Как воздух попадает в воду: Требования к воде — АгроБаза

Содержание

Требования к воде — АгроБаза

При разведении рыбы очень важны качественные показатели доступной воды. Различные виды рыб в природе живут в самых разных условиях, отдельные виды чувствуют себя хорошо даже в бедной кислородом воде или сильно загрязнённой.

Перед выбором разводимого вида рыбы, необходимо определить имеющиеся условия и на их основе составить список возможных к разведению видов. Кроме этого стоит обратить внимание на меры по изменению условий в пруду, чтобы они максимально соответствовали выбранному виду рыбы, это позволит получить наибольшую прибавку её веса.

Одним из основных показателей качества воды для разведения рыбы является содержание в ней кислорода. Кислород растворённый в воде рыба потребляет в процессе дыхания, его недостаток может очень печально сказаться на результате работы рыбной фермы. В основном в воду кислород попадает из воздуха действию ветра и суточных колебаний температуры, вторым важным источником кислорода являются водные растения. Нормальным считается содержание 5-7 мг кислорода на литр воды. Нижней границей содержания кислорода при которой рыбы начинает гибнуть является 0,3-0,5 миллиграмм на литр воды. Зимой после замерзания поверхности пруда происходит прекращение газообмена с атмосферой, также прекращается деятельность растений. Это приводит к значительному снижению содержания кислорода в воде, и для того чтобы рыба перезимовала с минимальными потерями рекомендуется устраивать принудительную аэрацию воды.

Кислород не является единственным газом растворённым в воде. Другие газы, такие как углекислый газ, метан, сероводород, также оказывают значительное влияние на все живые организмы в водоёме. Так углекислый газ растворяясь в воде может образовывать угольную кислоту, на воздухе она быстро распадается на воду и углекислый газ. Поэтому повышение содержания углекислоты в воде свыше 10-20 миллиграмм на литр может погубить всю популяцию рыбы. В качестве мер по борьбе с вредными газами рекомендуют регулярно чистить пруд от ила, минерализовывать и известковать почву дна, сжигать растительность по берегам, не допускать чрезмерного зарастания водоема растительностью.

Ещё одной важной характеристикой воды является её реакция. У воды с нейтральной реакцией pH = 7, при кислой реакции меньше, а при щелочной больше этого числа. Если есть необходимость снизить кислотность воды, можно добавить в неё известь или разместить на входящем потоке известковые фильтры. При недостатке в воде других минеральных соединений их вносят в водоём, как правило в виде минеральных или органических удобрений. Наиболее часто это калийные соли, соединения фосфора или азота. В природных условиях они попадают в воду путём растворения из почвы и условия в конкретном водоёме зависят, от окружающего ландшафта, в искусственных условиях организаторы выполняют приведение к требуемым условиям.

Следующим важным элементом содержащимся в воде является железо, в природе оно часто представлено в виде окисных солей. Но в регионах с кислой почвой часто встречаются закисные соли, которые попадая в воду переходят в окисный вид, поглощая из воды кислород. Также данный процесс приводит к появлению гидрата окиси железа, который имеет свойство накапливаться в жабрах рыб и препятствовать их дыханию. Для борьбы с излишком железа воду рекомендуют аэрировать, это компенсирует поглощённый железом кислород и ускорит процесс выпадения в осадок окисленного железа.

Для контроля состояния воды и своевременной реакции на изменения следует выполнять анализ воды в водоёме на регулярной основе. При большой популяции рыбы или в условиях зимы, контролировать состав воды стоит ежедневно. Для проведения качественного анализа требуется специальное оборудование гидрохимической лаборатории, такие лаборатории часто организуют при СЭС или водоканале.

Кислород в воде

Кислород вместе с другими газами, входящими в состав воздуха, легко растворяется в воде.

Сколько же воздуха может раствориться в воде? Говорить о растворимости воздуха в целом нельзя, нужно говорить о растворимости каждой составной части воздуха в отдельности.

Кислород, азот, аргон, двуокись углерода и другие газы обладают различной растворимостью. При одинаковых температуре и давлении чистого кислорода в воде растворится почти в 2 раза больше, чем азота, а углекислого газа — в 35 раз больше, чем кислорода.

Однако существуют общие закономерности для всех газов. Чем выше температура жидкости, тем меньше растворимость газов. В литре чистой воды при нормальном атмосферном давлении, равном 760 миллиметрам ртутного столба, и при температуре 0° растворяется около 50 кубических сантиметров чистого кислорода. А при температуре 30° — примерно в 2 раза меньше. Чистого азота при температуре 0° и нормальном атмосферном давлении растворится 24 кубических сантиметра, а при температуре 30° — 14 кубических сантиметров.

Чем выше давление газа над жидкостью, тем больше его растворимость.

Если в закрытом сосуде, наполненном на одну треть водой, создать давление в 2 атмосферы, то газа растворится вдвое больше, чем при 1 атмосфере. И, наоборот: при пониженном давлении газа растворится во столько же раз меньше, во сколько ниже давление.

Два равных объема различных газов, смешанных при давлении в 1 атмосферу, растворяясь в воде, будут вести себя как два самостоятельно существующих газа, находящихся под давлением в 1/2 атмосферы. Растворимость каждого из них будет в 2 раза меньше их растворимости при нормальном атмосферном давлении.

Воздух — это смесь газов. Так как в воздухе содержится 21 процент кислорода, то его парциальное давление, то есть та часть давления, которая падает только на кислород, будет в 5 раз меньше давления воздуха. Поэтому кислорода воздуха при нормальном атмосферном давлении растворится в воде в 5 раз меньше, чем чистого кислорода при том же давлении.

В самом деле, если при нормальном давлении и при температуре 0° насытить воду не чистым кислородом, а воздухом, то в литре воды растворится только 10 кубических сантиметров кислорода вместо 50, а азота из воздуха растворится 19 кубических сантиметров вместо 24.

В воде, содержащей различные соли, растворимость газов снижается. В речной воде кислорода растворяется меньше, чем в чистой (дистиллированной), а в морской меньше, чем в речной.

Чтобы растворить газ в воде, его нужно привести в соприкосновение или перемешать с водой; чтобы вытеснить газ из воды, воду нужно подогреть. Доведя температуру воды до 100°, можно почти полностью вытеснить из нее газ.

Вытеснение воздуха из воды кипячением: 1 — колба с водой; 2 — загнутая стеклянная трубка; 3 — стакан с водой; 4 — пробирка, в которую собирается вытесненный воздух

Возьмите колбу, наполненную доверху водой, закройте ее пробкой, в которую вставлена загнутая стеклянная трубка. Второй конец этой трубки вставьте в стакан с водой и наденьте на этот конец трубки наполненную водой пробирку. Доведите воду в колбе до кипения. В опрокинутой пробирке появится газ, тот самый газ, который был растворен в воде до ее кипячения.

Хотя до кипячения вода соприкасалась только с воздухом, но в силу различной растворимости кислорода и азота состав вытесненного газа будет существенно отличаться от состава обычного воздуха. В него входит 1 объем кислорода и 2 объема азота. А это означает, что в полученном газе кислорода уже не 21, как в воздухе, а 33 процента.

В обыкновенной, неочищенной воде, кроме растворенного газообразного кислорода, имеется еще кислород, входящий в состав растворенных в ней солей. Этот кислород вытеснить кипячением нельзя, так как он прочно связан с каким-нибудь другим элементом.

Чтобы освободить воду от солей, ее нужно перегнать.

Прибор для перегонки состоит из колбы для кипячения воды, холодильника, где конденсируются пары, и приемника, куда стекает дистиллированная вода.

Полученная таким образом вода содержит только растворенные газы, которые можно вытеснить кипячением.

Что же содержится в воде, в которой нет ни солей, ни растворенных газов?

Вода, как и всякое химическое соединение, состоит из однородных молекул.

В состав молекулы воды (Н2O) входит 2 атома водорода и 1 атом кислорода, тесно связанные между собой.

Лабораторная установка для получения дистиллированной воды: 1 — колба для кипячения воды; 2 — холодильник; 3 — приемник

Разделить, разорвать молекулу воды на ее составные части нелегко, на это нужно затратить энергию.

Молекулярный вес воды равен 18. Он состоит из 2 атомных весов водорода, равных 2 единицам, и атомного веса кислорода — 16. Следовательно, в молекуле воды содержится около 89 процентов кислорода и около 11 процентов водорода. В килограмме воды насчитывается 890 граммов кислорода.

Это означает, что все реки, моря и океаны состоят главным образом из кислорода.

Вода занимает три четверти земной поверхности.

Но в природе вода встречается не только в жидком виде. В полярных странах и на высоких горах круглый год сохраняются огромные толщи льда и снега. Большие количества воды мы встречаем в воздухе в виде пара.

Животные и растения больше чем наполовину состоят из воды. В человеческом организме, при среднем весе тела 65—70 килограммов, содержится до 40 килограммов воды.

Источник: В. Медведовский. Кислород. Государственное Издательство Детской литературы Министерства Просвещения РСФСР. Ленинград. Москва. 1953

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Как рыбы дышат под водой?

Как и всем живым созданиям, рыбам необходим кислород. Большинство рыб получает его при помощи специальных решетообразных органов, которые называются жабрами.

Жабры находятся прямо за ротовой полостью по обеим сторонам головы и, как правило, защищены полупрозрачной пластинкой — жаберной крышкой, или оперкулумом. Под оперкулумом располагается четыре ряда частично перекрывающих друг друга кроваво-красных жабер. Жабры состоят из костных дуг, которые поддерживают многочисленные жаберные лепестки — пары тонких мягких отростков, напоминающих плотно посаженные зубья расчески. Каждый лепесток содержит крошечные мембраны, или ламеллы, сотканные из миллиардов кровеносных капилляров. Стенки мембран настолько тонки, что текущая по ним кровь экстрагирует кислород непосредственно из водного потока, омывающего жабры. Затем ламеллы выводят из крови в воду углекислый газ. Вода, как и воздух, на 1/30 состоит из кислорода, и этот газовый обмен — кислорода и углекислого газа является ключевым компонентом подводной жизни.

Жесткие жаберные тычинки, расположенные на жаберной дуге, фильтруют поступающую воду. Кровеносные сосуды в жаберных лепестках снабжают кровью и осушают капилляры в ламелле.

Вода, проходящая по жаберным лепесткам, обогащает артериальную кровь кислородом. После этого кровь по венозным сосудам поступает в мембрану, где она освобождается от углекислого газа.

Поступление воды в жабры

Нормальная жизнедеятельность рыб обеспечивается непрерывным поступлением в жабры насыщенной кислородом воды. У большей части костных рыб рот и жабры работают во взаимодействии по принципу насоса: сначала жабры плотно закрываются, рот распахивается, а его стенки расширяются, затягивая внутрь воду. Затем ротовая полость сжимается, рот захлопывается, а жабры раскрываются, выталкивая воду изо рта. Такой способ дыхания, позволяющий воде проникнуть в жабры, даже если рыба находится в состоянии покоя, характерен для малоподвижных рыб, таких, как карп, камбала и палтус.

Дыхание начинается, когда рот рыбы раскрывается, а ротовая полость расширяется, всасывая воду.

Затем рот рыбы закрывается, и открываются оперкулумы, выталкивая воду из жаберной полости через жабры.

Правильнее дышать ртом

Активным рыбам — макрели, тунцу и некоторым видам акул — необходимо больше кислорода, чем их медлительным собратьям, таким, как камбала, угорь, электрический скат и морские коньки. Вот почему подводные рыбы часто плавают с открытыми ртами: это позволяет им пропустить через жабры значительно больший объем воды, а значит, и кислорода. Кроме того, жабры у этих видов рыб крупнее и толще, с тесно расположенными мембранами, что заметно повышает их респираторную способность. Эти рыбы вынуждены плавать даже во время сна, иначе они погибнут от недостатка кислорода (от удушения).

Как дышит море? — Секреты природы — Секреты природы — Хочу Знать! — Эрудитов нет?

Животные и растения поглощают из воздуха или из воды кислород и выделяют углекислый газ. Этот процесс называется дыханием. Море тоже поглощает кислород, и в нём тоже образуется углекислый газ. Море тоже по своему «дышит».

Бушует ветер. Высокие волны бороздят поверхность моря. Тучи брызг наполняют воздух, и когда мельчайшие капли воды падают вниз, каждая из них захватывает из воздуха немного кислорода. Море делает могучий вдох. Дождевые капли тоже приносят в море кислород, захваченный ими из воздуха.

Морские растения — и микроскопические водоросли, и 100-метровые водоросли-гиганты — на свету выделяют в морскую воду в 3-4 раза больше кислорода, чем его попадает в море из воздуха. Так в поверхностных слоях морской воды скапливаются миллионы тонн растворённого кислорода, которым дышат рыбы, моллюски и медузы.

Но некоторые морские животные обитают и на огромных 1000-метровых глубинах, где царит вечная тьма и не могут жить растения. Эти жители морских глубин, в основном крабы и моллюски, питаются трупами умерших рыб, которые обитают вблизи поверхности моря. Они поедают также части отмерших водорослей, опускающихся ко дну. Пищи у них достаточно.

Но как же попадает к ним кислород?

Воды глубин не соприкасаются с воздухом. Они отделены от воздушного океана 1000-метровыми слоями воды. Не может образоваться на большой глубине кислород и из углекислого газа. Углекислый газ выделяют растения, да и то лишь на свету. А в глубине моря нет ни растений, ни света.

