Légzőrendszer

A légzőrendszer ( latin  systema respiratorium ) az emberek és más állatok szervrendszere , amely a test gázcseréjét szolgálja a környezettel (biztosítja az oxigénellátást és a szén-dioxid eltávolítását ) [1] . Az élőlények oxigént kaphatnak a levegőből (levegőlégzés), vagy vízben oldott oxigént fogyaszthatnak (vízlégzés) [2] . Légzőszervek csak aerob szervezetekben vannak jelen, anaerobban nincsenek [2] . Embereknél, más emlősöknél és madaraknál a légzőrendszer anatómiai jellemzői közé tartoznak a légutak, a tüdő és a speciális izmok. Egyes állatoknál (különösen a kétéltűeknél , halakban , számos rákféléknél ) a bőrlégzés létfontosságú szerepet játszik a gázcserében , amikor az oxigén átjut a test felszínén. A bőrlégzést gyakran béllégzésnek nevezik , amikor a gázcsere funkciót a bélhártya látja el ( coelenterátumokban ) [2] . A halakban és más vízi állatokban a fő légzőszerv a kopoltyú - erekkel borított kinövések. A rovaroknak nagyon egyszerű légzőrendszerük van, az úgynevezett tracheae (vékony légcsövek). A növényeknek is van légzőrendszerük, de a gázcsere iránya ellentétes az állatokéval [3] [4] . A protozoonoknak és az alsóbbrendű többsejtű élőlényeknek ( protozoonok , szivacsok, coelenterátumok, sok féreg) nincsenek légzőszerveik, a gázcsere csak diffúz légzéssel (a test felszínén keresztül) történik [1] .

Az állatok légzőszervei a légzőfelület területének növekedésével összefüggésben alakultak ki: a bőr kiemelkedése vagy kiemelkedése. A legtöbb elsődleges víziállat külső héjának kiemelkedései légzési funkciót látnak el: halak és rákfélék kopoltyúi , puhatestűek kopoltyúi , patkórák kopoltyúi , tüskésbőrűek bőrkopoltyúi . Néhány víziállat belső légzőfelületet fejlesztett ki: a holothurok vízi tüdeje, a vízi szitakötők lárváinak anális légzőrendszere és néhány vízi poloska plasztronjai [5] .

Gerinctelenek légzőszervei

A legtöbb rovar légzőrendszerét számos légcső - légcső - képviseli, amelyek behatolnak az egész testbe és összefonják a szerveket. A légcső terminális ágai egy csillagos légcsősejtben végződnek , ahonnan a legvékonyabb légcsőkapillárisok (légcsövek ) távoznak. A rovarok légcsőrendszere nyitott (szabadan kommunikál a környező levegővel), csak a vízben élő lárvák egy része zárt rendszerű. Zárt rendszer esetén a légcső üregét a vízben oldott oxigént felfogó légcsőkopoltyúk segítségével látják el oxigénnel. Az egyedfejlődés során egyes rovarok légzőrendszere megváltozhat. Például a vízi környezetben fejlődő májusi légynek először bőrlégzése van, majd légcsőkopoltyúkat használnak a légzésre, teljes légcsőlégzést pedig csak az imágóknál [2] .

A pókféléknél a légzőszervek légcsőből ( phalangusoknál , hamiskorpióknál , szénavarróknál és egyes kullancsoknál ) vagy az úgynevezett tüdőzsákokból ( skorpióknál és flagelláknál ) állnak, néha mindkettő együtt ( pókok esetében ). Az alsó pókféléknek nincs külön légzőszerve; ezek a szervek kifelé nyílnak a has alsó részén , ritkábban a cefalothoraxon , egy vagy több pár légzőnyílással (stigma). A pókok légzőszerveit tüdőkönyveknek nevezik, amelyek levélszerű redőkből állnak.

A rákfélék kopoltyúkat használnak a légzéshez, amelyek a test oldalain vagy a végtagokon helyezkednek el. Néha a bőrlégzést használják gázcserére [6] . Sok kis méretű alsó rákfélékben nincsenek speciális légzőszervek, és a gázcsere kizárólag a test felszínén keresztül történik.

