Sistemul respirator

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 25 iunie 2021; verificările necesită 7 modificări .

Sistemul respirator ( latină  systema respiratorium ) este un sistem de organe ale oamenilor și ale altor animale, care servește la schimbul de gaze al organismului cu mediul (oferă furnizarea de oxigen și îndepărtarea dioxidului de carbon ) [1] . Organismele pot primi oxigen din aer (respirația aerului), sau pot consuma oxigen dizolvat în apă (respirația apei) [2] . Organele respiratorii sunt prezente numai în organismele aerobe , în anaerobe sunt absente [2] . La oameni, alte mamifere și păsăricaracteristicile anatomice ale sistemului respirator includ căile respiratorii, plămânii și mușchii speciali. La unele animale (în special, amfibieni , pești , o serie de crustacee ), respirația pielii joacă un rol vital în schimbul de gaze , atunci când oxigenul intră prin suprafața corpului. Respirația cutanată este adesea denumită respirație intestinală , atunci când funcția de schimb de gaze este realizată de membrana intestinală (la celenterate ) [2] . La pești și alte animale acvatice, principalul organ respirator sunt branhiile - excrescențe acoperite cu vase de sânge. Insectele au un sistem respirator foarte simplu numit trahee (tuburi subțiri de aer). Plantele au și un sistem respirator, dar direcția schimbului de gaze este opusă cu cea a animalelor [3] [4] . Protozoarele și organismele multicelulare inferioare ( protozoare , bureți, celenterate, mulți viermi) nu au organe respiratorii, iar schimbul de gaze se realizează numai prin respirație difuză (prin suprafața corpului) [1] .

Organele respiratorii ale animalelor s-au format în legătură cu o creștere a zonei suprafeței respiratorii: proeminență sau proeminență a pielii. Majoritatea animalelor acvatice primare au proeminențe ale tegumentului exterior care îndeplinesc o funcție respiratorie: branhii ale peștilor și crustaceelor, ctenidii de moluște, branhii ale crabilor potcoave , branhii ale echinodermelor . Unele animale acvatice au dezvoltat suprafețe respiratorii interne: plămânii acvatici ai holoturienilor , sistemul respirator anal al larvelor de libelule acvatice și plastronii unor insecte de apă [5] .

Organele respiratorii ale nevertebratelor

Sistemul respirator al majorității insectelor este reprezentat de multe tuburi de aer - trahee , care pătrund în întregul corp și încurcă organele. Ramurile terminale ale traheei se termină într-o celulă traheală stelata, din care pleacă cele mai subțiri capilare traheale ( traheole ). Sistemul traheal al insectelor este deschis (comunică liber cu aerul din jur), doar unele larve care trăiesc în apă au un sistem închis. În cazul unui sistem închis, cavitatea traheală este alimentată cu oxigen folosind branhii traheale care captează oxigenul dizolvat în apă. În procesul de dezvoltare individuală, sistemul respirator al unor insecte se poate schimba. De exemplu, insectele , care se dezvoltă într-un mediu acvatic, au mai întâi respirație cutanată, apoi branhiile traheale sunt folosite pentru respirație, iar doar adulții au respirație traheală completă [2] .

La arahnide , organele respiratorii sunt trahee (în falange , scorpioni falsi , fânători și unele căpușe ) sau așa-numiții saci pulmonari (la scorpioni și flagelati ), uneori ambele împreună (la păianjeni ). Arahnidele inferioare nu au organe respiratorii separate; aceste organe se deschid spre exterior pe partea inferioară a abdomenului , mai rar pe cefalotorace , cu una sau mai multe perechi de orificii respiratorii (stigmat). Organele respiratorii ale păianjenilor se numesc cărți pulmonare, care constau din pliuri asemănătoare frunzelor.

Crustaceele folosesc branhii pentru respirație, situate pe părțile laterale ale corpului sau pe membre. Uneori, respirația cutanată este folosită pentru schimbul de gaze [6] . La multe crustacee inferioare, care au dimensiuni mici, nu există organe respiratorii speciale, iar schimbul de gaze se realizează exclusiv prin suprafața corpului.

