух из носовой полости попадает в глотку, а из неё - в гортань.
Гортань
Гортань - один из отделов воздухоносных путей. Сюда из носовых ходов через глотку поступает воздух. В стенке гортани есть несколько хрящей: щитовидный, черпаловидный и др. В момент глотания пищи мышцы шеи поднимают гортань, а надгортанный хрящ опускается и закрывается гортань. Поэтому пища поступает только в пищевод и не попадает в трахею.
В узкой части гортани расположены голосовые связки , посредине между ними находится голосовая щель. При прохождении воздуха голосовые связки вибрируют, производя звук. Образование звука происходит на выдохе при управляемом человеком движении воздуха. В формировании речи участвуют: носовая полость, губы, язык, мягкое нёбо, мимические мышцы.
Трахея
Гортань переходит в трахею (дыхательное горло), которая имеет форму трубки длиной около 12 см, в стенках которого есть хрящевые полукольца, не позволяющие ей спадать. Задняя стенка её образована соединительнотканной перепонкой. Полость трахеи, как и полость других воздухоносных путей выстлана мерцательным эпителием, препятствующим проникновению в лёгкие пыли и других инородных тел. Трахея занимает серединное положение, сзади она прилежит к пищеводу, а по бокам от неё располагаются сосудисто-нервыне пучки. Спереди шейный отдел трахеи прикрывают мышцы, а вверху она охватывается ещё щитовидной железой. Грудной отдел трахеи прикрыт спереди рукояткой грудины, остатками вилочковой железы и сосудами. Изнутри трахея покрыта слизистой оболочкой, содержащей большое количество лимфоидной ткани и слизистых желёз. При дыхании мелкие частички пыли прилипают к увлажнённой слизистой оболочке трахеи, а реснички мерцательного эпителия продвигают их обратно к выходу из дыхательных путей.
Нижний конец трахеи делится на два бронха, которые затем многократно ветвятся, входят в правое и левое лёгкие, образуя в лёгких «бронхиальное дерево».
Бронхи
В грудной полости трахея делится на два бронха - левый и правый. Каждый бронх входит в лёгкое и там делится на бронхи меньшего диаметра, которые разветвляются на мельчайшие воздухоносные трубочки - бронхиолы. Бронхиолы в результате дальнейшего ветвления переходят в расширения - альвеолярные ходы, на стенках которых находятся микроскопические выпячивания, называемые легочными пузырьками, или альвеолами .
Стенки альвеол построены из особого тонкого однослойного эпителия и густо оплетены капиллярами. Общая толщина стенки альвеолы и стенки капилляра составляет 0,004 мм. Через эту тончайшую стенку происходит газообмен: в кровь из альвеолы поступает кислород, а обратно - углекислый газ. В лёгких насчитывается несколько сотен миллионов альвеол. Общая поверхность их у взрослого человека составляет 60–150 м 2 . благодаря этому в кровь поступает достаточное количество кислорода (до 500 литров в сутки).
Лёгкие
Лёгкие занимают почти всю полость грудной полости и представляют собой упругие губчатые органы. В центральной части лёгкого располагаются ворота, куда входят бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены. Правое лёгкое делится бороздами на три доли, левое на две. Снаружи лёгкие покрыты тонкой соединительнотканной плёнкой - легочной плеврой, которая переходит на внутреннею поверхность стенки грудной полости и образует пристенную плевру. Между этими двумя плёнками находится плевральная щель, заполненная жидкостью, уменьшающей трение при дыхании.
На лёгком различают три поверхности: наружную, или рёберную, медиальную, обращённую в сторону другого лёгкого, и нижнюю, или диафрагмальную. Кроме того, в каждом лёгком различают два края: передний и нижний, отделяющие диафрагмальную и медиальную поверхности от рёберной. Сзади рёберная поверхность без резкой границы переходит в медиальную. Передний край левого лёгкого имеет сердечную вырезку. На медиальной поверхности лёгкого располагаются его ворота. В ворота каждого лёгкого входит главный бронх, легочная артерия, которая несёт в лёгкое венозную кровь, и нервы, иннервирующие лёгкое. Из ворот каждого лёгкого выходят две легочные вены, которые несут к сердцу артериальную кровь, и лимфатические сосуды.
Лёгкие имеют глубокие борозды, разделяющие их на доли - верхнюю, среднюю и нижнюю, а в левом две - верхнюю и нижнюю. Размеры лёгкого не одинаковы. Правое лёгкое несколько больше левого, при этом оно короче его и шире, что соответствует более высокому стоянию правого купола диафрагмы в связи с правосторонним расположением печени. Цвет нормальных лёгких в детском возрасте бледно-розовый, а у взрослых они приобретают тёмно-серую окраску с синеватым оттенком - следствие отложения в них попадающих с воздухом пылевых частиц. Ткань лёгкого мягкая, нежная и пористая.