Учёные давно уже разгадали эту тайну морских глубин. Оказывается, между глубинными слоями и поверхностью моря всё время происходит обмен воды. На севере вода остывает у поверхности моря, становится более плотной и «тонет», уходит к морскому дну. На её место с юга притекает новая, согретая тропическим солнцем вода. Так образуются поверхностные течения, например Гольфстрим, идущий от берегов тропической Америки к северу Европы. А по дну океанов струятся холодные реки без берегов — полярные морские течения, несущие жителям морских глубин кислород, который накапливается в воде в то время, когда она была у поверхности моря.

В тех частях океана и в тех морях, над которыми проносятся холодные ветры, вода у поверхности охлаждается, становится плотнее и идёт на дно. Например, в Балтийском море и без всяких течений, идущих с юга на север, кислород попадает на самое дно. Но есть моря, отделённые от океанов узкими проливами, в которые не проникают течения. И в то же время в этих морях, расположенных на юге, вода у поверхности никогда не охлаждается настолько сильно, чтобы «утонуть».

В таких морях в глубоких слоях воды, например в Чёрном море, кислорода почти нет. В нём только поверхностные слои воды богаты кислородом. В центральной части Чёрного моря морские жители могут дышать только в 100-метровом слое воды. А ниже на многие сотни метров простираются безжизненные глубины.

А более подробно изучить морские глубины, как дышит море и как это все посмотреть в цифрах, вам помогут репетиторы по географии, биологии, физике и математике на сайте https://www.virtualacademy.ru/repetitory/po-matematike/

Кислород в составе питьевой воды

«Нельзя сказать, что вода необходима для жизни: она и есть жизнь» Антуан де Сент-Экзюпери
 

Вода – основной элемент биосферы
Вода является основным элементом биосферы, без которого невозможно существование органической природы. Там, где присутствует любая форма жизни, всегда есть вода…
Именно из воды на 70 процентов состоит наш организм. И ни одна его клетка не может обойтись без водной среды.
 

Кислород – источник жизни
Кислород – это самый распространенный элемент на Земле, на его долю приходится около 47% массы твердой земной коры. Морские и пресные воды содержат более 88% кислорода. В атмосфере содержание 21 %.Но главная ценность кислорода скрывается даже не в его вездесущности.
Главное – то, что все живые существа потребляют кислород в процессе дыхания: кислород участвует в окислительно-восстановительных реакциях живых организмов, в результате которых выделяется энергия необходимая для жизнедеятельности.
 

Кислород – это вечный источник жизни и энергии.
 Наличие достаточного количества кислорода – это обязательное условие нашей жизни.
Во все клетки человеческого организма, а их около 70 миллиардов, кровь непрерывно поставляет кислород. Если поставки прекратятся или сократятся  хотя бы на несколько минут, многие клетки отомрут или мутируют.
Человек может прожить без пищи до 40 дней, без воды – не более 5 дней, а без кислорода –всего несколько минут… Значит, роль двух простых элементов –кислорода и воды в поддержании жизни намного важнее, чем сотен гораздо более сложных молекул, содержащихся в пище –белков, жиров, углеводов, витаминов, и прочих.
Кислород и вода важны не просто для поддержания жизни, они являются залогом умственного и физического здоровья, а также хорошей спортивной формы человека.
Научно доказано, что у людей, организм которых в достаточном количестве снабжен водой и кислородом, повышается результативность при меньших физических усилиях, а после нагрузок их организм значительно быстрее восстанавливается.
 

Кислородный голод
Организм человека чрезвычайно чувствителен к содержанию в нем кислорода, при его недостатке возникает кислородное голодание -гипоксия. Снижение содержания кислорода в крови всего на несколько процентов довольно быстро приводит к гибели вначале нервных, а затем и других клеток организма. Возникает так называемая недостаточность клеточного дыхания -проще говоря, клетки начинают задыхаться.
Помимо случаев, когда гипоксия возникает из-за проблем со здоровьем -например, во время приступов бронхиальной астмы -многие из нас, особенно проживающие в городе, испытывают постоянную нехватку чистого воздуха и являются жертвами гипоксии постепенного, медленного характера. Такое кислородное голодание не столь заметно, но от этого не менее губительно для организма.
 

У тех кто курит или нередко выпивает, недостаток кислорода в крови бывает катастрофичным  -более 15%. Дело в том, что курение приводит к сужению артерий и ухудшению работы легких; а алкогольные напитки просто разбавляют нашу кровь — в них почти нет кислорода, так как в процессе приготовления пива специально исключается его контакт с кислородом для сохранения его вкусовых качеств и возможности длительного хранения, а водка и другие крепкие напитки готовятся на дистиллированной воде, тоже крайне бедной кислородом.
В итоге растет риск сердечных приступов, ведь наше сердце вынуждено биться намного быстрее, компенсируя количеством доставляемой к органам крови низкое ее качество. Непосредственным следствием недостатка кислорода является также почечнокаменная болезнь, головные боли, депрессия, ставшая едва ли не привычным состоянием для многих горожан. Более того, кислородное голодание ослабляет иммунную систему организма, что делает его уязвимым для других, напрямую не связанных с гипоксией болезней.
Серьезной проблемой в наши дни становится поиск способов утоления кислородного голода. Конечно, отпуск, проведенный на чистом воздухе, вносит свою лепту в оздоровление организма, но этого недостаточно.
 

Вода и кислород – в жизни человека
Как добиться того, чтобы организм в достаточной степени снабжался такими необходимыми для здоровья элементами как вода и кислород?
Идеальная вода. Уникальные свойства
Решение есть. Недостаток кислорода в нашем организме можно пополнять… вместе с водой.
Природная вода абсолютно естественна для организма, она имеет максимальную скорость всасывания и, в отличие от других веществ, легко проникает во все клетки тела.
В этой ситуации истинной находкой становится способность воды восполнять кислородные запасы нашего организма. Но для этого, вода сама должна быть богата кислородом.
Идеальная вода – это вода, в которой содержится много кислорода. Она способна укрепить наш организм и повысить жизненный тонус.
 

Систематическое употребление такой воды, улучшает работу головного мозга; способствует выведению из организма токсических веществ; нормализует аппетит и процессы пищеварения; нейтрализует свободные радикалы, что способствует омоложению организма; ускоряет процессы заживления; способствует очищению кожи и… даже повышает потенцию.
 

Вода обогащенная кислородом рекомендуется, в первую очередь, людям занятым напряженным физическим и умственным трудом, живущим и работающим в состоянии стресса, а также в условиях неблагоприятной экологической обстановки.
Как показали исследования физической нагрузки, вода обогащенная кислородом полезна и для спортсменов. У людей, регулярно употребляющих такую воду, увеличивается выносливость, быстрота реакции, во время нагрузок снижается частота пульса и дыхания, гораздо быстрее снимается усталость и не наступает переутомление.
 

Как же производится вода с повышенным содержанием кислорода? Ведь при использовании обычных технологий, не удается добиться значительного эффекта – в одном литре воды невозможно растворить более 9 мг кислорода. А после открытия бутылки, его излишек, содержащийся в воде, улетучивается в течении нескольких минут.
Весь секрет кроется в уникальных технологиях, которые используются при создании кислородной воды.
Так в ходе создания воды Окси Лайф, вода при помощи уникального оборудования подвергается электролитическому разложению. За счет образовавшегося при этом объемного заряда (появляется большое число ионов кислорода и водорода) происходит перестройка электронных оболочек молекул воды, что приводит к возникновению устойчивых молекулярных образований кислорода с водой.
В результате образовывается не молекулярный кислород, а атомарный, который легко усваивается организмом человека.
 Поскольку при использовании данной технологии солевой состав не изменяется,  у воды появляется возможность удерживать дополнительный растворенный кислород, полученный при электролизе.
Как результат, мы получаем питьевую воду с содержанием растворенного кислорода от 18 мг/л и более.
Время жизни этих устойчивых образований позволяет сохранять кислород на протяжении нескольких месяцев в закрытой таре и несколько часов в воде, перелитой в емкость для питья.
Также сохраняется неизменным содержание кислорода даже при повышении температуры в комнатных условиях.
Преимуществом обогащенной кислородном воды перед обычными антиоксидантами  является то, что она быстро передает клеткам кислород, не вызывая при этом резкой активации свободнорадикального  окисления.
 

ОКСИ ЛАЙФ–Ваше здоровье
 Эта вода выпускается под торговой маркой «ОКСИЛАЙФ» и производится по канадской технологии на самом современном оборудовании компании Otec Researh–разработчика уникального метода производства.
Обогащенная кислородом вода «ОКСИЛАЙФ» — это действительно уникальное открытие, полученное в результате многолетних разработок ученых.
 

«ОКСИЛАЙФ» — это идеально чистая вода с удивительно мягким вкусом и столь необходимым для нашего организма набором микроэлементов.
Она не содержит углекислого газа, химических добавок, консервантов, усилителей вкусовых качеств или красителей. Это негазированная вода, которая прекрасно дополняет блюда любой кухни.
Вода  «ОКСИЛАЙФ» мягко и естественно снабжает организм человека кислородом. При регулярном употреблении, она способствует повышению физической работоспособности; лучшему усвоению протеинов, минеральных веществ и аминокислот; улучшению кровоснабжения мозга, повышению внимания и реакции; укреплению иммунной системы.
Все это дает дополнительные силы и поднимает настроение, чего так часто не хватает нам и нашим близким.
Кислородная вода «ОКСИЛАЙФ» — действительно событие на российском рынке товаров премиум — класса.

еще статьи на эту тему:

Зачем нам нужен кислород?

Урок 7. про воздух и воду — Окружающий мир — 2 класс

Окружающий мир, 2 класс

Урок 7. Про воздух и воду

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  1. Воздух и вода.
  2. Охрана чистоты воздуха и воды.

Глоссарий по теме

Воздух — смесь газов, составляющая атмосферу Земли.

Ветер — движение, поток воздуха в горизонтальном направлении.

Атмосфера -газообразная оболочка, окружающая Землю, некоторые другие планеты, Солнце и звёзды.

Ключевые слова

воздух, атмосфера, ветер.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1.Окружающий мир 2кл.:учеб.пособие для общеобразоват. организаций. В 2 ч. / А. А. Плешаков. — М.: Просвещение, 2017. С. 48-55

2.Окружающий мир. Тетрадь учебных достижений. 2кл.:учеб.пособие для общеобразоват. организаций / А. А. Плешаков, З. Д. Назарова. — М.: Просвещение, 2017. С. 35-38

Теоретический материал для самостоятельного изучения

1. Всегда ли информация бывает правдивой? Недавно стало известно, что в мире существует 5 океанов. Пересчитав несколько раз, так и не смогли найти пятый. Известно только четыре океана – Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый.

2. А что касается пятого, то информация про него такая:

Это самый большой океан из всех существующих, и вы, каждый день, час, минуту, секунду, сами того не замечая «купаетесь» в нём! Океан этот не солёный, не пресный, у него нет берегов и в нём нет воды! Словно огромные серебряные рыбы проплывают по его просторам самолёты!

А как Вы думаете, о каком океане мы сегодня поговорим?

3. Я и туча, и туман,

И ручей, и океан,

И летаю, и бегу,

И стеклянной быть могу!

  1. Вода занимает большую часть земного шара. На картах и глобусе вода

обозначена синим цветом — это океаны, моря, озёра, реки.

5. А какая может быть вода?

Вода в природе может находиться в трёх состояниях: жидком, твёрдом и газообразном.

Жидкое: вода рек,океанов,морей; дождь и роса

Твёрдое: град, лёд, снег, иней

Газообразное: пар.

6. Вся ли вода на планете пригодна для питья?В океанах и морях вода – солёная.В некоторых странах строят специальные опреснительные станции, так как запасов пресной воды крайне мало.

В списке стран, наиболее богатых по запасам пригодной к употреблению пресной воды, Россию можно поставить на одно из лидирующих мест. Самым крупным источником пресной воды в России является озеро Байкал — в нём сосредоточено до двадцати процентов от пресной воды всей планеты Земля.

7. Как Вы думаете, о чём мы должны поговорить сейчас? Конечно, о бережном отношении к воде! Всему живому нужна чистая вода. А она, во многих местах, загрязняется тем, что в неё попадают сливы сточных вод заводов и фабрик,  выбрасывание мусора в воду, мытьё машин

8. Ну а как же без воздуха?! Летом он бывает тёплым,

Веет холодом зимой,

Когда иней красит стёкла

И лежит на них каймой,

Мы о нём не говорим.

Просто мы его вдыхаем –

Он ведь нам необходим!

9. Всё живое давно бы задохнулось, если бы не растения. И дуб-великан, и травинка, и крохотные водоросли жадно ловят углекислый газ, он необходим растениям для питания. А возвращают в воздух кислород. Леса, луга, поля, парки, сады – все растения на Земле вместо углекислого газа дают нам живительный кислород. Чем больше вокруг зелени, тем чище воздух.

10. Воздух – это смесь разных газов: кислород -21%; азот – 1 %; углекислый газ -78%.

При дыхании живые существа поглощают из воздуха кислород, а выделяют углекислый газ.

  

11. Чистый воздух необходим для всего живого. К сожалению, из труб заводов и фабрик в воздух попадают вредные вещества и он загрязняется. Такой воздух опасен для людей, растений, животных

12 Чистый воздух и чистая вода – это главные и удивительные богатства природы, которые необходимо охранять и беречь!

Разбор типового тренировочного задания

  1. Сортировка элементов по категориям — Использование воздуха человеком.

Правильный ответ:

Разбор типового контрольного задания

2. Впишите в текст пропущенные слова:

Из труб ______ и _______в воздух попадают вредные _______ и он загрязняется. Такой _______ опасен для _________, _________,____________.