A puhatestűeknél a gázcsere szervei a ctenidiák (elsődleges kopoltyúk). A legtöbb puhatestűnek csak egy pár ctenidia van. Ezen túlmenően minden ctenidium egy tartószálból és két sor csillós lemezből ( lamell ) áll, ami a ctenidiumnak egy madártollal való hasonlóságot kölcsönöz . A tartózsinór belsejében találhatók a ctenidium afferens és efferens erei, izmai és idegei. Valójában a vízzel való gázcsere a lamellák hámján keresztül történik. Az evolúció során a ctenidia többször módosult: mind számuk, mind szerkezetük megváltozott. Így a legtöbb haslábúban az evolúciós torzió és a köpenyüregben fellépő aszimmetrikus vízáramlás miatt az egyik ctenidia teljesen elveszett. A kéthéjú kagylókban a tipikus szerkezetű ctenidia csak a Protobracnhia csoportban található , míg a többiek jóval összetettebb lamellás kopoltyúkat fejlesztenek ki ezek alapján. A lábasfejűeknél minden ctenidium tövében egy további elágazó szív található, amelynek összehúzódásai fokozzák a véráramlást. A szárazföldön élő puhatestűeknél a légzőszerv a légtüdő [7] .

A tüskésbőrűeknél az ambulacrális rendszer látja el a légzési funkciót [8] . Bőrükön vannak kinövések, amelyekbe a testüreg behatol - bőrkopoltyúk, amelyeket gázcserére használnak. Faluk nagyon vékony, így könnyen megy keresztül rajta a gázcsere. A holoturiánusoknál az ambulacrális rendszeren kívül speciális légzőszervek is képződnek - víztüdők [ 9] . Ezek speciális zsákszerű, erekben gazdag szervek, amelyek a holoturiánusok hátsó bélébe nyílnak [10] .

Gerincesek légzőszervei

A ciklostómák és a halak kopoltyúkat használnak a légzéshez, amelyek kopoltyúrésekben helyezkednek el (páros nyílások, amelyek összekötik a garatüreget a környezettel). A kopoltyúk a garat falának kiemelkedéseiből és a külső integumentumból alakultak ki. A gerincesek életmódjának aktivizálódása miatt szükség van a kopoltyúk fokozott szellőztetésére. Így a kopoltyúívek csontváza és izmai alkották a pumpát. A ciklostomákban a kopoltyúpumpa a következőképpen van elrendezve: a kopoltyúkon kívül porcos kopoltyúrács található; a zsigeri izmok összenyomják , ennek eredményeként a kopoltyúnyílásokon keresztül a víz kiszorul, majd a kopoltyúrács kiegyenesedik, és ismét víz kerül a kopoltyúkba. A porcos halak kopoltyúívei több mozgó részre oszlanak, amelyek a zsigeri izmok hatására össze- és kibontakozhatnak. A garat térfogata megváltozik, és a víz a szájon keresztül jut be a kopoltyúba, míg a speciális szelepek ellenállnak a fordított áramlásnak. A csontos halak mozgatható kopoltyúfedeleket fejlesztettek ki , amelyek lefedik a kopoltyúréseket. Az izmok felváltva nyitják és zárják a kopoltyúfedelet, megváltoztatva a peribranchialis üregek térfogatát. A víz a szájon keresztül jut be és kilép, kimosva a kopoltyúkat [1] .

Egyes halakban, amelyek olyan víztestekben élnek, ahol az oxigéntartalom időszakonként csökken, további légzőszervek képződtek, hogy a levegőből oxigént nyerjenek. Egyes iszapban élő halakban a kopoltyúívekből fürtös kinövések nyúlnak ki, amelyek levegő belégzésére szolgálhatnak [1] . A labirintus halakban az úgynevezett supragilláris szervek - nyálkahártyával borított csontlemezek - jöttek létre [2] . A lenyelt légbuborékból további oxigént kaphatnak a cickányok és a kaliforniai halak, a gázcsere az erekben gazdag bélterületen történik . Először az ősi csontos halakban jelentek meg a tüdő további levegő légzés céljából, ami megteremtette a föld, mint élőhely kialakulásának előfeltételeit. A modern rájaúszójú halakban ez a szerv úszóhólyaggá alakult . Tüdőhalak és többúszójú halak esetében az úszóhólyag a bélhez kapcsolódik, és további légzőszervként szolgál [1] . A halak lárvaállapotában a légzőszerv funkcióját először a véredények hálózatába gabalyodó tojássárgája látja el, majd az uszonyok ereit és esetenként a külső (lárva) kopoltyúkat használják. légzés [2] .