La moluște , organele de schimb de gaze sunt ctenidia (branhiile primare). Majoritatea moluștelor au o singură pereche de ctenidii. Mai mult, fiecare ctenidiu constă dintr-un fir de susținere și două rânduri de plăci ciliate ( lammell ), dând ctenidiului o asemănare cu o pene de pasăre . În interiorul cordonului de susținere se află vasele de sânge aferente și eferente, mușchii și nervii ctenidiului. De fapt, schimbul de gaze cu apa are loc prin epiteliul lamelelor. Evolutiv, ctenidiile au fost modificate în mod repetat: atât numărul cât și structura lor s-au schimbat. Astfel, la majoritatea gasteropodelor , din cauza torsiunei evolutive și apariției unui flux asimetric de apă în cavitatea mantalei , una dintre ctenidii se pierde complet. La moluștele bivalve, ctenidiile cu o structură tipică se găsesc numai în grupul Protobracnhia , în timp ce restul dezvoltă branhii lamelare mult mai complexe pe baza lor. La cefalopode, la baza fiecărui ctenidiu se află o inimă branchială suplimentară , ale cărei contracții cresc fluxul sanguin. La moluștele care trăiesc pe uscat, organul respirator este plămânul de aer [7] .

La echinoderme , sistemul ambulacral îndeplinește funcția respiratorie [8] . Pielea lor are excrescente în care intră cavitatea corpului - branhii ale pielii, care sunt folosite pentru schimbul de gaze. Peretele lor este foarte subțire, așa că prin el are loc ușor schimbul de gaze. La holoturii , pe lângă sistemul ambulacral, se formează organe respiratorii speciale - plămânii de apă [9] . Acestea sunt organe speciale asemănătoare sacurilor, bogate în vasculare, care se deschid în intestinul posterior al holoturiilor [10] .

Organele respiratorii ale vertebratelor

Ciclostomii și peștii folosesc branhii pentru respirație, situate în fante branhiale (deschideri pereche care comunică cavitatea faringiană cu mediul). Branhiile s-au format din proeminențe ale pereților faringelui și tegumentului exterior. Datorită activării stilului de viață al vertebratelor, este nevoie de o ventilație sporită a branhiilor. Astfel, scheletul și mușchii arcadelor branhiale au format pompa. În ciclostomi, pompa branhială este dispusă astfel: în exteriorul branhiilor se află o rețea branhială cartilaginoasă; este comprimat de mușchii viscerali , în urma căruia apa este împinsă afară prin deschiderile branhiale, după care rețeaua branhială se îndreaptă și apa intră din nou în branhii. Arcurile branhiale ale peștilor cartilaginoși sunt împărțite în mai multe părți mobile, care, sub acțiunea mușchilor viscerali, se pot plia și desfășura. Volumul faringelui se modifică și apa intră în branhii prin gură, în timp ce valvele speciale rezistă curgerii inverse. Peștii osoși au dezvoltat învelișuri branhiale mobile care acoperă fantele branhiale. Mușchii deschid și închid alternativ capacele branhiale, modificând volumul cavităților peribranhiale. Apa intră pe gură și iese, spălând branhiile [1] .

La unii pești care trăiesc în corpuri de apă în care conținutul de oxigen scade periodic, s-au format organe respiratorii suplimentare pentru a obține oxigen din aer. La unii pești care trăiesc în nămol , excrescențele grupate se extind din arcurile branhiale, care pot servi pentru respirația aerului [1] . La peștii labirint s-au format așa-numitele organe supragilare - plăci osoase acoperite cu o mucoasă [2] . Peștii loach și callicht pot primi oxigen suplimentar dintr-o bula de aer înghițită, schimbul de gaze se efectuează în zona intestinală bogată în vase de sânge. Pentru prima dată, plămânii au apărut în peștii osoși antici pentru respirație suplimentară a aerului, ceea ce a creat condițiile prealabile pentru dezvoltarea pământului ca habitat. La peștii moderni cu aripioare, acest organ s-a transformat într-o vezică natatoare . La peștii pulmonari și multifins , vezica natatoare este conectată la intestin și servește ca un organ respirator suplimentar [1] . În stadiul larvar la pește, funcția organului respirator este îndeplinită mai întâi de sacul vitelin , încurcat într-o rețea de vase de sânge, apoi vasele de sânge ale înotătorilor și, în unele cazuri, branhiile externe (larvare) sunt utilizate pentru respirație [2] .