Чистый _______ – удивительное ___________ природы, которое необходимо _________ и ___________.

Ответ:

Из труб заводов и фабрик в воздух попадают вредные вещества и он загрязняется. Такой воздух опасен для людей, растений, животных.

Чистый воздух – удивительное богатство природы, которое необходимо беречь и охранять.

Как вода попадает в атмосферу?

Мне позвонила подруга и растерянно спросила: «Слушай, меня сын спрашивает… Вот вода попадает в воздух в виде пара, правильно? А в пар вода превращается при кипении? Так, где же тогда всю эту воду кипятят?»

Я не знала плакать мне или смеяться. А потом принялась рассказывать об испарении воды.

Испарение — переход воды в пар

Это очень распространенная ошибка, считать, что превращение воды в пар связано главным образом с температурой. Даже в учебниках можно встретить утверждение: «Солнечные лучи вызывают испарение воды».
Но это не так.
Испарение происходит при любой температуре, даже в мороз. Я однажды была на зимней рыбалке. От проруби на реке валил густой пар, словно там не ледяная вода, а крутой кипяток.

Как происходит испарение

Молекула любого вещества испытывает силу сцепления с другими молекулами и противоположную силу — силу кинетической энергии. В жидкости две эти силы уравновешены. В твердом веществе — выше сила сцепления. А в газе — выше кинетическая энергия.
Так вот, испарение — это когда с поверхности жидкости отрываются самые «шустрые» молекулы, у них настолько сильная кинетическая энергия, что им удается преодолеть силу сцепления.
Скорость испарения может зависеть от нескольких причин:

  • площадь жидкости;
  • температура жидкости;
  • влажность воздуха;
  • движение воздуха.

То есть температура — только одна из причин испарения воды. Температура просто ускоряет испарение, но не является его обязательным условием.

Переход воды в атмосферу

Вода в атмосфере уникальное явление. Она единственное из веществ, которое находится в атмосфере во всех трех состояниях.
Вода попадает в атмосферу как пар, испаряясь с поверхности океанов, морей, рек или поверхностей растений. Даже с поверхностей ледников может испаряться, причем испаряется именно лед. Это называют «сублимацией» — лед превращается в пар, без промежуточного превращения в воду.

Потом вода конденсируется, вернее, водяной пар конденсируется и образует облака. И в них вода уже может быть или в виде жидкости или в виде ледяных кристаллов, а лед — твердая форма воды.

Легкие и дыхательная система (для родителей)

Что такое легкие и дыхательная система?

Легкие и дыхательная система позволяют нам дышать. Они приносят кислород в наши тела (так называемый вдох или вдох) и выводят углекислый газ наружу (так называемый выдох или выдох).

Этот обмен кислорода и углекислого газа называется дыханием.

Какие части дыхательной системы?

Дыхательная система включает нос, рот, горло, голосовой ящик, дыхательное горло и легкие.

Воздух попадает в дыхательные пути через нос или рот. Если он попадает в ноздри (также называемые ноздрями), воздух нагревается и увлажняется. Крошечные волоски, называемые ресничками (SIL-ee-uh), защищают носовые проходы и другие части дыхательных путей, отфильтровывая пыль и другие частицы, попадающие в нос через вдыхаемый воздух.

Два отверстия дыхательных путей (носовая полость и рот) встречаются в глотке (чернила FAR) или в горле, в задней части носа и рта.Глотка является частью пищеварительной системы, а также дыхательной системы, потому что она несет как пищу, так и воздух.

В нижней части глотки этот путь разделяется на две части: один для пищи — пищевод (ih-SAH-fuh-gus), который ведет к желудку, а другой — для воздуха. Надгортанник (eh-pih-GLAH-tus), небольшой лоскут ткани, закрывает проход только для воздуха, когда мы глотаем, предотвращая попадание пищи и жидкости в легкие.

Гортань, или голосовой ящик, представляет собой верхнюю часть трубы, предназначенной только для воздуха.Эта короткая трубка содержит пару голосовых связок, которые издают звуки.

Трахея или дыхательное горло является продолжением дыхательных путей ниже гортани. Стенки трахеи (TRAY-kee-uh) укреплены жесткими кольцами

мм. хрящ, чтобы держать его открытым. Трахея также выстлана ресничками, которые удаляют жидкости и инородные частицы из дыхательных путей, чтобы они не попадали в легкие.

На нижнем конце трахея делится на левую и правую воздушные трубки, называемые бронхами (BRAHN-kye), которые соединяются с легкими.В легких бронхи разветвляются на более мелкие бронхи и еще более мелкие трубки, называемые бронхиолами (BRAHN-kee-olz). Бронхиолы заканчиваются в крошечных воздушных мешочках, называемых альвеолами, где на самом деле происходит обмен кислорода и углекислого газа. У каждого человека в легких сотни миллионов альвеол. Эта сеть альвеол, бронхиол и бронхов известна как бронхиальное дерево.

Легкие также содержат эластичные ткани, которые позволяют им раздуваться и сдуваться, не теряя формы, и покрыты тонкой оболочкой, называемой плеврой (PLUR-uh).

Грудная полость или грудная клетка (THOR-aks) — это воздухонепроницаемая коробка, в которой находится бронхиальное дерево, легкие, сердце и другие структуры. Верхняя и боковые части грудной клетки образованы ребрами и прикрепленными к ней мышцами, а нижняя — большой мышцей, называемой диафрагмой (DYE-uh-fram). Стенки грудной клетки образуют защитную клетку вокруг легких и другого содержимого грудной полости.

Как работают легкие и дыхательная система?

Клеткам нашего тела нужен кислород, чтобы оставаться в живых.Углекислый газ вырабатывается в нашем организме, когда клетки выполняют свою работу.

Легкие и дыхательная система позволяют кислороду из воздуха поступать в организм, а также позволяют организму избавляться от углекислого газа, содержащегося в выдыхаемом воздухе.

Когда вы вдыхаете, диафрагма движется вниз к животу, а мышцы ребер тянут ребра вверх и наружу. Это увеличивает грудную полость и втягивает воздух через нос или рот в легкие.

На выдохе диафрагма движется вверх и мышцы грудной стенки расслабляются, в результате чего грудная полость сужается и выталкивает воздух из дыхательной системы через нос или рот.

Каждые несколько секунд, с каждым вдохом воздух наполняет большую часть миллионов альвеол. В процессе, называемом диффузией, кислород перемещается из альвеол в кровь через капилляры (крошечные кровеносные сосуды), выстилающие альвеолярные стенки. Попадая в кровоток,

забирает кислород. гемоглобин в красных кровяных тельцах. Эта богатая кислородом кровь затем возвращается к сердцу, которое перекачивает ее по артериям к кислородно-голодным тканям по всему телу.

В крошечных капиллярах тканей тела кислород освобождается от гемоглобина и перемещается в клетки.Углекислый газ, производимый клетками во время их работы, перемещается из клеток в капилляры, где большая часть его растворяется в плазме крови. Кровь, богатая углекислым газом, затем возвращается к сердцу по венам. Из сердца эта кровь перекачивается в легкие, где углекислый газ переходит в альвеолы ​​для выдоха.

при переходе от менее плотной среды к более плотной

. Преломление света по мере перехода от менее плотной среды к более плотной

Когда свет переходит от менее плотного к более плотному вещества, (например, переходящего из воздуха в воду), свет преломлены (или согнуты) к нормали.

Нормаль — это линия перпендикулярно (образуя угол 90 градусов) к границе между двумя вещества. Изгиб происходит потому, что в более плотной среде свет распространяется медленнее.

Демонстрацию рефракции можно проводить дома в темной комнате. Все, что потребуется, — это фонарик, прозрачный стакан, наполненный водой, и небольшой зеркало.


Рисунок адаптирован из Аренса, 1994 г.
  • Рисунок (a): Направьте свет прямо в стекло.Если свет падает прямо на воду (или параллельно нормальный), изгиба не происходит, и он просто переходит прямо в вода нетронутая, оставляя только прямой луч света полностью до дна стакана.
  • Рисунок (b): Направьте свет в стекло под углом. В качестве свет попадает в воду, он преломляется. Поскольку свет проходит из воздуха (менее плотный) в воду (более плотный), он наклонен к нормальному. Луч света, казалось бы, изгибается у поверхности воды.
  • Рисунок (c): Поставьте зеркало на дно стакана с водой и снова посветите свет в стакан с водой под углом. Поскольку свет изначально попадает в вода, она преломляется как на рисунке (б) и затем отразился от зеркала (внизу стекло). При выходе из воды свет отклоняется от нормальный, поскольку он переходит из воды (более плотный) и в воздух (менее плотный). Свет выходил из фонарика, изгибался на поверхности воды, отражаться от зеркала на дне стекла и двигаться к поверхность, где он будет изгибаться наружу под тем же углом, что и на путь в.


от более к менее плотному

механизмы

11.3 Системы кровообращения и дыхания — Концепции биологии — 1-е канадское издание

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите прохождение воздуха из окружающей среды в легкие
  • Объясните, как легкие защищены от твердых частиц
  • Опишите функцию кровеносной системы
  • Опишите сердечный цикл
  • Объясните, как кровь течет по телу

Животные — сложные многоклеточные организмы, которым необходим механизм для транспортировки питательных веществ по телу и удаления отходов.Система кровообращения человека имеет сложную сеть кровеносных сосудов, которые достигают всех частей тела. Эта обширная сеть снабжает клетки, ткани и органы кислородом и питательными веществами, а также удаляет углекислый газ и отходы.

Средой для переноса газов и других молекул является кровь, которая постоянно циркулирует по системе. Разница в давлении внутри системы вызывает движение крови и создается за счет работы сердца.

Газообмен между тканями и кровью — важная функция системы кровообращения.У людей, других млекопитающих и птиц кровь поглощает кислород и выделяет углекислый газ в легких. Таким образом, кровеносная и дыхательная системы, функции которых заключаются в получении кислорода и выбросе углекислого газа, работают в тандеме.

Сделайте вдох и задержите дыхание. Подождите несколько секунд, а затем дайте ему выйти. Люди, когда они не напрягаются, дышат в среднем примерно 15 раз в минуту. Это соответствует примерно 900 вдохам в час или 21 600 вдохам в день. С каждым вдохом воздух наполняет легкие, а с каждым выдохом он устремляется обратно.Этот воздух делает больше, чем просто надувает и сдувает легкие в грудной полости. Воздух содержит кислород, который проходит через легочную ткань, попадает в кровоток и попадает в органы и ткани. Там кислород обменивается на углекислый газ, который является клеточным отходом. Углекислый газ выходит из клеток, попадает в кровоток, возвращается в легкие и выходит из организма во время выдоха.

Дыхание бывает как произвольным, так и непроизвольным. Частота вдохов и выдохов воздуха регулируется дыхательным центром головного мозга в ответ на поступающие сигналы о содержании углекислого газа в крови.Однако можно отключить это автоматическое регулирование для таких действий, как говорение, пение и плавание под водой.

Во время вдоха диафрагма опускается, создавая отрицательное давление вокруг легких, и они начинают раздуваться, втягивая воздух извне. Воздух поступает в тело через носовую полость, расположенную внутри носа (рис. 11.9). По мере того, как воздух проходит через носовую полость, он нагревается до температуры тела и увлажняется влагой со слизистых оболочек.Эти процессы помогают уравновесить воздух в соответствии с условиями тела, уменьшая любой ущерб, который может причинить холодный сухой воздух. Твердые частицы, плавающие в воздухе, удаляются из носовых ходов с помощью волос, слизи и ресничек. Образцы воздуха также отбираются химически с помощью обоняния.

Из носовой полости воздух проходит через глотку (горло) и гортань (голосовой ящик), попадая в трахею (рис. 11.9). Основная функция трахеи — направлять вдыхаемый воздух в легкие, а выдыхаемый — обратно из тела.Трахея человека представляет собой цилиндр длиной около 25–30 см (9,8–11,8 дюйма), который находится перед пищеводом и простирается от глотки в грудную полость к легким. Он состоит из неполных колец хряща и гладкой мускулатуры. Хрящ обеспечивает силу и поддержку трахеи, чтобы проход оставался открытым. Трахея выстлана клетками, которые имеют реснички и выделяют слизь. Слизь улавливает вдыхаемые частицы, а реснички перемещают частицы к глотке.

Конец трахеи разделяется на два бронха, которые входят в правое и левое легкое.Воздух попадает в легкие через главные бронхи. Главный бронх разделяется, образуя бронхи все меньшего и меньшего диаметра, пока проходы не станут менее 1 мм (0,03 дюйма) в диаметре, когда их называют бронхиолами, поскольку они разделяются и распространяются по легкому. Как и трахея, бронхи и бронхиолы состоят из хряща и гладких мышц. Бронхи иннервируются нервами как парасимпатической, так и симпатической нервной системы, которые контролируют сокращение мышц (парасимпатическая) или расслабление (симпатическая) в бронхах и бронхиолах, в зависимости от сигналов нервной системы.Последние бронхиолы — это респираторные бронхиолы. К концу каждой респираторной бронхиолы прикреплены альвеолярные протоки. В конце каждого протока находятся альвеолярные мешочки, каждый из которых содержит от 20 до 30 альвеол. Газообмен происходит только в альвеолах. Альвеолы ​​тонкостенные и выглядят как крошечные пузырьки внутри мешочков. Альвеолы ​​находятся в непосредственном контакте с капиллярами кровеносной системы. Такой тесный контакт обеспечивает диффузию кислорода из альвеол в кровь. Кроме того, углекислый газ будет диффундировать из крови в альвеолы ​​для выдоха.Анатомическое расположение капилляров и альвеол подчеркивает структурную и функциональную взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем. Оценки площади поверхности альвеол в легких колеблются в пределах 100 м 2 . Эта большая территория составляет примерно половину теннисного корта. Эта большая площадь поверхности в сочетании с тонкостенным характером альвеолярных клеток позволяет газам легко диффундировать по клеткам.