A kétéltűek tüdeje a gége-légcső kamrán [1] keresztül a garathoz kapcsolódó páros szervek (itt helyezkednek el a hangszalagok, amelyek egy résen keresztül nyílnak a szájgarat üregébe). A halakkal ellentétben a kétéltűek nem a szájukon, hanem az orrjáratukon keresztül lélegeznek . A legtöbb kétéltű fajnál a tüdő nem túl nagy térfogatú, vékony falú zacskók formájában, sűrű érhálózattal fonva. A tüdő szellőztetése az oropharyngealis üreg térfogatának változtatásával történik: a levegő az orrlyukakon keresztül jut be a oropharyngealis üregbe, amikor az alját leengedik. Amikor az alja fel van emelve, a levegő a tüdőbe kerül. A kilégzés a légzés ezen fázisai között történik, aminek következtében a szájüregben a friss levegő részleges keveredése következik be az elszívott levegővel. Ennek a légzési módnak a hatástalansága miatt a kétéltűek a tüdőlégzéssel együtt bőrlégzést is alkalmaznak [1] . A kétéltű lárváknál a légzésfunkciót kezdetben az erekbe gabalyodott tojássárgája, majd a külső kopoltyúk, illetve esetenként a farokúszó erei is látják [2] . Felnőtt állatoknál a kopoltyúk eltűnnek.

A magzatvízben (magasabb gerincesek) a légzés a mellkas kitágításával és szűkítésével történik a bordaközi és hasi izmok segítségével. Ez a tüdőszellőztetési módszer tökéletesebb, mint a kétéltűek légzése. Ezért a magasabb gerinceseknek már nincs szükségük további bőrlégzésre [1] . A hüllők tüdejének szerkezete bonyolultabb, mint a kétéltűeké. A hosszabb nyak miatt a hüllők a légutakat is meghosszabbítják. A gégeből a légcső távozik, amely a végén hörgőkre oszlik, amelyek a tüdőbe vezetnek. A tüdőzacskók belső falai összehajtogatott sejtszerkezetűek, ami jelentősen megnöveli a légzőfelületet.

A madarak légzőrendszere még tökéletesebb, és az egyik legösszetettebbnek tartják az összes állatcsoport között [11] . Ezt a szervrendszert a repüléshez való alkalmazkodás jelei jellemzik, amely során a szervezetnek fokozott gázcserére van szüksége. A garatból egy hosszú légcső távozik, amely a mellüregben két hörgőre oszlik. A madarak hörgői a legkisebb légkapillárisokig (3-10 mikron átmérőjűek) ágaznak a tüdőbe, sűrű vérkapilláris hálózattal fonva. A madarak tüdeje kis térfogatú, maloelasztikus, és a bordákhoz és a gerincoszlophoz tapad [12] . Öt pár légzsákból álló rendszer kapcsolódik a tüdőhöz - a nagy hörgők ventrális ágainak vékony falú, könnyen nyújtható kinövései, amelyek a belső szervek között, az izmok között és a szárnyak csőcsontjainak üregeiben helyezkednek el. . Ezek a tasakok fontos szerepet játszanak a madarak repülés közbeni légzési folyamatában [13] . A tüdőt úgy alakították ki, hogy a levegő át- és áthaladjon rajtuk. Belégzéskor a külső levegő mindössze 25%-a marad közvetlenül a tüdőben, 75%-a pedig áthalad rajtuk, és bejut a légzsákokba. Kilégzéskor a léghólyagos levegő ismét a tüdőn keresztül, de kifelé haladva az úgynevezett kettős légzést alakítja ki. Így a tüdő folyamatosan telítődik oxigénnel mind belégzés, mind kilégzés során [14] . Nyugalomban a madár a mellkas kitágításával és összehúzásával lélegzik. Repülés közben, amikor a mozgó szárnyak szilárd támasztást igényelnek, a madarak mellkasa gyakorlatilag mozdulatlan marad, a levegő tüdőn keresztüli áthaladását pedig a légzsákok tágulása és összehúzódása határozza meg [13] . Minél gyorsabb a csapkodó repülés, annál intenzívebb a légzés. Amikor a szárnyak felemelkednek, megnyúlnak, és a levegő egymástól függetlenül szívódik be a tüdőbe és a légzsákokba. Amikor a szárnyakat leengedik, kilégzés történik, és a zsákokból származó levegő áthalad a tüdőn [13] .