Газообмен лёгких
В сложном процессе газообмена выделяют три основные фазы: внешнее дыхание, перенос газа кровью и внутреннее, или тканевое, дыхание. Внешнее дыхание объединяет все процессы, происходящие в лёгком. Оно осуществляется дыхательным аппаратом, к которому относятся грудная клетка с мышцами, приводящими её в движение, диафрагма и лёгкие с воздухоносными путями.
Воздух, поступивший в лёгкие при вдохе, изменяет свой состав. Воздух в лёгких отдаёт часть кислорода и обогащается углекислым газом. Содержание углекислого газа в венозной крови выше, чем в воздухе, находящемся в альвеолах. Поэтому углекислый газ выходит из крови в альвеолы и содержание его меньше, чем в воздухе. Сначала кислород растворяется в плазме крови, далее связывается с гемоглобином, а в плазму поступают новые порции кислорода.
Переход кислорода и углекислого газа из одной среды в другую проходит благодаря диффузии от большей концентрации к меньшей. Хотя диффузия протекает медленно, поверхность контакта крови с воздухом в лёгких настолько велика, что полностью обеспечивает нужный газообмен. Подсчитано, что полный газообмен между кровью и альвеолярным воздухом может происходить за время, которое втрое короче, чем время пребывания крови в капиллярах (т.е. в организме имеются значительные резервы обеспечения тканей кислородом).
Венозная кровь, попав в лёгкие, отдаёт углекислый газ, обогащается кислородом и превращается в артериальную. В большом круге эта кровь расходится по капиллярам во все ткани и отдаёт кислород клеткам тела, которые постоянно потребляют его. Углекислого газа, выделяющегося клетками в результате их жизнедеятельности, здесь больше, чем в крови, и он диффундирует из тканей в кровь. Таким образом, артериальная кровь, пройдя через капилляры большого круга кровообращения, становится венозной и правой половиной сердца направляется в лёгкие, здесь опять насыщается кислородом и отдаёт углекислый газ.
В организме дыхание осуществляется с помощью дополнительных механизмов. Жидкие среды, входящие в состав крови (её плазмы), обладают низкой растворимостью в них газов. Поэтому, для того чтобы человек мог существовать, ему нужно было бы иметь сердце мощнее в 25 раз, лёгкие - в 20 раз и за одну минуту перекачивать более 100 литров жидкости (а не пять литров крови). Природа нашла способ преодоления этой трудности, приспособив для переноса кислорода особое вещество - гемоглобин. Благодаря гемоглобину кровь способна связывать кислород в 70 раз, а углекислый газ - в 20 раз больше, чем жидкая часть крови - её плазма.
Альвеола - тонкостенный пузырёк диаметром 0,2 мм, заполненный воздухом. Стенка альвеолы образована одним слоем плоских клеток эпителия, по наружной поверхности которых разветвляется сетка капилляров. Таким образом, газообмен происходит через очень тонкую перегородку, образованную двумя слоями клеток: стенки капилляра и стенки альвеолы.
Обмен газов в тканях (тканевое дыхание)
Обмен газов в тканях осуществляется в капиллярах по тому же принципу, что и в лёгких. Кислород из тканевых капилляров, где его концентрация высока, переходит в тканевую жидкость с более низкой концентрацией кислорода. Из тканевой жидкости он проникает в клетки и сразу же вступает в реакции окисления, поэтому в клетках практически нет свободного кислорода.
Диоксид углерода по тем же законам поступает из клеток, через тканевую жидкость, в капилляры. Выделяющийся углекислый газ способствует диссоциации оксигемоглобина и сам вступает в соединение с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин , транспортируется в лёгкие и выделяется в атмосферу. В оттекающей от органов венозной крови углекислый газ находится как в связанном, так и в растворённом состоянии в виде угольной кислоты, которая в капиллярах лёгких легко распадается на воду и углекислый газ. Угольная кислота может также вступать в соединения с солями плазмы, образуя бикарбонаты.
В лёгких, куда поступает венозная кровь, кислород снова насыщает кровь, а углекислый газ из зоны высокой концентрации (легочных капилляров) переходит в зону низкой концентрации (альвеол). Для нормального газообмена воздух в лёгких постоянно сменяться, что достигается ритмическими атаками вдоха и выдоха, за счёт движений межрёберных мышц и диафрагмы.