Рисунок 11.9 Воздух попадает в дыхательную систему через носовую полость, а затем проходит через глотку и трахею в легкие.(кредит: модификация работы NCI)

Основная функция дыхательной системы — доставлять кислород к клеткам тканей тела и удалять углекислый газ, продукт жизнедеятельности клеток. Основными структурами дыхательной системы человека являются носовая полость, трахея и легкие.

Все аэробные организмы нуждаются в кислороде для выполнения своих метаболических функций. На древе эволюции разные организмы изобрели разные способы получения кислорода из окружающей атмосферы.Среда, в которой живет животное, во многом определяет то, как оно дышит. Сложность дыхательной системы коррелирует с размерами организма. По мере увеличения размера животного расстояния диффузии увеличиваются, а отношение площади поверхности к объему уменьшается. У одноклеточных организмов диффузии через клеточную мембрану достаточно для снабжения клетки кислородом (рис. 11.10). Диффузия — это медленный пассивный транспортный процесс. Для того чтобы диффузия была возможным средством обеспечения клетки кислородом, скорость поглощения кислорода должна соответствовать скорости диффузии через мембрану.Другими словами, если бы ячейка была очень большой или толстой, диффузия не могла бы достаточно быстро доставить кислород внутрь ячейки. Следовательно, зависимость от диффузии как средства получения кислорода и удаления углекислого газа остается возможной только для небольших организмов или организмов с сильно уплощенным телом, таких как многие плоские черви (Platyhelminthes). Более крупные организмы должны были развить специализированные респираторные ткани, такие как жабры, легкие и дыхательные пути, сопровождаемые сложной системой кровообращения, чтобы транспортировать кислород по всему телу.

Рис. 11.10. Клетка одноклеточной водоросли Ventricaria ventricosa — одна из самых крупных из известных, достигая от одного до пяти сантиметров в диаметре. Как и все одноклеточные организмы, V. ventricosa обменивается газами через клеточную мембрану.

Для небольших многоклеточных организмов диффузии через внешнюю мембрану достаточно для удовлетворения их потребности в кислороде. Газообмен путем прямой диффузии через поверхностные мембраны эффективен для организмов диаметром менее 1 мм. У простых организмов, таких как книдарии и плоские черви, каждая клетка тела находится рядом с внешней средой.Их клетки остаются влажными, а газы быстро диффундируют за счет прямой диффузии. Плоские черви — это маленькие, буквально плоские черви, которые «дышат» путем диффузии через внешнюю мембрану (рис. 11.11). Плоская форма этих организмов увеличивает площадь поверхности для диффузии, гарантируя, что каждая клетка в теле находится близко к поверхности внешней мембраны и имеет доступ к кислороду. Если бы плоский червь имел цилиндрическое тело, то клетки в центре не могли бы получать кислород.

Рисунок 11.11. Процесс дыхания этого плоского червя осуществляется путем диффузии через внешнюю мембрану.(кредит: Стивен Чайлдс)

Дождевые черви и земноводные используют свою кожу (покровы) как орган дыхания. Плотная сеть капилляров находится чуть ниже кожи и способствует газообмену между внешней средой и кровеносной системой. Поверхность дыхательных путей должна быть влажной, чтобы газы растворялись и распространялись через клеточные мембраны.

Организмам, живущим в воде, необходим кислород из воды. Кислород растворяется в воде, но в меньшей концентрации, чем в атмосфере.В атмосфере содержится примерно 21 процент кислорода. В воде концентрация кислорода намного меньше. У рыб и многих других водных организмов развились жабры, которые поглощают растворенный кислород из воды (рис. 11.12). Жабры — это тонкие тканевые нити, сильно разветвленные и складчатые. Когда вода проходит через жабры, растворенный в воде кислород быстро диффундирует через жабры в кровоток. Система кровообращения может переносить насыщенную кислородом кровь к другим частям тела.У животных, которые содержат целомическую жидкость вместо крови, кислород диффундирует через жаберные поверхности в целомическую жидкость. Жабры встречаются у моллюсков, кольчатых червей и ракообразных.

Рисунок 11.12.
У этого карпа, как и у многих других водных организмов, есть жабры, которые позволяют ему получать кислород из воды. (кредит: «Guitardude012 ″ / Wikimedia Commons)

Складчатые поверхности жабр обеспечивают большую площадь поверхности, чтобы рыба получала достаточное количество кислорода. Диффузия — это процесс, при котором материал перемещается из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие.В этом случае кровь с низкой концентрацией молекул кислорода циркулирует по жабрам. Концентрация молекул кислорода в воде выше, чем концентрация молекул кислорода в жабрах. В результате молекулы кислорода диффундируют из воды (высокая концентрация) в кровь (низкая концентрация), как показано на рисунке 11.13. Точно так же молекулы углекислого газа в крови диффундируют из крови (высокая концентрация) в воду (низкая концентрация).

Рисунок 11.13. Когда вода течет по жабрам, кислород передается в кровь по венам.(кредит «рыба»: модификация работы Дуэйна Рейвера, NOAA)

Дыхание насекомого не зависит от его кровеносной системы; следовательно, кровь не играет прямой роли в транспорте кислорода. У насекомых есть узкоспециализированная дыхательная система, называемая трахеальной системой, которая состоит из сети небольших трубок, по которым кислород проходит по всему телу. Трахеальная система — самая прямая и эффективная дыхательная система активных животных. Трубки в трахеальной системе изготовлены из полимерного материала, называемого хитином.

Тела насекомых имеют отверстия, называемые дыхальцами, вдоль грудной клетки и брюшка. Эти отверстия соединяются с трубчатой ​​сетью, позволяя кислороду проходить в тело (рис. 11.14) и регулируя диффузию CO 2 и водяного пара. Воздух входит и выходит из трахеи через дыхальца. Некоторые насекомые могут проветривать трахею с помощью движений тела.

Рисунок 11.14. Насекомые дышат через трахею.

У млекопитающих вентиляция легких осуществляется путем вдыхания (дыхания).Во время вдоха воздух поступает в тело через носовую полость , расположенную внутри носа (рис. 11.15). По мере прохождения воздуха через носовую полость он нагревается до температуры тела и увлажняется. Дыхательные пути покрыты слизью, защищающей ткани от прямого контакта с воздухом. Слизь с высоким содержанием воды. Когда воздух проходит через эти поверхности слизистых оболочек, он впитывает воду. Эти процессы помогают уравновесить воздух в соответствии с условиями тела, уменьшая любой ущерб, который может причинить холодный сухой воздух.Твердые частицы, которые плавают в воздухе, удаляются через носовые ходы через слизь и реснички. Процессы нагревания, увлажнения и удаления частиц являются важными защитными механизмами, предотвращающими повреждение трахеи и легких. Таким образом, вдыхание служит нескольким целям в дополнение к доставке кислорода в дыхательную систему.

Рисунок 11.15. Воздух попадает в дыхательную систему через носовую полость и глотку, а затем проходит через трахею в бронхи, которые переносят воздух в легкие.(кредит: модификация работы NCI)

Какое из следующих утверждений о дыхательной системе млекопитающих неверно?

  1. Когда мы вдыхаем, воздух проходит от глотки к трахее.
  2. Бронхиолы разветвляются на бронхи.
  3. Альвеолярные протоки соединяются с альвеолярными мешочками.
  4. Газообмен между легкими и кровью происходит в альвеолах.

Из носовой полости воздух проходит через глотку (горло) и гортань (голосовой ящик), попадая в трахею (Рисунок 11.16). Основная функция трахеи — направлять вдыхаемый воздух в легкие, а выдыхаемый — обратно из тела. Трахея человека представляет собой цилиндр длиной от 10 до 12 см и диаметром 2 см, который находится перед пищеводом и простирается от гортани в грудную полость, где он разделяется на два основных бронха в средней части грудной клетки. Он состоит из неполных колец гиалинового хряща и гладкой мускулатуры (рис. 11.17). Трахея выстлана слизистыми бокаловидными клетками и мерцательным эпителием.Реснички продвигают инородные частицы, попавшие в слизь, к глотке. Хрящ обеспечивает силу и поддержку трахеи, чтобы проход оставался открытым. Гладкая мышца может сокращаться, уменьшая диаметр трахеи, в результате чего выдыхаемый воздух с огромной силой устремляется вверх из легких. Форсированный выдох помогает избавиться от слизи при кашле. Гладкие мышцы могут сокращаться или расслабляться в зависимости от стимулов внешней среды или нервной системы организма.

Рисунок 11.16.
Трахея и бронхи состоят из неполных хрящевых колец.(кредит: модификация работы Gray’s Anatomy)

Легкие: бронхи и альвеолы ​​

Конец трахеи разветвляется (делится) на правое и левое легкие. Легкие не идентичны. Правое легкое больше и содержит три доли, тогда как левое легкое меньшего размера содержит две доли (рис. 11.17). Мышечная диафрагма , , облегчающая дыхание, находится ниже (внизу) легких и отмечает конец грудной полости.

Рисунок 11.17. В легких трахея разветвляется на правый и левый бронхи.Правое легкое состоит из трех долей и больше. Чтобы вместить сердце, левое легкое меньше и имеет только две доли.

В легких воздух попадает в все меньшие и меньшие проходы, или бронхи . Воздух поступает в легкие через два основных (главных) бронха (единственное число: бронх). Каждый бронх делится на вторичные бронхи, а затем на третичные бронхи, которые, в свою очередь, делятся, образуя бронхиолы все меньшего и меньшего диаметра по мере того, как они разделяются и распространяются по легкому.Как и трахея, бронхи состоят из хряща и гладких мышц. В бронхиолах хрящ заменяется эластичными волокнами. Бронхи иннервируются нервами как парасимпатической, так и симпатической нервной системы, которые контролируют сокращение мышц (парасимпатическая) или расслабление (симпатическая) в бронхах и бронхиолах, в зависимости от сигналов нервной системы. У человека бронхиолы диаметром менее 0,5 мм — это респираторные бронхиолы . У них нет хрящей, и поэтому они полагаются на вдыхаемый воздух, чтобы поддерживать их форму.По мере уменьшения диаметра проходов относительное количество гладких мышц увеличивается.

Конечные бронхиолы подразделяются на микроскопические ветви, называемые респираторными бронхиолами. Дыхательные бронхиолы подразделяются на несколько альвеолярных протоков. Многочисленные альвеолы ​​и альвеолярные мешки окружают альвеолярные протоки. Альвеолярные мешочки напоминают грозди винограда, привязанные к концам бронхиол (рис. 11.18). В ацинарной области альвеолярных протока прикреплены к концу каждой бронхиолы.В конце каждого протока находится примерно 100 альвеолярных мешочка, каждый из которых содержит от 20 до 30 альвеол , имеющих диаметр от 200 до 300 микрон. Газообмен происходит только в альвеолах. Альвеолы ​​состоят из тонкостенных паренхиматозных клеток, обычно толщиной в одну клетку, которые выглядят как крошечные пузырьки внутри мешочков. Альвеолы ​​находятся в непосредственном контакте с капиллярами (толщиной в одну клетку) кровеносной системы. Такой тесный контакт обеспечивает диффузию кислорода из альвеол в кровь и распределение по клеткам тела.Кроме того, углекислый газ, который вырабатывается клетками в качестве отходов жизнедеятельности, будет диффундировать из крови в альвеолы ​​для выдоха. Анатомическое расположение капилляров и альвеол подчеркивает структурную и функциональную взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем. Поскольку в каждом альвеолярном мешочке так много альвеол (~ 300 миллионов на легкое) и так много мешочков в конце каждого альвеолярного протока, легкие имеют губчатую консистенцию. Эта организация производит очень большую площадь поверхности, доступную для газообмена.Площадь поверхности альвеол в легких составляет примерно 75 м 2 2 . Эта большая площадь поверхности в сочетании с тонкостенной природой альвеолярных паренхиматозных клеток позволяет газам легко диффундировать по клеткам.

Рисунок 11.18.
Терминальные бронхиолы соединены респираторными бронхиолами с альвеолярными протоками и альвеолярными мешочками. Каждый альвеолярный мешок содержит от 20 до 30 сферических альвеол и имеет вид грозди винограда. Воздух поступает в предсердие альвеолярного мешка, затем циркулирует в альвеолах, где происходит газообмен с капиллярами.Слизистые железы выделяют слизь в дыхательные пути, сохраняя их влажными и гибкими. (Источник: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Концепция в действии


Посмотрите следующее видео, чтобы изучить дыхательную систему.

Воздух, которым дышат организмы, содержит твердых частиц , таких как пыль, грязь, вирусные частицы и бактерии, которые могут повредить легкие или вызвать аллергические иммунные реакции. Дыхательная система содержит несколько защитных механизмов, позволяющих избежать проблем или повреждения тканей.В носовой полости волосы и слизь задерживают мелкие частицы, вирусы, бактерии, пыль и грязь, чтобы предотвратить их попадание.

