Układ oddechowy — budowa i mechanizm oddychania

Oddychanie wydaje się czynnością prostą, ale opiera się na mechanizmie, w którym płuca nie odgrywają roli aktywnej. Poniżej budowa i przebieg wymiany gazowej.

Drogi oddechowe

• Jama nosowa — ogrzewa, nawilża i oczyszcza powietrze
• Gardło i krtań — krtań zawiera struny głosowe
• Tchawica — wzmocniona chrzęstnymi pierścieniami
• Oskrzela i oskrzeliki — rozgałęziają się w płucach
• Pęcherzyki płucne — miejsce wymiany gazowej

Oddychanie nosem, a nie ustami, ma konkretne uzasadnienie: tylko wtedy powietrze zostaje ogrzane i oczyszczone, zanim dotrze do płuc.

Mechanizm oddychania

Płuca nie mają własnych mięśni — są biernie rozciągane i uciskane. Pracują za nie przepona i mięśnie międzyżebrowe.

• Wdech — przepona obniża się, żebra unoszą; objętość klatki rośnie, ciśnienie spada, powietrze wpływa
• Wydech — mięśnie się rozluźniają, objętość maleje, ciśnienie rośnie, powietrze wypływa

Powietrze nie jest więc zasysane przez płuca, lecz wpychane do nich przez ciśnienie atmosferyczne. To dlatego przebicie klatki piersiowej powoduje zapadnięcie się płuca — wyrównanie ciśnień znosi mechanizm.

Pęcherzyki płucne

Jest ich około 300 milionów, a ich łączna powierzchnia sięga siedemdziesięciu metrów kwadratowych — mniej więcej tyle, co powierzchnia mieszkania.

Ściana pęcherzyka ma grubość jednej komórki i przylega bezpośrednio do naczynia włosowatego. Tlen przenika do krwi, a dwutlenek węgla w przeciwnym kierunku, wyłącznie dzięki różnicy stężeń.

Co steruje oddychaniem

Ośrodek oddechowy znajduje się w pniu mózgu i działa niezależnie od woli. Zaskakujące jest jednak to, na co reaguje: nie na niedobór tlenu, lecz na nadmiar dwutlenku węgla we krwi.

Dlatego uczucie duszności przy wstrzymaniu oddechu bierze się z narastania CO₂, a nie z braku tlenu. Ma to praktyczne konsekwencje — w atmosferze pozbawionej tlenu, ale i dwutlenku węgla, człowiek traci przytomność bez wcześniejszego poczucia zagrożenia.

Pojemność płuc

Podczas spokojnego oddechu wymieniamy około pół litra powietrza, choć płuca mieszczą kilkakrotnie więcej. Maksymalna objętość, jaką da się wydmuchać po najgłębszym wdechu, nazywa się pojemnością życiową i wynosi zwykle od trzech do pięciu litrów.

Płuc nie da się przy tym opróżnić całkowicie — zawsze pozostaje w nich objętość zalegająca, około litra. Dzięki niej pęcherzyki nie sklejają się przy wydechu, a wymiana gazowa zachodzi także między oddechami, w sposób ciągły.

Oddychanie komórkowe

Warto rozróżnić dwa procesy noszące podobną nazwę. Wentylacja to mechaniczne wprowadzanie powietrza do płuc. Oddychanie komórkowe to reakcje w mitochondriach, w których tlen służy do uzyskania energii z glukozy.

Pierwsze jest jedynie sposobem dostarczenia surowca do drugiego. Właściwe oddychanie zachodzi więc w każdej komórce ciała, a nie w płucach — te tylko pośredniczą.