Plămânii amfibienilor sunt organe pereche legate de faringe prin camera laringo-traheală [1] (corzile vocale sunt situate aici, deschizându-se printr-o fantă în cavitatea orofaringiană). Spre deosebire de pești, amfibienii nu respiră pe gură, ci prin căile nazale . La majoritatea speciilor de amfibieni, plămânii nu sunt foarte mari ca volum, sub formă de pungi cu pereți subțiri, împletite cu o rețea densă de vase de sânge. Ventilația pulmonară se realizează prin modificarea volumului cavității orofaringiene: aerul intră în cavitatea orofaringiană prin nări atunci când fundul acesteia este coborât. Când fundul este ridicat, aerul este împins în plămâni. Expirația se efectuează între aceste faze ale respirației, datorită cărora are loc o amestecare parțială a aerului proaspăt cu aerul evacuat în cavitatea bucală. Din cauza ineficienței acestei metode de respirație, amfibienii, împreună cu respirația pulmonară, folosesc respirația cutanată [1] . La larvele de amfibieni, funcția respiratorie este îndeplinită inițial de sacul vitelin încurcat în vase de sânge, apoi de branhiile externe, iar în unele cazuri și de vasele de sânge din înotătoarea caudală [2] . La animalele adulte, branhiile dispar.

La amnioți (vertebratele superioare), respirația se realizează prin extinderea și îngustarea toracelui cu ajutorul mușchilor intercostali și abdominali. Această metodă de ventilație pulmonară este mai perfectă decât respirația amfibienilor. Prin urmare, vertebratele superioare nu mai au nevoie de respirație suplimentară a pielii [1] . Structura plămânilor reptilelor este mai complicată decât cea a amfibienilor. Datorită gâtului mai lung, reptilele prelungesc și tractul respirator. Din laringe pleacă traheea , care la sfârșit este împărțită în bronhii care duc la plămâni. Pereții interiori ai sacilor pulmonari au o structură celulară pliată, ceea ce mărește semnificativ suprafața respiratorie.

Sistemul respirator al păsărilor este și mai perfect și este considerat unul dintre cele mai complexe dintre toate grupele de animale [11] . Acest sistem de organe se caracterizează prin semne de adaptare la zbor, timp în care organismul are nevoie de un schimb de gaze îmbunătățit. O trahee lungă pleacă din faringe, împărțindu-se în două bronhii în cavitatea toracică. Bronhiile păsărilor se ramifică în plămâni până la cele mai mici capilare de aer (3-10 microni în diametru), împletite cu o rețea densă de capilare sanguine. Plămânii păsărilor sunt de volum mic, maloelastici și aderă la coaste și la coloana vertebrală [12] . Un sistem de cinci perechi de saci de aer este conectat cu plămânii - excrescențe cu pereți subțiri, ușor extensibile ale ramurilor ventrale ale bronhiilor mari, situate între organele interne, între mușchi și în cavitățile oaselor tubulare ale aripilor. . Acești saci joacă un rol important în procesul de respirație al păsărilor în timpul zborului [13] . Plămânii sunt proiectați în așa fel încât aerul să treacă prin ei prin și prin ei. Când inspiri, doar 25% din aerul exterior rămâne direct în plămâni, iar 75% trece prin ei și intră în sacii de aer. La expirare, aerul din sacii de aer trece din nou prin plămâni, dar spre exterior, formând așa-numita respirație dublă. Astfel, plămânii sunt constant saturati cu oxigen atât în ​​timpul inhalării, cât și în timpul expirației [14] . În repaus, pasărea respiră prin extinderea și contractarea pieptului. În timpul zborului, când aripile în mișcare au nevoie de sprijin ferm, toracele păsărilor rămâne practic imobil și trecerea aerului prin plămâni este determinată de expansiunea și contracția sacilor de aer [13] . Cu cât zborul bate mai repede, cu atât respirația este mai intensă. Când aripile se ridică, se întind și aerul este aspirat independent în plămâni și în sacii de aer. Când aripile sunt coborâte, are loc expirația și aerul din pungi trece prin plămâni [13] .