Если твердые частицы выходят за пределы носа или попадают через рот, бронхи и бронхиолы легких также содержат несколько защитных устройств. Легкие производят слизь — липкое вещество, состоящее из муцина , сложного гликопротеина, а также солей и воды, которые задерживают частицы. Бронхи и бронхиолы содержат реснички, небольшие волосовидные выступы, выстилающие стенки бронхов и бронхиол (Рисунок 11.19). Эти реснички бьются в унисон и перемещают слизь и частицы из бронхов и бронхиол обратно в горло, где они проглатываются и выводятся через пищевод.

У человека, например, смола и другие вещества в сигаретном дыме разрушают или парализуют реснички, затрудняя удаление частиц. Кроме того, курение заставляет легкие производить больше слизи, которую поврежденные реснички не могут перемещать. Это вызывает постоянный кашель, поскольку легкие пытаются избавиться от твердых частиц, и делает курильщиков более восприимчивыми к респираторным заболеваниям.

Рисунок 11.19.
Бронхи и бронхиолы содержат реснички, которые помогают выводить слизь и другие частицы из легких. (кредит: Луиза Ховард, модификация работы Дартмутского центра электронного микроскопа)

Резюме

Дыхательные системы животных предназначены для облегчения газообмена. У млекопитающих воздух в носовой полости нагревается и увлажняется. Затем воздух проходит по глотке через трахею в легкие. В легких воздух проходит через разветвляющиеся бронхи, достигая респираторных бронхиол, в которых находится первое место газообмена.Дыхательные бронхиолы открываются в альвеолярные протоки, альвеолярные мешочки и альвеолы. Поскольку в легком очень много альвеол и альвеолярных мешков, площадь поверхности для газообмена очень велика. Есть несколько защитных механизмов для предотвращения повреждения или заражения. К ним относятся волосы и слизь в носовой полости, которые задерживают пыль, грязь и другие твердые частицы, прежде чем они попадут в систему. В легких частицы улавливаются слоем слизи и транспортируются через реснички к пищеводному отверстию в верхней части трахеи для проглатывания.

Система кровообращения — это сеть сосудов — артерий, вен и капилляров — и насоса, сердца. У всех позвоночных это система с замкнутым контуром, в которой кровь в значительной степени отделена от другого отделения внеклеточной жидкости организма, межклеточной жидкости, которая является жидкостью, омывающей клетки. Кровь циркулирует внутри кровеносных сосудов и циркулирует в одном направлении от сердца по одному из двух путей кровообращения, а затем снова возвращается к сердцу; это замкнутая кровеносная система.Открытые системы кровообращения встречаются у беспозвоночных животных, у которых циркулирующая жидкость непосредственно омывает внутренние органы, даже если ее можно перемещать с помощью качающегося сердца.

Сердце — это сложная мышца, состоящая из двух насосов: один, перекачивающий кровь через легочную циркуляцию в легкие, а другой, перекачивающий кровь через системный кровоток к остальным тканям тела (и самому сердцу).

Сердце асимметрично, левая сторона больше правой, что коррелирует с разными размерами легочного и системного контуров (Рисунок 11.10). У людей сердце размером со сжатый кулак; он разделен на четыре камеры: два предсердия и два желудочка. Есть одно предсердие и один желудочек с правой стороны и одно предсердие и один желудочек с левой стороны. Правое предсердие получает дезоксигенированную кровь из системного кровообращения через основные вены: верхняя полая вена, отводящая кровь от головы и вен, идущих от рук, а также нижняя полая вена, отводящая кровь из вен. которые исходят из нижних органов и ног.Эта деоксигенированная кровь затем проходит в правый желудочек через трехстворчатый клапан, который предотвращает обратный ток крови. После наполнения правый желудочек сокращается, перекачивая кровь в легкие для реоксигенации. Левое предсердие получает богатую кислородом кровь из легких. Эта кровь проходит через двустворчатый клапан в левый желудочек, где кровь закачивается в аорту. Аорта — это главная артерия тела, по которой насыщенная кислородом кровь поступает к органам и мышцам тела.Этот паттерн перекачивания называется двойной циркуляцией и встречается у всех млекопитающих. (Рисунок 11.20).

Рисунок 11.20. Сердце разделено на четыре камеры, два предсердия и два желудочка. Каждая камера разделена односторонними клапанами. Правая часть сердца получает от тела дезоксигенированную кровь и перекачивает ее в легкие. Левая часть сердца перекачивает кровь к остальному телу.

Основное назначение сердца — перекачивать кровь по телу; это происходит в повторяющейся последовательности, называемой сердечным циклом.Сердечный цикл — это поток крови через сердце, координируемый электрохимическими сигналами, которые заставляют сердечную мышцу сокращаться и расслабляться. В каждом сердечном цикле последовательность сокращений выталкивает кровь, прокачивая ее по телу; за этим следует фаза расслабления, когда сердце наполняется кровью. Эти две фазы называются систолой (сокращением) и диастолой (расслаблением) соответственно (рис. 11.21). Сигнал к сокращению начинается с внешней стороны правого предсердия.Электрохимический сигнал движется оттуда через предсердия, заставляя их сокращаться. Сокращение предсердий заставляет кровь через клапаны попадать в желудочки. Закрытие этих клапанов, вызванное сокращением желудочков, издает «смазанный» звук. К этому времени сигнал прошел по стенкам сердца через точку между правым предсердием и правым желудочком. Затем сигнал заставляет желудочки сокращаться. Желудочки сокращаются вместе, заставляя кровь поступать в аорту и легочные артерии.Закрытие клапанов этих артерий из-за того, что кровь втягивается обратно к сердцу во время расслабления желудочков, производит односложный «дублированный» звук.

Рисунок 11.21 В каждом сердечном цикле серия сокращений (систол) и расслаблений (диастол) перекачивает кровь через сердце и через тело. (а) Во время сердечной диастолы кровь течет в сердце, в то время как все камеры расслаблены. (b) Тогда желудочки остаются расслабленными, в то время как систола предсердий выталкивает кровь в желудочки. (c) Когда предсердия снова расслабляются, систола желудочков выталкивает кровь из сердца.

Работа сердца — это функция клеток сердечной мышцы или кардиомиоцитов, составляющих сердечную мышцу. Кардиомиоциты — это особые мышечные клетки, которые имеют поперечно-полосатую форму, как скелетные мышцы, но качаются ритмично и непроизвольно, как гладкие мышцы; соседние клетки соединены вставочными дисками, обнаруженными только в сердечной мышце. Эти соединения позволяют электрическому сигналу проходить непосредственно к соседним мышечным клеткам.

Электрические импульсы в сердце создают электрические токи, которые проходят через тело, и их можно измерить на коже с помощью электродов.Эту информацию можно наблюдать в виде электрокардиограммы (ЭКГ), регистрирующей электрические импульсы сердечной мышцы.

Концепция в действии


Посетите следующий веб-сайт, чтобы увидеть в действии кардиостимулятор или систему электрокардиограммы.

Кровь из сердца разносится по телу сложной сетью кровеносных сосудов (рис. 11.22). Артерии забирают кровь от сердца. Основная артерия большого круга кровообращения — аорта; он разветвляется на крупные артерии, по которым кровь поступает к разным конечностям и органам.Аорта и артерии около сердца имеют тяжелые, но эластичные стенки, которые реагируют на перепады давления, вызванные биением сердца, и сглаживают их. Артерии, расположенные дальше от сердца, содержат больше мышечной ткани в стенках, которые могут сжиматься, что влияет на скорость кровотока. Крупные артерии расходятся на второстепенные артерии, а затем на более мелкие сосуды, называемые артериолами, чтобы глубже проникать в мышцы и органы тела.

Артериолы расходятся в капиллярные русла. Капиллярные русла содержат большое количество, от 10 до 100 капилляров, которые разветвляются между клетками тела.Капилляры — это трубки узкого диаметра, которые могут соответствовать одиночным эритроцитам и являются местами обмена питательными веществами, отходами и кислородом с тканями на клеточном уровне. Жидкость также просачивается из крови в интерстициальное пространство из капилляров. Капилляры снова сходятся в венулы, которые соединяются с второстепенными венами, которые, наконец, соединяются с основными венами. Вены — это кровеносные сосуды, по которым кровь с высоким содержанием углекислого газа возвращается к сердцу. Вены не такие толстостенные, как артерии, так как давление ниже, и у них есть клапаны по всей длине, которые предотвращают обратный ток крови от сердца.По основным венам кровь отводится от тех же органов и конечностей, что и по основным артериям.

Рис. 11.22 Артерии тела, обозначенные красным, начинаются у дуги и ветви аорты, чтобы снабжать органы и мышцы тела насыщенной кислородом кровью. Вены тела, обозначенные синим цветом, возвращают кровь к сердцу. Легочные артерии окрашены в синий цвет, чтобы отразить тот факт, что они дезоксигенированы, а легочные вены — красные, что свидетельствует о том, что они насыщены кислородом. (Источник: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Дыхательные системы животных предназначены для облегчения газообмена.У млекопитающих воздух в носовой полости нагревается и увлажняется. Затем воздух проходит через глотку и гортань через трахею в легкие. В легких воздух проходит через разветвляющиеся бронхи, достигая респираторных бронхиол. Дыхательные бронхиолы открываются в альвеолярные протоки, альвеолярные мешочки и альвеолы. Поскольку в легком очень много альвеол и альвеолярных мешков, площадь поверхности для газообмена очень велика.

Кровеносная система млекопитающих — это замкнутая система с двойной циркуляцией, проходящей через легкие и тело.Он состоит из сети сосудов, содержащих кровь, которая циркулирует из-за перепада давления, создаваемого сердцем.

Сердце содержит два насоса, которые перемещают кровь по легочному и системному кровообращению. Есть одно предсердие и один желудочек с правой стороны и одно предсердие и один желудочек с левой стороны. Прокачка сердца — это функция кардиомиоцитов, отличительных мышечных клеток, которые имеют поперечно-полосатую форму, как скелетные мышцы, но качаются ритмично и непроизвольно, как гладкие мышцы.Сигнал на сокращение начинается в стенке правого предсердия. Электрохимический сигнал заставляет два предсердия сокращаться в унисон; затем сигнал заставляет желудочки сокращаться. Кровь из сердца разносится по телу сложной сетью кровеносных сосудов; артерии забирают кровь от сердца, а вены возвращают кровь к сердцу.

Глоссарий

альвеола: (множественное число: альвеолы) (также воздушные мешочки) конечная структура легочного прохода, где происходит газообмен

аорта: основная артерия, по которой кровь от сердца поступает в систему кровообращения

артерия: кровеносный сосуд, отводящий кровь от сердца

атриум: (множественное число: предсердие) камера сердца, которая принимает кровь из вен

двустворчатый клапан: одностороннее отверстие между предсердием и желудочком в левой части сердца

бронхи: (единственное число: бронх) более мелкие ветви хрящевой ткани, отходящие от трахеи; воздух направляется через бронхи в область, где происходит газообмен в альвеолах

бронхиола: дыхательный путь, идущий от главного бронха до альвеолярного мешка

капилляр: наименьший кровеносный сосуд, по которому проходят отдельные клетки крови и место диффузии кислорода и обмена питательными веществами

сердечный цикл: наполнение и опорожнение сердца кровью, вызванное электрическими сигналами, которые заставляют сердечные мышцы сокращаться и расслабляться

замкнутая система кровообращения: система, в которой кровь отделена от межклеточной жидкости организма и содержится в кровеносных сосудах

диафрагма: скелетная мышца, расположенная под легкими, которая окружает легкие в грудной клетке

диастола: фаза расслабления сердечного цикла, когда сердце расслаблено и желудочки наполняются кровью

электрокардиограмма (ЭКГ): запись электрических импульсов сердечной мышцы

нижняя полая вена: большая вена тела, возвращающая кровь из нижних частей тела в правое предсердие

гортань: голосовой ящик, расположенный в горле

носовая полость: отверстие дыхательной системы во внешнюю среду

открытая система кровообращения: система кровообращения, в которой кровь смешивается с межклеточной жидкостью в полости тела и непосредственно омывает органы

глотка: глотка

главный бронх: (также главный бронх) область дыхательных путей в легком, которая прикрепляется к трахее и раздваивается, образуя бронхиолы

малое кровообращение: поток крови от сердца через легкие, где происходит оксигенация, а затем обратно к сердцу

верхняя полая вена: большая вена тела, по которой кровь из верхней части тела возвращается в правое предсердие

системный кровоток: кровоток от сердца к мозгу, печени, почкам, желудку и другим органам, конечностям и мышцам тела, а затем обратно к сердцу

систола: фаза сокращения сердечного цикла, когда желудочки перекачивают кровь в артерии

трахея: хрящевая трубка, транспортирующая воздух из горла в легкие

трехстворчатый клапан: одностороннее отверстие между предсердием и желудочком в правой части сердца

вена: кровеносный сосуд, по которому кровь возвращается к сердцу

желудочек: (сердца) большая камера сердца, которая перекачивает кровь в артерии

Атмосфера и круговорот воды

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Круговорот воды •

Компоненты круговорота воды » Атмосфера · Конденсация · Испарение · Эвапотранспирация · Пресноводные озера и реки · Поток грунтовых вод · Накопление льда и снега · Океаны · Осадки · Таяние снегов · Источники · Ручьи · Сублимация · Поверхностный сток

Линзовидное облако над горами хребта Тараруа, Северный остров, Новая Зеландия.Что происходит над этими горами? Несколько облаков собраны в одно яркое линзовидное облако.