Az emlősök légzőrendszere a gégeből és a tüdőből áll. Az emlősök légzőrendszere a pulmonalis vezikulák ( alveolusok ) számának növekedése miatt alakult ki. Az embrionális fejlődés során az emlősök hörgői elágaznak, és így összetett bronchopulmonalis "fát" alkotnak. A hörgők közül a legvékonyabbak a hörgők . A hörgők végein vékony falú hólyagok (alveolusok) vannak, sűrűn fonva kapillárisokkal . Az emlősök légzése nem csak a mellkas mozgása miatt történik. A légzés folyamatában fontos szerepet játszanak a rekeszizom mozgásai [1] , amely az emlősök jellegzetes anatómiai sajátossága.

A magasabb gerincesek egyedfejlődésének folyamatában az embrió légzése először a tojássárgája ereiben történik. Ezt követően az embriók átjutnak az úgynevezett allantoid légzésbe, amikor a gázcsere az erekbe gabalyodó allantoiszon keresztül történik. A végső légzőszervek csak a születés vagy a tojásból való kikelés után kezdenek működni [2] . Az evolúció során egyes magasabb gerincesek visszatértek a vízi életmódhoz (például bálnák , pingvinek , krokodilok ), de megtartották őseik légzőszerveit [1] .

Az emberi légzőrendszer

Az emberi légzőrendszer az orrból , a garatból , a gégeből , a légcsőből és a tüdőből áll, hörgőkkel . A gázcsere a tüdő alveolusaiban történik , és általában az oxigén megkötésére irányul a belélegzett levegőből, és a szervezetben képződő szén-dioxidot a külső környezetbe juttatja. Egy felnőtt nyugalmi állapotban átlagosan 14 légzési mozgást végez percenként, azonban a légzésszám jelentős ingadozásokat szenvedhet (percenként 10-18) [15] . Egy felnőtt 15-17 lélegzetet vesz percenként, egy újszülött pedig 1 levegőt vesz másodpercenként.

A mellkas kiterjesztésének módja szerint kétféle légzést különböztetnek meg:

• mellkasi típusú légzés (a mellkas kiterjesztése a bordák felemelésével történik), gyakrabban figyelhető meg a nőknél;
• hasi típusú légzés (a mellkas tágulását a rekeszizom ellaposodása okozza ), férfiaknál gyakrabban figyelhető meg.

Épület

Különbséget kell tenni a felső és az alsó légutak között. A felső légutak szimbolikus átmenete az alsó felé az emésztőrendszer és a légzőrendszer metszéspontjában történik a gége felső részén. A felső légúti rendszer az orrüregből ( lat.  cavum nasi ), a nasopharynxből ( lat.  pars nasalis pharyngis ) és a szájgaratból ( lat.  pars oralis pharyngis ), valamint a szájüreg egy részéből áll, mivel arra is használható. lélegző. Az alsó légúti rendszer a gégéből ( lat.  gége , néha felső légúti traktusnak is nevezik), légcsőből ( más görög τραχεῖα (ἀρτηρία) ), hörgőkből ( lat.  bronchi ) áll.

Egy lélegzetvétel során (nyugalomban) 400-500 ml levegő jut a tüdőbe. Ezt a levegőmennyiséget dagálytérfogatnak (TO) nevezzük. Ugyanennyi levegő jut a légkörbe a tüdőből csendes kilégzéskor. A maximális mélylégzés körülbelül 5000 ml levegő. A maximális kilégzés után körülbelül 1500 ml levegő marad a tüdőben, ezt a tüdő maradék térfogatának nevezzük . Csendes kilégzés után körülbelül 300 ml marad a tüdőben. Ezt a levegőmennyiséget a tüdő funkcionális maradékkapacitásának (FRC) nevezik. A légzés típusai: mély és sekély, gyakori és ritka, felső, középső (mellkasi) és alsó (hasi).

A légutak kapcsolatot biztosítanak a környezet és a légzőrendszer fő szervei - a tüdő - között. A tüdő ( lat.  pulmo , más görögül πνεύμων ) a mellüregben található, körülvéve a mellkas csontjaival és izmaival. A tüdőben gázcsere megy végbe a tüdő alveolusait (tüdőparenchyma) elért légköri levegő és a tüdőkapillárisokon átáramló vér között , amely biztosítja a szervezet oxigénellátását és a gáznemű salakanyagok eltávolítását. beleértve a szén-dioxidot is. A tüdő funkcionális maradékkapacitása (FRC) következtében az oxigén és a szén-dioxid aránya viszonylag állandó marad az alveoláris levegőben, mivel az FRC többszöröse a légzési térfogatnak (TO). A légutak mindössze 2/3-a éri el az alveolusokat, amit alveoláris lélegeztetési térfogatnak neveznek . Külső légzés nélkül az emberi szervezet általában akár 5-7 percig is élhet (ún. klinikai halál ), amely után eszméletvesztés, visszafordíthatatlan agyi elváltozások következnek be és halála (biológiai halál).