Sistemul respirator al mamiferelor este format din laringe și plămâni. Sistemul respirator al mamiferelor s-a format din cauza creșterii numărului de vezicule pulmonare ( alveole ). În timpul dezvoltării embrionare, bronhiile mamiferelor se ramifică, formând astfel un „arboresc” bronhopulmonar complex. Cele mai subtiri dintre bronhii sunt bronhiolele . La capetele bronhiolelor sunt vezicule cu pereți subțiri (alveole), împletite dens cu capilare . Respirația mamiferelor se realizează nu numai datorită mișcărilor pieptului. Un rol important în procesul de respirație îl joacă mișcările diafragmei [1] , care este o trăsătură anatomică caracteristică mamiferelor.

În procesul de dezvoltare individuală a vertebratelor superioare, respirația embrionului este mai întâi efectuată prin vasele de sânge ale sacului vitelin. Ulterior, embrionii trec la așa-numita respirație alantoidă, când schimbul de gaze se efectuează prin alantoide , încurcate în vasele de sânge. Organele respiratorii finale încep să funcționeze abia după naștere sau ecloziune din ou [2] . În procesul evoluției, unele vertebrate superioare au revenit la un stil de viață acvatic (de exemplu, balenele , pinguinii , crocodilii ), dar au păstrat organele respiratorii ale strămoșilor lor [1] .

Sistemul respirator uman

Sistemul respirator uman este format din nas , faringe , laringe , trahee si plamani cu bronhii . Schimbul de gaze se efectuează în alveolele plămânilor și are ca scop în mod normal captarea oxigenului din aerul inhalat și eliberarea dioxidului de carbon format în organism în mediul extern. Un adult, fiind în repaus, face în medie 14 mișcări respiratorii pe minut, totuși, ritmul respirator poate suferi fluctuații semnificative (de la 10 la 18 pe minut) [15] . Un adult face 15-17 respirații pe minut, iar un nou-născut ia 1 respirație pe secundă.

În funcție de metoda de extindere a pieptului, se disting două tipuri de respirație:

Clădire

Distingeți tractul respirator superior și inferior. Tranziția simbolică a tractului respirator superior la cel inferior se realizează la intersecția sistemelor digestive și respiratorii din partea superioară a laringelui. Aparatul respirator superior este format din cavitatea nazală ( lat.  cavum nasi ), nazofaringe ( lat.  pars nasalis pharyngis ) și orofaringe ( lat.  pars oralis pharyngis ), precum și o parte din cavitatea bucală, deoarece poate fi utilizat și pentru respiraţie. Sistemul respirator inferior este format din laringe ( lat.  laringe , denumit uneori tractul respirator superior), trahee ( altă greacă τραχεῖα (ἀρτηρία) ), bronhii ( lat.  bronhii ).

În timpul unei respirații (în repaus), 400-500 ml de aer intră în plămâni. Acest volum de aer se numește volum mare (TO). Aceeași cantitate de aer intră în atmosferă din plămâni în timpul unei expirații liniștite. Respirația profundă maximă este de aproximativ 5000 ml de aer. După expirarea maximă, în plămâni rămân aproximativ 1.500 ml de aer, numit volumul rezidual al plămânilor . După o expirație liniștită, în plămâni rămân aproximativ 300 ml. Acest volum de aer se numește capacitatea reziduală funcțională (FRC) a plămânilor. Tipuri de respirație: adâncă și superficială, frecventă și rară, superioară, medie (toracică) și inferioară (abdominală).