Кредит: Крис Пикинг, Фотография звездного неба

Атмосфера наполнена водой

Круговорот воды — это все, что связано с накоплением воды и перемещением воды по Земле, внутри и над Землей. Хотя атмосфера не может быть большим хранилищем воды, это супермагистраль, используемая для перемещения воды по земному шару. Испарение и транспирация превращает жидкую воду в пар, который поднимается в атмосферу из-за восходящих потоков воздуха.Более низкие температуры на высоте позволяют пару конденсироваться в облака, а сильные ветры перемещают облака по всему миру, пока вода не выпадет в виде осадков для пополнения связанных с землей частей круговорота воды. Около 90 процентов воды в атмосфере образуется за счет испарения из водоемов, а остальные 10 процентов — за счет испарения растений.

В атмосфере всегда есть вода. Облака , конечно, наиболее видимое проявление атмосферной воды, но даже чистый воздух содержит воду — воду в виде частиц, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть.По одной оценке, объем воды в атмосфере в любой момент времени составляет около 3100 кубических миль ( 3 миль) или 12 900 кубических километров ( 3 км). Это может показаться большим, но это всего лишь около 0,001 процента от общего объема воды на Земле, составляющего около 332 500 000 миль 3 (1 385 000 000 км 3 ), как показано в таблице ниже. Если бы вся вода в атмосфере пролилась дождем сразу, он покрывал бы земной шар только на глубину 2,5 сантиметра, около 1 дюйма.

Сколько весит облако?

Кредит: Викимедиа, Creative Commons

Как вы думаете, у облаков есть вес? Как они могут, если они парят в воздухе, как воздушный шар, наполненный гелием? Если вы привяжете воздушный шар с гелием к кухонным весам, он не покажет никакого веса, так зачем же облако? Чтобы ответить на этот вопрос, позвольте мне спросить, есть ли у воздуха какой-либо вес — это действительно важный вопрос.Если вы знаете, что такое давление воздуха и барометр, то знаете, что воздух имеет вес. На уровне моря вес (давление) воздуха составляет около 14 ½ фунтов на квадратный дюйм (1 килограмм на квадратный сантиметр).

Поскольку воздух имеет вес, он также должен иметь плотность, которая является весом для выбранного объема, например кубического дюйма или кубического метра. Если облака состоят из частиц, они должны иметь вес и плотность. Ключ к объяснению того, почему облака плавают, заключается в том, что плотность того же объема облачного материала меньше плотности того же количества сухого воздуха.Точно так же, как нефть плавает по воде, потому что ее плотность меньше , так и облака плавают в воздухе, потому что влажный воздух в облаках менее плотен, чем сухой.

Нам еще нужно ответить на вопрос, сколько весит облако. Чтобы еще больше запутать ситуацию, вес зависит от того, как вы его определяете:

  • Вес капли воды в облаке
  • Вес капель воды плюс вес воздуха (в основном над облаком, давящий вниз)

Мы собираемся посмотреть только на вес реальных частиц облака.Одна оценка плотности кучевых облаков дана на https://www.sciencealert.com/this-is-how-much-a-cloud-weighs, как плотность около 0,5 грамма на кубический метр. Облако размером 1 км 3 содержит 1 миллиард кубических метров.

Посчитаем: 1 000 000 000 x 0,5 = 500 000 000 граммов водяных капель в нашем облаке. Это около 500 000 килограммов или 1,1 миллиона фунтов (около 551 тонны). Но это «тяжелое» облако парит над вашей головой, потому что воздух под ним еще тяжелее — меньшая плотность облака позволяет ему плавать в более сухом и более плотном воздухе.

Глобальное распределение атмосферных вод

Одна оценка глобального распределения водных ресурсов

Источник воды Объем воды в кубических милях Объем воды, куб. Км В процентах от общего количества пресной воды % от общего количества воды
Атмосфера 3 094 12 900 0,04% 0.001%
Всего пресной воды в мире 8 404 000 35 030 000 100% 2,5%
Всего воды в мире 332 500 000 1 386 000 000 100%

Источник: Глейк П. Х., 1996: Водные ресурсы. В Энциклопедии климата и погоды, изд. С. Х. Шнайдер, Oxford University Press, Нью-Йорк, т. 2. С. 817-823.

Маленькое облачко, которое могло — но почему?
Почему это крошечное облачко единственное в небе?

Источники и дополнительная информация

Системы газообмена | Безграничная биология

Дыхательная система и прямая диффузия

Респираторные процессы, которые помогают организмам обмениваться O 2 и CO 2 , варьируются от простой прямой диффузии до сложных респираторных систем.

Цели обучения

Обзор функций дыхательной системы

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Дыхание гарантирует, что клетки, ткани и основные органы тела получают достаточный запас кислорода и что углекислый газ, продукт жизнедеятельности, эффективно удаляется; обмен кислорода и углекислого газа происходит посредством диффузии через клеточные мембраны.
  • Механизмы, процессы и структуры, используемые для дыхания, определяются типом, размером и сложностью организма.
  • Прямая диффузия газов через внешние мембраны может использоваться такими организмами, как плоские черви, в качестве средства дыхания из-за их небольшого размера и простоты.
Ключевые термины
  • дезоксигенированный : удаление атомов кислорода из молекулы
  • диффузия : Пассивное движение растворенного вещества через проницаемую мембрану
  • аэробные : живущие или встречающиеся только в присутствии кислорода

Введение

Дыхание — это непроизвольное событие.Частота вдоха и количества вдыхаемого или выдыхаемого воздуха строго регулируется дыхательным центром головного мозга. При нормальных условиях дыхания люди в среднем дышат примерно 15 раз в минуту. Дыхательный цикл состоит из вдоха и выдоха: с каждым нормальным вдохом насыщенный кислородом воздух наполняет легкие, а с каждым выдохом дезоксигенированный воздух устремляется обратно. Насыщенный кислородом воздух проходит через легочную ткань, попадает в кровоток и перемещается к органам и тканям.Кислород (O 2 ) попадает в клетки, где он используется для метаболических реакций, которые производят АТФ, высокоэнергетическое соединение. В то же время эти реакции выделяют в качестве побочного продукта диоксид углерода (CO 2 ). CO 2 токсичен и требует удаления; таким образом, CO 2 выходит из клеток, попадает в кровоток, возвращается в легкие и выходит из организма во время выдоха.

Основная функция дыхательной системы — доставлять кислород к клеткам тканей тела и удалять углекислый газ.Основными структурами дыхательной системы человека являются носовая полость, трахея и легкие. Все аэробные организмы нуждаются в кислороде для выполнения своих метаболических функций.

По древу эволюции разные организмы изобрели разные способы получения кислорода из окружающей атмосферы. Среда, в которой живет животное, во многом определяет то, как оно дышит. Сложность дыхательной системы коррелирует с размерами организма. По мере увеличения размера животного расстояния диффузии увеличиваются, а отношение площади поверхности к объему уменьшается.У одноклеточных (одноклеточных) организмов диффузии через клеточную мембрану достаточно для снабжения клетки кислородом. Диффузия — это медленный пассивный транспортный процесс. Для того чтобы обеспечить клетку кислородом, скорость поглощения кислорода должна соответствовать скорости диффузии через мембрану. Другими словами, если бы ячейка была очень большой или толстой, диффузия не могла бы достаточно быстро доставить кислород внутрь ячейки. Следовательно, зависимость от диффузии как средства получения кислорода и удаления углекислого газа остается возможной только для небольших организмов или организмов с сильно уплощенным телом, таких как плоские черви (Platyhelminthes).Более крупные организмы должны были развить специализированные респираторные ткани, такие как жабры, легкие и дыхательные пути, сопровождаемые сложной системой кровообращения для транспортировки кислорода по всему телу.

Прямая диффузия : Процесс дыхания этого плоского червя осуществляется путем диффузии через внешнюю мембрану.

Прямая диффузия

Для небольших многоклеточных организмов диффузии через внешнюю мембрану достаточно для удовлетворения их потребности в кислороде.Газообмен путем прямой диффузии через поверхностные мембраны эффективен для организмов диаметром менее 1 мм. У простых организмов, таких как книдарии и плоские черви, каждая клетка тела находится рядом с внешней средой. Их клетки остаются влажными, поэтому газы быстро диффундируют за счет прямой диффузии. Плоские черви — это маленькие, буквально плоские черви, которые «дышат» путем диффузии через внешнюю мембрану. Плоская форма этих организмов увеличивает площадь поверхности для диффузии, гарантируя, что каждая клетка в теле находится близко к поверхности внешней мембраны и имеет доступ к кислороду.Если бы плоский червь имел цилиндрическое тело, то клетки в центре не могли бы получать кислород.

Кожа, жабры и трахеальные системы

Дыхание может происходить через различные органы дыхания у разных животных, включая кожу, жабры и трахею.

Цели обучения

Опишите, как кожа, жабры и трахеальная система используются в процессе дыхания.

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Некоторые животные, такие как земноводные и дождевые черви, могут использовать свою кожу (покровы) для обмена газов между внешней средой и кровеносной системой благодаря сети капилляров, лежащих под кожей.
  • Рыбы и другие водные организмы используют жабры для поглощения растворенного в воде кислорода и вывода углекислого газа из кровотока.
  • Некоторые насекомые используют трахейную систему, которая транспортирует кислород из внешней среды через отверстия, называемые дыхальцами.
Ключевые термины
  • целом : заполненная жидкостью полость в теле животного; пищеварительная система подвешена в полости, которая выстлана тканью, называемой брюшиной
  • жабра : орган дыхания рыб и других водных животных
  • дыхальце : поры или отверстия, используемые (особенно пауками и некоторыми рыбами) для дыхания

Кожа и жабры

Существуют различные методы газообмена, используемые животными.Как видно на примере млекопитающих, воздух попадает из внешней среды в легкие. Другие животные, такие как дождевые черви и земноводные, используют свою кожу (покровы) как дыхательный орган. Плотная сеть капилляров находится чуть ниже кожи, облегчая газообмен между внешней средой и кровеносной системой. Поверхность дыхательных путей должна быть влажной, чтобы газы растворялись и распространялись через клеточные мембраны.

Организмы, живущие в воде, также нуждаются в способе получения кислорода.Кислород растворяется в воде, но в более низкой концентрации по сравнению с атмосферой, которая содержит примерно 21 процент кислорода. Рыбы и многие другие водные организмы развили жабры, чтобы принимать растворенный кислород из воды. Жабры — это тонкие тканевые нити, сильно разветвленные и складчатые. Когда вода проходит через жабры, растворенный в воде кислород быстро диффундирует через жабры в кровоток. Система кровообращения может переносить насыщенную кислородом кровь к другим частям тела.У животных, которые содержат целомическую жидкость вместо крови, кислород диффундирует через жаберные поверхности в целомическую жидкость. Жабры встречаются у моллюсков, кольчатых червей и ракообразных.

Карп : Этот карп, как и многие другие водные организмы, имеет жабры, которые позволяют ему получать кислород из воды.

Складчатые поверхности жабр обеспечивают большую площадь поверхности для обеспечения рыбы достаточным количеством кислорода. Диффузия — это процесс, при котором материал перемещается из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие.В этом случае кровь с низкой концентрацией молекул кислорода циркулирует по жабрам. Концентрация молекул кислорода в воде выше, чем концентрация молекул кислорода в жабрах. В результате молекулы кислорода диффундируют из воды (высокая концентрация) в кровь (низкая концентрация). Точно так же молекулы углекислого газа диффундируют из крови (высокая концентрация) в воду (низкая концентрация).

Транспорт кислорода и жабры : Когда вода течет по жабрам, кислород переносится в кровь по венам.

Трахеальные системы

Дыхание насекомого не зависит от его кровеносной системы; следовательно, кровь не играет прямой роли в транспорте кислорода. У насекомых есть узкоспециализированная дыхательная система, называемая трахеальной системой, которая состоит из сети небольших трубок, по которым кислород поступает ко всему телу. Трахеальная система, наиболее прямая и эффективная дыхательная система у активных животных, состоит из трубок, сделанных из полимерного материала, называемого хитином.

Тела насекомых имеют отверстия, называемые дыхальцами, вдоль грудной клетки и брюшка.Эти отверстия соединяются с трубчатой ​​сетью, позволяя кислороду проходить в тело, регулируя диффузию CO 2 и водяного пара. Воздух входит и выходит из трахеи через дыхальца. Некоторые насекомые могут проветривать трахею с помощью движений тела.

Дыхание насекомых : Насекомые дышат через трахеальную систему, в которой отверстия, называемые дыхальцами, позволяют кислороду проникать в организм.

Дыхательные системы амфибий и птиц

Птицы и земноводные имеют другие потребности в кислороде, чем млекопитающие, и, как следствие, разные дыхательные системы.

Цели обучения

Различать типы дыхания у земноводных и птиц

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Земноводные используют жабры для дыхания в раннем возрасте и развивают примитивные легкие во взрослой жизни; кроме того, они могут дышать через кожу.
  • Птицы развили направленную дыхательную систему, которая позволяет им получать кислород на больших высотах: воздух течет в одном направлении, а кровь течет в другом, обеспечивая эффективный газообмен.
Ключевые термины
  • жабры : орган дыхания рыб, земноводных и других водных животных.

Дыхание земноводных

Амфибии развили несколько способов дыхания. Молодые земноводные, как и головастики, дышат жабрами, при этом не выходят из воды. По мере роста головастика жабры исчезают, а легкие растут (хотя у некоторых земноводных жабры сохраняются на всю жизнь). Эти легкие примитивны и не так развиты, как легкие млекопитающих.Взрослые амфибии лишены диафрагмы или имеют уменьшенную диафрагму, поэтому дыхание через легкие вынужденное. Другой способ дыхания земноводных — это распространение через кожу. Чтобы способствовать этой диффузии, кожа земноводных должна оставаться влажной. В нем есть сосудистые ткани, которые делают возможным этот газообмен. Эта влажная поверхность кожи может быть вредна на суше, но хорошо работает под водой.