Транспорт кислорода в организме
| Путь кислорода | Функции |
| Верхние дыхательные пути | |
| Носовая полость | Увлажнение, согревание, обеззараживание воздуха, удаление частиц пыли |
| Глотка | Проведение согретого и очищенного воздуха в гортань |
| Гортань | Проведение воздуха из глотки в трахею. Защита дыхательных путей от попадания пищи надгортанным хрящом. Образование звуков путём колебания голосовых связок, движения языка, губ, челюсти |
| Трахея | |
| Бронхи | Свободное продвижение воздуха |
| Лёгкие | Органы дыхания. Дыхательные движения осуществляются под контролем центральной нервной системы и гуморального фактора, содержащегося в крови, - СО 2 |
| Альвеолы | Увеличивают площадь дыхательной поверхности, осуществляют газообмен между кровью и лёгкими |
| Кровеносная система | |
| Капилляры лёгких | Транспортируют венозную кровь из легочной артерии в лёгкие. По законам диффузии О 2 поступает из мест большей концентрации (альвеолы) в места меньшей концентрации (капилляры), в то же время СО 2 диффундирует в противоположном направлении. |
| Легочная вена | Транспортирует О 2 от лёгких к сердцу. Кислород, попав в кровь, сначала растворяется в плазме, затем соединяется с гемоглобином, и кровь становится артериальной |
| Сердце | Проталкивает артериальную кровь по большому кругу кровообращения |
| Артерии | Обогащают кислородом все органы и ткани. Легочные артерии несут венозную кровь к лёгким |
| Капилляры тела | Осуществляют газообмен между кровью и тканевой жидкостью. О 2 переходит в тканевую жидкость, а СО 2 диффундирует в кровь. Кровь становится венозной |
| Клетка | |
| Митохондрии | Клеточное дыхание - усвоение О 2 воздуха. Органические вещества благодаря О 2 и дыхательным ферментам окисляются (диссимиляция) конечные продукты - Н 2 О, СО 2 и энергия которая идёт на синтез АТФ. Н 2 О и СО 2 выделяются в тканевую жидкость, из которой диффундируют в кровь. |
Значение дыхания.
Дыхание - это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих газообмен между организмом и внешней средой (внешнее дыхание ), и окислительных процессов в клетках, в результате которых выделяется энергия (внутреннее дыхание ). Обмен газов между кровью и атмосферным воздухом (газообмен ) - осуществляется органами дыхания.
Источником энергии в организме служат пищевые вещества. Основным процессом, освобождающим энергию этих веществ, является процесс окисления. Он сопровождается связыванием кислорода и образованием углекислого газа. Учитывая, что в организме человека нет запасов кислорода, непрерывное поступление его жизненно необходимо. Прекращение доступа кислорода в клетки организма ведёт к их гибели. С другой стороны, образованный в процессе окисления веществ углекислый газ должен быть удалён из организма, так как накопление значительного количества его опасно для жизни. Поглощение кислорода из воздуха и выделение углекислого газа осуществляется через систему органов дыхания.
Биологическое значение дыхания заключается в:
- обеспечении организма кислородом;
- удалении углекислого газа из организма;
- окислении органических соединений БЖУ с выделением энергии, необходимой человеку для жизнедеятельности;
- удалении конечных продуктов обмена веществ (пары воды, аммиака, сероводорода и т.д. ).
Дыхание – это такой естественный для нас процесс, что, наверное, мало кто задумывается о том, как мы дышим и чем. Я вот об этом задумалась еще в детстве, когда мое дыхание было нарушено простудой. Тогда мой заложенный нос просто не давал мне думать ни о чем другом.
Чем мы все дышим
Еще со школьной скамьи всем нам известно, что человеку для дыхания необходим кислород . Он является одним из наиболее важных элементов, необходимых для поддержания жизни на нашей с вами планете в привычной нам форме. Кислород содержится не только в воздухе. Он является составляющим компонентом и в гидросфере Земли. Именно благодаря этому факту в воде также есть жизнь.
Как химический элемент кислород был обнаружен Карлом Шеле еще в далеком 1773 году.
Факты о кислороде
Кислород – не только жизненно необходимый, но еще и очень любопытный элемент. Приведу подборку интересных фактов, о которых вы, возможно, еще не слышали:
Что произойдет, если дышать чистым кислородом
Как я уже говорила выше, кислород в чистом виде и в большой концентрации опасен и даже ядовит. А что произойдет с человеком, если он какое-то время им подышит?
Привычное нам нормальное содержание кислорода в воздухе примерно 21% . Отравление организма наступает, если это содержание повысится до 50%. Это может привести к увеличению концентрации углекислого газа в организме, судорогам, кашлю, потере зрения и в конечном счете к летальному исходу.