Căile respiratorii asigură o legătură între mediu și principalele organe ale sistemului respirator - plămânii. Plămânii ( lat.  pulmo , alt grecesc πνεύμων ) sunt localizați în cavitatea toracică, înconjurați de oasele și mușchii toracelui. În plămâni, schimbul de gaze are loc între aerul atmosferic care a ajuns în alveolele pulmonare (parenchimul pulmonar) și sângele care curge prin capilarele pulmonare , care asigură alimentarea cu oxigen a organismului și îndepărtarea deșeurilor gazoase din acesta, inclusiv dioxidul de carbon. Datorită capacității reziduale funcționale (FRC) a plămânilor, în aerul alveolar se menține un raport relativ constant de oxigen și dioxid de carbon , deoarece FRC este de câteva ori mai mare decât volumul curent (TO). Doar 2/3 din căile respiratorii ajung în alveole, ceea ce se numește volum de ventilație alveolară . Fără respirație externă, corpul uman poate trăi de obicei până la 5-7 minute (așa-numita moarte clinică ), după care apar pierderea conștienței, modificări ireversibile ale creierului și moartea acestuia (moarte biologică).

Note

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Organe respiratorii // Marea Enciclopedie Rusă. - 2007. - T. 9. - S. 459-460. — ISBN 978-585270-339-2 .
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Organe de respirație / A. N. Druzhinin // Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
  3. ↑ Maton, Anthea; Jean, Hopkins Susan, Johnson Charles William, McLaughlin Maryanna Quon Warner David, LaHart Wright, Jill. Biologie și sănătate  umană (neopr.) . - Englewood Cliffs: Prentice Hall , 2010. - pp  . 108-118 . — ISBN 0134234359 .
  4. ↑ West, John B. Respiratory physiology-- the essentials  (neopr.) . - Baltimore: Williams & Wilkins, 1995. - S.  1 -10. - ISBN 0-683-08937-4 .
  5. ↑ Organe respiratorii // Biologie. Enciclopedia modernă ilustrată / Cap. ed. A. P. Gorkin. — M. : Rosmen, 2006.
  6. ↑ Crustacee / A.V. Ivanov // Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
  7. ↑ Moluște / I. M. Likharev // Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
  8. ↑ Echinoderme / D. M. Fedotov // Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
  9. ↑ Holoturieni // Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
  10. ↑ Plămâni de apă // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  11. ↑ Frank Gill. Ornithology = Ornithology. - New York: W.H. Freeman and Co, 1995. - 720 p. — ISBN 0-7167-2415-4 .
  12. ↑ V.D. Ilicicev, N.N. Kartashev, I.A. Shilov. Ornitologie generală. - Moscova: Şcoala superioară, 1982. - 464 p.
  13. ↑ 1 2 3 Kuznetsov B.A., Chernov A.Z., Katonova L.N. Curs de zoologie. - a 4-a, revizuită. si suplimentare - Moscova: Agropromizdat, 1989. - 392 p.
  14. ↑ John N. Maina. Dezvoltarea, structura și funcția unui nou organ respirator, sistemul pulmonar-aer al păsărilor: pentru a merge acolo unde nicio altă vertebrată nu a mers // Biological Reviews. - 2006. - T. 81 , nr 4 . - S. 545-579 .
  15. ↑ Fiziologia umană. În 3 vol. T. 2. Tradus din engleză. / Ed. R. Schmidt și G. Thevs. — M.: Mir, N 5-03-002544-8.

Literatură

  Accesați articolul Wikidata  Site-uri tematice
Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Tipuri de endoscopie medicală
Sistem digestiv
Sistemul respirator
sistemul excretor
sistemul reproducător feminin
În timpul sarcinii
cavitățile corpului