Дыхание птиц

Птицы отличаются от других позвоночных: у птиц относительно маленькие легкие и девять воздушных мешков, которые играют важную роль в дыхании.Легкие птиц также не способны раздуваться, поскольку у птиц нет диафрагмы и плевральной полости. У птиц газообмен происходит между воздушными капиллярами и кровеносными капиллярами, а не в альвеолах.

Flight представляет собой уникальную проблему для дыхания. Полет потребляет много энергии; Таким образом, птицам требуется много кислорода для поддержания метаболических процессов. Птицы развили дыхательную систему, которая снабжает их кислородом, необходимым для полета. Как и у млекопитающих, у птиц есть легкие — органы, специализирующиеся на газообмене.Кислородный воздух, вдыхаемый во время вдоха, диффундирует через поверхность легких в кровоток, а углекислый газ диффундирует из крови в легкие, а затем выводится во время выдоха. Детали дыхания у птиц и млекопитающих существенно различаются.

Дыхание птиц : Процесс вдоха и выдоха у птиц. Дыхание осуществляется тремя различными группами органов — передними воздушными мешками, легкими и задними воздушными мешками.

Помимо легких, у птиц внутри тела есть воздушные мешки.Воздух течет в одном направлении от задних воздушных мешков к легким и из передних воздушных мешков. Поток воздуха противоположен потоку крови, и газообмен происходит гораздо эффективнее. Этот тип дыхания позволяет птицам получать необходимый кислород даже на больших высотах, где концентрация кислорода низкая. Эта направленность воздушного потока требует двух циклов впуска и выдоха, чтобы полностью удалить воздух из легких.

Системы и защитные механизмы млекопитающих

Дыхательная система млекопитающих уравновешивает воздух в теле, защищает от посторонних материалов и обеспечивает газообмен.

Цели обучения

Объясните, как воздух проходит из окружающей среды в легкие, защищая их от твердых частиц

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Воздух, который поступает из внешней среды в тело, должен проходить через носовую полость, где он нагревается, увлажняется и исследуется на наличие твердых частиц.
  • По мере того, как воздух выходит из носовой полости, он попадает в глотку, гортань, трахею, главные бронхи (правое и левое легкое), вторичные и третичные бронхи, бронхиолы, конечные, затем респираторные бронхиолы, альвеолярные протоки, затем альвеолярные мешки, где происходит газообмен. происходит с капиллярами.
  • Компоненты дыхательной системы обеспечивают защиту от посторонних предметов; они включают выработку слизи в легких и ресничках бронхов и бронхиол для вывода вещества из системы.
  • Компоненты дыхательной системы, которые обеспечивают защиту от инородных материалов и включают образование слизи в легких и ресничек бронхов и бронхиол.
Ключевые термины
  • альвеола : небольшой воздушный мешок в легких, где кислород и углекислый газ обмениваются с кровью
  • раздвоение : разделить или разделить на два канала или ответвления
  • бронх : любой из двух дыхательных путей, которые являются первичными ветвями трахеи, ведущими непосредственно в легкие

Дыхательная система млекопитающих

У млекопитающих вентиляция легких происходит путем вдыхания, когда воздух попадает в тело через носовую полость.Воздух проходит через носовую полость, нагревается до температуры тела и увлажняется. Дыхательные пути покрыты слизью с высоким содержанием воды, которая защищает ткани от прямого контакта с воздухом. Когда воздух пересекает поверхности слизистых оболочек, он впитывает воду. Это уравновешивает воздух, поступающий в тело, уменьшая ущерб, который может причинить холодный сухой воздух. Твердые частицы в воздухе также удаляются через носовые ходы. Все эти процессы представляют собой защитные механизмы, предотвращающие повреждение трахеи и легких.

Из носовой полости воздух проходит через глотку и гортань в трахею. Функция трахеи — направлять вдыхаемый воздух в легкие, а выдыхаемый — из тела. Человеческая трахея, цилиндр длиной около 10-12 см и диаметром 2 см, расположенный перед пищеводом, простирается от гортани в грудную полость. Он состоит из неполных колец гиалинового хряща и гладкой мускулатуры, которые разделяются на два основных бронха в средней части грудной клетки. Трахея выстлана производящими слизь бокаловидными клетками и мерцательным эпителием, которые продвигают инородные частицы, попавшие в слизь, к глотке.Хрящ обеспечивает силу и поддержку трахеи, чтобы проход оставался открытым. Гладкая мышца может сокращаться, вызывая уменьшение диаметра трахеи, что с большой силой выталкивает выдыхаемый воздух вверх из легких. Форсированный выдох помогает избавиться от слизи при кашле.

Структура трахеи и бронхов : Трахея и бронхи состоят из неполных хрящевых колец.

Путь вдыхания : Воздух попадает в дыхательную систему через носовую полость и глотку.Затем он проходит через трахею в бронхи, по которым воздух попадает в легкие.

Легкие: бронхи и альвеолы ​​

Конец трахеи разветвляется на правое и левое легкие, которые не идентичны. Правое легкое большего размера имеет три доли, а левое легкое меньшего размера — две доли. Мышечная диафрагма, облегчающая дыхание, находится ниже легких, отмечая конец грудной полости.

Структура легкого : В легких трахея разветвляется на правый и левый бронхи.Правое легкое большего размера состоит из трех долей. Чтобы вместить сердце, левое легкое меньше, имеет только две доли.

Когда воздух попадает в легкие, он отводится через бронхи, начиная с двух основных бронхов. Каждый бронх делится на вторичные, а затем на третичные бронхи, которые в дальнейшем делятся, образуя бронхиолы меньшего диаметра, которые разделяются и распространяются по легкому. Бронхи состоят из хрящей и гладких мышц; в бронхиолах хрящ заменяется эластичными волокнами.Бронхи иннервируются нервами парасимпатической и симпатической нервных систем, которые контролируют сокращение или расслабление мышц, соответственно. У человека бронхиолы диаметром менее 0,5 мм являются респираторными бронхиолами. Поскольку у них нет хрящей, они полагаются на вдыхаемый воздух, чтобы поддерживать свою форму. По мере уменьшения диаметра проходов относительное количество гладких мышц увеличивается.

Концевые бронхиолы затем подразделяются на респираторные бронхиолы, которые подразделяются на альвеолярные протоки.Многочисленные альвеолы ​​(sing. Alveolus) и альвеолярные мешочки окружают альвеолярные протоки. К концу каждой бронхиолы прикрепляются альвеолярные протоки; каждый проток заканчивается примерно 100 альвеолярными мешочками. Каждый мешок содержит 20-30 альвеол диаметром 200-300 мкм. Альвеолы ​​состоят из тонкостенных паренхиматозных клеток, которые находятся в непосредственном контакте с капиллярами кровеносной системы. Это гарантирует, что кислород будет диффундировать из альвеол в кровь и что углекислый газ, вырабатываемый клетками в качестве продукта жизнедеятельности, будет диффундировать из крови в альвеолы ​​для выдоха.Анатомическое расположение капилляров и альвеол подчеркивает взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем. Поскольку в каждом альвеолярном мешочке так много альвеол (около 300 миллионов на легкое) и так много мешочков в конце каждого альвеолярного протока, легкие имеют губчатую консистенцию. Эта организация производит очень большую площадь поверхности, доступную для газообмена.

Альвеолярная структура : Терминальные бронхиолы соединены респираторными бронхиолами с альвеолярными протоками и альвеолярными мешочками.Каждый альвеолярный мешок содержит от 20 до 30 сферических альвеол и имеет вид грозди винограда. Воздух поступает в предсердие альвеолярного мешка, затем циркулирует в альвеолах, где происходит газообмен с капиллярами. Слизистые железы выделяют слизь в дыхательные пути, сохраняя их влажными и эластичными.

Защитные механизмы

Воздух, которым дышат организмы, содержит твердые частицы, такие как пыль, грязь, вирусные частицы и бактерии, которые могут повредить легкие. Дыхательная система имеет защитные механизмы, позволяющие избежать повреждений.В носовой полости волосы и слизь задерживают мелкие частицы, вирусы, бактерии, пыль и грязь, предотвращая попадание внутрь. Если частицы выходят за пределы носа или попадают через рот, бронхи и бронхиолы содержат несколько защитных устройств. В легких выделяется слизь, задерживающая твердые частицы. Бронхи и бронхиолы содержат реснички, небольшие волосовидные выступы, выстилающие стенки бронхов и бронхиол. Эти реснички перемещают слизь и частицы из бронхов и бронхиол обратно в горло, где они проглатываются и выводятся через пищевод.

Изображение ресничек, полученное с помощью электронного микроскопа : Бронхи и бронхиолы содержат реснички, которые помогают выводить слизь и другие частицы из легких.

У человека смола и другие вещества в сигаретном дыме разрушают или парализуют реснички, затрудняя удаление частиц. Кроме того, курение заставляет легкие производить больше слизи, которую поврежденные реснички не могут двигаться. Это вызывает постоянный кашель, поскольку легкие пытаются избавиться от твердых частиц, что делает курильщиков более восприимчивыми к респираторным заболеваниям.

Механика дыхания — Science NetLinks

Фото: Clipart.com

Введение

Дыхание происходит настолько автоматически, что мы редко задумываемся об этом, если только не чувствуем, что в наши тела поступает недостаточно воздуха. Прочтите эту статью, чтобы узнать о процессе дыхания.


Вы когда-нибудь задыхались? Это неприятное ощущение.Это потому, что все части вашего тела нуждаются в кислороде, который вы получаете с воздухом, которым вы дышите. Когда вы вдыхаете, ваша дыхательная система доставляет кислорода в ваше тело, чтобы кровь могла доставлять кислород к вашим клеткам. Когда вы выдыхаете, вы выделяете газ под названием углекислый газ .

Дыхательная система состоит из четырех основных частей. Первая часть состоит из носа и рта , через которые воздух поступает в ваше тело.Внутренняя часть носа называется носовой полостью. Слизистая оболочка выстилает носовую полость и помогает сохранять нос влажным. Небольшие волоски внутри носовой полости помогают фильтровать воздух, которым вы дышите, и препятствуют попаданию грязи и пыли в легкие. Когда вы вдыхаете через рот или полость рта, воздух увлажняется, но не фильтруется.

Носовая полость и рот встречаются у глотки , или горла, на задней стороне носа и рта. Оттуда воздух быстро попадает во вторую часть вашей дыхательной системы, в трахею или трахею.Трахея — это трубка, которая доставляет воздух в легкие , третью и наиболее важную часть вашей дыхательной системы. В легких кислород поглощается кровью, которая доставляет его по всему телу. Последней частью системы является диафрагма , слой мышц, составляющий дно вашей грудной клетки.

Когда вы делаете глубокий вдох, ваша диафрагма сокращается. Это освободит больше места в грудной полости. Воздух, содержащий кислород, проходит через трахею в большие трубки в легких, называемые бронхами, , заставляя их расширяться.Когда вы делаете глубокий вдох, ваша диафрагма расширяется и сжимает ваши легкие, заставляя воздух подниматься в трахею, выходить из носа и рта.

Из бронхов воздух попадает в более мелкие разветвленные трубки, называемые бронхиолами . Основные ветви этой системы покрыты ресничками, и тонкой пленкой слизи. Слизь улавливает пыль, пыльцу и другие загрязнения, а бьющиеся реснички перемещают слизь вверх в глотку, где ее можно проглотить в пищевод.Этот процесс помогает очистить дыхательную систему.

Бронхиолы перемещают воздух в крошечные воздушные мешочки, называемые альвеолами . По мере того, как воздух перемещается из бронхиол в альвеолы, трубки становятся все меньше и меньше. Когда воздух достигает альвеол, кислород отделяется от остального воздуха и затем перемещается в крошечные кровеносные сосуды, называемые капиллярами, , которые окружают альвеолы. Затем кислород переносится гемоглобином в красных кровяных тельцах к остальной части вашего тела, когда насыщенная кислородом кровь устремляется из капилляров в легких через все более крупные кровеносные сосуды, пока не вернется в левую часть сердца и перекачивается через тело.

Двигаясь через кровеносных сосуда, которые теперь называются венами , гемоглобин возвращает углекислый газ через сердце и в легкие. При выдохе углекислый газ снова выходит наружу, и процесс начинается снова.

Физиология человека — Дыхание

Физиология человека — Дыхание БИО 301
Физиология человека

Дыхание


Дыхательная система:

  • Основная функция — получение кислорода для использования клетками организма и удаление углекислый газ, который производят клетки
  • Включает дыхательные пути, ведущие в легкие (и выходящие из них), а также легкие сами
  • Путь воздуха: носовые полости (или ротовая полость)> глотка> трахея> первичный бронхи (правые и левые)> вторичные бронхи> третичные бронхи> бронхиолы > альвеолы ​​(место газообмена)


Дыхательная система


www.niehs.nih.gov/oc/factsheets/ozone/ithurts.htm


Дыхание

Обмен газов (O2 и CO2) между альвеолами и кровью происходит простой диффузией: O2 диффундирует из альвеол в кровь и CO2 из крови в альвеолы. Для диффузии требуется градиент концентрации. Итак, концентрация (или давление) O2 в альвеолах должен сохраняться на более высоком уровне, чем в крови, и концентрация (или давление) СО2 в альвеолах должно поддерживаться на уровне рычаг ниже, чем в крови.Делаем это, конечно, дыханием — постоянный приток свежего воздуха (с большим количеством O2 и небольшим количеством CO2) в легкие и альвеолы.