Традиционно считается, что для жизни живых организмов необходим кислород. Поэтому достаточно удивительно было прочитать название статьи "СО2 необходим растениям для...". Ответ на эту загадку смотрите ниже.
и его свойства
Карбон диоксид, угольный ангидрит, - все это названия одного и того же вещества. Это всем известный углекислый газ. При нормальных условиях это вещество находится в газообразном состоянии, при этом оно не имеет цвета и запаха. При понижении температуры воздуха углекислый газ твердеет и приобретает белый цвет. В такой модификации его называют Это достаточно химически активное вещество. Углекислый газ реагирует с металлами, оксидами и щелочами. Он способен образовывать нестойкое соединение с гемоглобином крови, подобно кислороду. Так осуществляется газообмен при помощи кровеносной системы. Он не является ядовитым веществом, однако при большой концентрации его относят к токсичным газам.
В природе он образуется в результате дыхания живых организмов, гниении и горении. В газообразном состоянии карбон диоксид растворяется в воде. Вот почему, возможно говорить о системах подачи СО2 в аквариумах с растениями и их необходимости для нормальной жизнедеятельности водорослей. Имеет углекислый газ и промышленное значение. Его широко используют в пищевой отрасли в качестве разрыхлителя и консерванта. В сжиженном состоянии им заполняют огнетушители и автоматические системы пожаротушения.
Что такое фотосинтез
Прежде всего СО2 необходим растениям для протекания важнейшего процесса, который имеет планетарное значение - фотосинтеза. В его ходе из ряда неорганических веществ образуется углевод глюкоза. Именно его используют растения для питания, роста, развития и других процессов жизнедеятельности. Кроме того, еще одним продуктом данной реакции является кислород - основное условие существования всех живых существ на планете, поскольку он необходим для дыхания. Газообмен в растении возможен благодаря наличию в покровной ткани их листьев особых образований - устьиц. Каждая из них состоит из двух створок. При определенных условиях они смыкаются и размыкаются. Через них происходит поступление и кислорода, и углекислого газа.
Условия протекания фотосинтеза
Фотосинтез происходит только в специализированных структурах основной и покровной ткани листа. Они называются хлоропласты. Их внутренне содержимое представлено тилакоидами гран и стромы, на которых располагается - пигмент хлорофилл. Он придает некоторым частям растения зеленый цвет. В хоропластах фотосинтез происходит только при определенных условиях. Это наличие солнечного света, воды и углекислого газа. А результатом данной химической реакции является образование органического вещества глюкозы и газа кислорода. Первое из них - источник жизни самих растений, второе используют все остальные для осуществления имеет планетарное значение.
Углекислый газ и растения
Как доказать необходимость CO2? Очень просто. Поскольку углекислый газ выделяется в природе в результате дыхания, его недостатка в природе не наблюдается. Однако в аквариумной воде его не так много из-за небольшого видового разнообразия живых организмов. Поэтому если не использовать специальные установки для подачи углекислого газа, через определенное время его количества будет недостаточно для интенсивного протекания Ведь СО2 необходим растениям для того, чтобы самостоятельно производить питательные вещества. Своевременная и постоянная подача углекислого газа в воду станет условием, что ваш аквариум наполнится пышными и яркими водорослями.
Газ, необходимый растениям для дыхания: важность кислорода
Получается, что в результате своей жизнедеятельности а не поглощают его. Тогда возникает вопрос: а как же они дышат, и вообще происходит ли у них процесс окисления и расщепления органических веществ? Безусловно, как и все остальные живые организмы, они используют тот самый кислород. Получается, что в растениях одновременно происходят два практически противоположных процесса. Это фотосинтез и дыхание. Каждый из них необходим для нормальной жизнедеятельности растений.
Фотосинтез и дыхание: что важнее
Уникальность растений заключается в том, что они единственные из живых существ выделяют и кислород, и углекислый газ практически одновременно. Но это совсем не означает, что они опасны и их нельзя располагать в жилых помещениях. Все дело в том, что кислорода растения выделяют гораздо больше, чем углекислого газа.
Чтобы не нарушать это природное равновесие, необходимо соблюдение условий протекания этих процессов. Например, если в помещение с комнатными растениями не проникает солнечный свет, фотосинтез не происходит. При этом образование глюкозы останавливается. Зато процесс дыхания продолжается. В воздухе накапливается большое количество углекислого газа. И в этом случае растения могут стать опасными. В итоге оба эти процесса жизненно важны. Только за счет кислорода растения дышат, а с помощью углекислого газа производят глюкозу и питаются.
Итак, СО2 необходим растениям для осуществления процесса получения органических веществ - фотосинтеза, который имеет важнейшее значение планетарного масштаба.