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Légzőszervek // Nagy orosz enciklopédia. - 2007. - T. 9. - S. 459-460. — ISBN 978-585270-339-2 .
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Légzőszervek / A. N. Druzhinin // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
3. ↑ Maton, Anthea; Jean, Hopkins Susan, Johnson Charles William, McLaughlin Maryanna Quon Warner David, LaHart Wright, Jill. Humánbiológia és egészségügy  (neopr.) . - Englewood Cliffs: Prentice Hall , 2010. -  108-118 . — ISBN 0134234359 .
4. ↑ West, John B. Légzésfiziológia – a lényeg  (neopr.) . - Baltimore: Williams & Wilkins, 1995. - S.  1 -10. - ISBN 0-683-08937-4 .
5. ↑ Légzőszervek // Biológia. Modern Illustrated Encyclopedia / Ch. szerk. A. P. Gorkin. — M. : Rosmen, 2006.
6. ↑ Rákfélék / A.V. Ivanov // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
7. ↑ Puhatestűek / I. M. Likharev // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
8. ↑ Tüskésbőrűek / D. M. Fedotov // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
9. ↑ Holothuriaiak // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
10. ↑ Vízi tüdő // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
11. ↑ Frank Gill. Madártan = Ornithology. - New York: W.H. Freeman és Társa, 1995. - 720 p. — ISBN 0-7167-2415-4 .
12. ↑ V.D. Iljicsev, N.N. Kartasev, I.A. Shilov. Általános ornitológia. - Moszkva: Felsőiskola, 1982. - 464 p.
13. ↑ 1 2 3 Kuznyecov B.A., Csernov A.Z., Katonova L.N. Állattan tanfolyam. - 4., átdolgozott. és további - Moszkva: Agropromizdat, 1989. - 392 p.
14. ↑ John N. Maina. Egy újszerű légzőszerv, a madarak tüdő-légzsákrendszerének fejlődése, szerkezete és működése: odamenni, ahová még egyetlen gerinces sem járt // Biological Reviews. - 2006. - T. 81 , 4. sz . - S. 545-579 .
15. ↑ Emberélettan. 3 kötetben T. 2. Angolból fordítva. / Szerk. R. Schmidt és G. Thevs. — M.: Mir, N 5-03-002544-8.

Irodalom

• Shmalgauzen II A gerincesek összehasonlító anatómiájának alapjai. - 4. kiadás - M. , 1947.
• Beklemishev V. N. A gerinctelenek összehasonlító anatómiájának alapjai: 2 kötetben, 3. kiadás. - M. , 1964.
• Masenov T.M. A tüdő biodinamikája emlősökben. - A.-A., 1968.
• Gans C. Stratégia és sorrend az ektotermikus gerincesek külső gázcserélőinek fejlődésében // Forma et Functio. - 1970. - Kiadás. 3 . - S. 61-104 .
• Duncker H.-R. A madártüdő szerkezete // Respiration Physiology. - 1972. - Kiadás. 14 , 1/2 .
• Antipchuk Yu. P., Soboleva AD A légzőrendszerek evolúciója. - Novoszib., 1976.
• Jordániai N. N. A húrok légzőszerveinek evolúciója (alsó húrok és elsődleges vízi gerincesek) // Biológia az iskolában. - 1989. - 1. sz .
• Jordániai N. N. A chordátumok légzőszerveinek evolúciója (földi gerincesek) // Biológia az iskolában. - 1989. - 4. sz .
• Légzőszervek  / N. N. Iordansky // Nagy Orosz Enciklopédia  : [35 kötetben]  / ch. szerk. Yu. S. Osipov . - M .  : Nagy orosz enciklopédia, 2004-2017.

Tematikus oldalak	FMA Terminologia Anatomica
Szótárak és enciklopédiák	Nagy orosz Brockhaus és Efron a világ körül Kis Brockhaus és Efron Britannica (online) Universalis Universalis Universalis
Bibliográfiai katalógusokban	BNF : 11934908p J9U : 987007291988605171 LCCN : sh00007540 NDL : 00566504 NKC : ph119766