Дыхание это активный процесс, требующий сокращения скелетных мышц. Основные мышцы дыхания включают наружные межреберные мышцы (расположенные между ребра) и диафрагмы (лист мышцы, расположенный между грудной и брюшной полостями).

Наружные межреберные суставы плюс диафрагма сокращаются, вызывая вдохновение:

  • Сокращение наружных межреберных мышц > подъем ребер и грудины> увеличенное расстояние между грудной клеткой> снижает давление воздуха в легких> воздух попадает в легкие
  • Сокращение диафрагмы > диафрагма движется вниз> увеличивает вертикальный размер грудной полости> снижает давление воздуха в легких> воздух попадает в легкие:


www.fda.gov/fdac/features/1999/emphside.html


Диафрагма

Для выдоха:

  • расслабление наружных межреберных мышц и диафрагмы> возвращение диафрагма, ребра и грудина в положение покоя> восстанавливает грудной полость до прединспираторного объема> увеличивает давление в легких> воздух выдохнул

Внутриальвеолярное давление на вдохе и выдохе

По мере сокращения внешних межреберных промежутков и диафрагмы легкие расширяются.Расширение легких вызывает давление в легких (и альвеолах). стать немного отрицательным по отношению к атмосферному давлению. Как результат, воздух перемещается из области с более высоким давлением (воздух) в область с более низким давлением. давление (наши легкие и альвеолы). Во время выдоха дыхание расслабляются мышцы и уменьшается объем легких. Это вызывает давление в легкие (и альвеолы) становятся слегка положительными по отношению к атмосферному давлению. В результате из легких выходит воздух (посмотрите эту анимацию Макгроу-Хилла).


Стенки альвеол покрыты тонкой пленкой воды и это создает потенциальную проблему. Молекулы воды, в том числе на альвеолярные стенки больше тянутся друг к другу, чем к воздуху, и это притяжение создает силу, называемую поверхностным натяжением. Это поверхностное натяжение увеличивается по мере сближения молекул воды, что и происходит когда мы выдыхаем, и наши альвеолы ​​становятся меньше (как воздух, выходящий из воздушного шара). Потенциально поверхностное натяжение может вызвать коллапс альвеол и, кроме того, затруднит повторное расширение альвеол (при вдохе).Оба они могут представлять собой серьезные проблемы: если альвеолы ​​разрушатся, они будут не содержат воздуха и кислорода, который мог бы диффундировать в кровь и, в случае «повторного расширения» было труднее, вдыхание было бы очень, очень трудным, если не невозможным. К счастью, наши альвеолы ​​не разрушаются, и вдыхание относительно легко, потому что легкие вырабатывают вещество, называемое сурфактантом, которое снижает поверхностное натяжение.

Роль легких Поверхностно-активное вещество

  • Поверхностно-активное вещество снижает поверхностное натяжение, которое:
    • увеличивает растяжимость легких (уменьшая усилия, необходимые для расширения легкие)
    • снижает склонность альвеол к разрушению

Клетки легких, вырабатывающие сурфактант


Обмен газов:

    • обмен O2 и CO2 между внешняя среда и клетки тела
    • эффективен, потому что альвеолы ​​и капилляры имеют очень тонкие стенки и очень много (в легких около 300 миллионов альвеол с общей поверхностью площадью около 75 квадратных метров)
  • Внутреннее дыхание — внутриклеточное использование O2 для сделать ATP
  • происходит простой диффузией по градиентам парциального давления
Что такое парциальное давление ?:
  • это индивидуальное давление, оказываемое независимо от конкретного газа в смеси газов.Воздух, которым мы дышим, представляет собой смесь газов: в первую очередь азот, кислород и углекислый газ. Итак, воздух в воздушный шар дует создает давление, которое заставляет воздушный шар расширяться (и это давление генерируется как все молекулы азота, кислорода и углекислого газа перемещаться и сталкиваться со стенками воздушного шара). Однако общая давление, создаваемое воздухом, частично связано с азотом, частично с кислородом, и частично в углекислый газ. Эта часть общего давления создается кислородом — это «парциальное давление» кислорода, в то время как давление, создаваемое кислородом. диоксид углерода — это «парциальное давление» диоксида углерода.Частичное газовое давление, следовательно, является мерой того, сколько газа присутствует (например, в крови или альвеолах).

  • парциальное давление, оказываемое каждым газом в смеси, равно общему давление, умноженное на фракционный состав газа в смеси. Так, учитывая, что общее атмосферное давление (на уровне моря) составляет около 760 мм рт. и, кроме того, воздух содержит около 21% кислорода, тогда парциальное давление кислород в воздухе — 0.21 умножить на 760 мм рт. Ст. Или 160 мм рт. Ст.

Парциальное давление O2 и CO2 в теле (нормальные условия покоя): (посмотрите эту анимацию МакГроу-Хилла)

  • Альвеолы ​​
    • PO2 = 100 мм рт. Ст.
    • PCO2 = 40 мм рт. Ст.
  • Альвеолярные капилляры
    • Ввод альвеолярных капилляров
      • PO2 = 40 мм рт. Ст. (Относительно низкое потому что эта кровь только что вернулась из системного кровообращения и потеряла большую часть кислорода)
      • PCO2 = 45 мм рт. Ст. (Относительно высокий потому что кровь, возвращающаяся из системного кровообращения, забрала углекислый газ)

В альвеолярных капиллярах происходит диффузия газов: кислорода диффундирует из альвеол в кровь и углекислый газ из кровь в альвеолы.

    • Выход из альвеолярных капилляров
      • PO2 = 100 мм рт. Ст.
      • PCO2 = 40 мм рт. Ст.
Кровь, покидающая альвеолярные капилляры, возвращается в левое предсердие и закачивается левым желудочком в большой круг кровообращения. Эта кровь проходит по артериям и артериолам в системный орган, или тело, капилляры. Поскольку кровь проходит по артериям и артериолам, нет газа происходит обмен.
    • Вход в системные капилляры
      • PO2 = 100 мм рт. Ст.
      • PCO2 = 40 мм рт. Ст.
    • Клетки тела (в условиях покоя)
    • ,00
      • PO2 = 40 мм рт. Ст.
      • PCO2 = 45 мм рт. Ст.
Из-за разницы парциальных давлений кислорода и углерода диоксид в системных капиллярах и клетках тела, кислород диффундирует из крови и в клетки, в то время как углекислый газ диффундирует из клетки в кровь.
    • Выход из системных капилляров
      • PO2 = 40 мм рт. Ст.
      • PCO2 = 45 мм рт. Ст.
Кровь, покидающая системные капилляры, возвращается в сердце (правое предсердие) через венулы и вены (и газообмен не происходит, пока кровь находится в венулах и вены). Затем эта кровь перекачивается в легкие (и альвеолярный отросток). капилляры) правым желудочком.

Как кислород и углекислый газ транспортируются в крови?

  • Кислород переносится кровью:

Поскольку почти весь кислород в крови переносится гемоглобином, соотношение между концентрацией (парциальным давлением) кислорода и насыщение гемоглобина (процент молекул гемоглобина, переносящих кислород) составляет важный.


Кислородный транспорт

Насыщение гемоглобина:

  • степень, в которой гемоглобин в крови сочетается с O2
  • зависит от РО2 в крови:

Связь между уровнем кислорода и насыщением гемоглобина обозначается кривой диссоциации (насыщения) кислород-гемоглобин (дюйм график выше).Вы можете видеть, что при высоких парциальных давлениях O2 (см. Выше около 40 мм рт. ст.), сатурация гемоглобина остается довольно высокой (обычно около 75 — 80%). Этот довольно плоский участок диссоциации кислород-гемоглобин кривая называется «плато».

Напомним, что 40 мм рт. Ст. — типичное парциальное давление кислорода в клетки тела. Изучение кривой диссоциации кислород-гемоглобин показывает, что в условиях покоя только около 20-25% гемоглобина молекулы отдают кислород в системных капиллярах.Это важно (другими словами, «плато» имеет значение), потому что это означает, что вы имеют значительный запас кислорода. Другими словами, если вы станете более активен, и вашим клеткам нужно больше кислорода, кровь (молекулы гемоглобина) имеет много кислорода, чтобы обеспечить

Когда вы действительно станете более активными, парциальное давление кислорода в вашем (активные) клетки могут упасть ниже 40 мм рт. Посмотрите на кислород-гемоглобин кривая диссоциации показывает, что по мере снижения уровня кислорода насыщение гемоглобина также снижается — и резко снижается.Это означает, что кровь (гемоглобин) «выгружает» много кислорода активным клеткам — клеткам, которые, конечно, нуждаются в больше кислорода.


Факторы, влияющие на кривую диссоциации кислород-гемоглобин:

Кривая диссоциации кислород-гемоглобин «сдвигается» при определенных условиях. Эти факторы могут вызвать такой сдвиг:

  • более низкий pH
  • повышенная температура
  • подробнее 2,3-дифосфоглицерат (DPG)
  • повышенный уровень CO2
Эти факторы меняются, когда ткани становятся более активными.Например, когда скелетная мышца начинает сокращаться, клетки этой мышцы используют больше кислород, производят больше АТФ и производят больше отходов (CO2). Производство большего количества АТФ означает выделение большего количества тепла; так что температура в активном тканей увеличивается. Чем больше CO2, тем ниже pH. Это так, потому что эта реакция происходит, когда CO2 выпущенный:

CO2 + ч30 ——> h3CO3 ——> HCO3 + H +

и больше ионов водорода = более низкий (более кислый) pH.Итак, в активных тканях есть более высокий уровень CO2, более низкий pH и более высокий температуры. Кроме того, при более низком уровне PO2 эритроциты увеличивают выработку вещества, называемого 2,3-дифосфоглицератом. Эти меняющиеся условия (больше CO2, ниже pH, выше температура и др. 2,3-дифосфоглицерат) в активных тканях вызывают изменение структуры гемоглобина, что, в свою очередь, вызывает гемоглобин отказаться от кислорода. Другими словами, в активных тканях больше гемоглобина молекулы отдают кислород.Другими словами, Кривая диссоциации кислород-гемоглобин «сдвигается вправо» (как показано голубая кривая на графике ниже). Это означает, что при заданном частичном давление кислорода, процент насыщения гемоглобином должен быть ниже. Например, на графике ниже экстраполировать до «нормальной» кривой (зеленая кривая) от PO2 до 40, затем более, и насыщение гемоглобином составляет около 75%. Затем экстраполируйте к «смещенной вправо» (голубой) кривой от PO2 40, затем выше, и насыщение гемоглобином составляет около 60%.Итак, смена вправо ‘на кривой диссоциации кислород-гемоглобин (показанной выше) означает, что гемоглобин выделяет больше кислорода — именно то, что нужно клетками активной ткани!


Углекислый газ — переносится из клеток организма обратно в легкие как:

    1 — бикарбонат (HCO3) — 60%
    • образуется при объединении CO2 (выделяемого клетками, производящими АТФ) с h3O (из-за фермента красных кровяных телец, называемого карбоангидраза), как показано на диаграмме ниже
    2 — карбаминогемоглобин — 30%
    • образуется при соединении CO2 с гемоглобином (гемоглобин молекулы, которые отказались от кислорода)
    3 — растворен в плазме — 10%


Транспорт углекислого газа


Обмен СО2 в альвеолах


Контроль дыхания

Ваша частота дыхания меняется.Когда активен, например, ваш респираторный курс идет вверх; когда менее активен или спит, скорость идет вниз. Кроме того, несмотря на то, что дыхательные мышцы работают произвольно, вы не можете сознательно контролируйте их, когда спите. Итак, как частота дыхания изменено и как контролируется дыхание, когда вы не осознанно думаешь о дыхании?

Ритмичность центр мозгового вещества:

  • контролирует автоматическое дыхание
  • состоит из взаимодействующих нейронов, которые срабатывают либо во время вдоха (I нейроны) или истечение (E нейроны)
    • I нейроны — стимулируют нейроны, которые иннервируют дыхательные мышцы (чтобы о вдохновении)
    • E нейронов — подавляют I нейроны (чтобы « выключить » I нейроны и принести об истечении срока)
Центр апнейстики (расположен в мосту) — стимулирует I нейроны (способствует вдохновение)

Пневмотаксический центр (также расположенный в мосту) — подавляет апнейстический центр и подавляет вдох


Факторы, участвующие в увеличении частоты дыхания

  • Хеморецепторы — расположены в аорте и сонных артериях (периферические хеморецепторы) & в мозговом веществе (центральные хеморецепторы)
  • Хеморецепторы (больше стимулируются повышенным уровнем CO2 чем за счет снижения уровня O2)> стимулировать ритмичность Площадь> Результат = учащение дыхания

Тяжелые упражнения ==> значительно увеличивает частоту дыхания

Механизм?

  • НЕ повышенный CO2
  • Возможные факторы:
    • рефлексы, возникающие из движений тела (проприорецепторы)
    • высвобождение адреналина (во время тренировки)
  • импульсов коры головного мозга (может одновременно стимулировать ритмичность области и двигательных нейронов)

Ссылки по теме:

Дыхательная система

Введение к Анатомия: Дыхательная система


Назад к программе BIO 301

Лекция Примечания 1 — Структура клетки и метаболизм

Лекция Примечания 2 — Нейроны и нервная система I

Лекция Примечания 2b — Нейроны и нервная система II

Лекция Примечания 3 — Мышца

Лекция Примечания 4 — Защита крови и тела I

Лекция Примечания 4b — Защита крови и тела II

Лекция Примечания 5 — Сердечно-сосудистая система


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*