Легкие — удивительное устройство

БЕЗ пищи можно прожить несколько недель. Без воды можно прожить несколько дней. Но если приостановить дыхание, то уже через несколько секунд это вызовет недомогание. И отнятие кислорода только лишь на четыре минуты может привести к повреждению мозга и к смерти. Да, кислород является самым необходимым для человеческого тела!

Мы, вероятно, не имеем большого влияния на качество вдыхаемого нами воздуха. Тем не менее, нам необходим воздух, и он необходим нам в данный момент! Как же мы остаемся в живых, если воздух слишком холодный или слишком горячий, очень сухой или очень загрязненный? Как мы извлекаем из такого воздуха поддерживающий жизнь кислород, и как он проникает в каждую часть нашего тела? Каким образом наше тело очищается от углекислого газа? Все это происходит благодаря удивительному устройству наших легких.

Общее представление о легких

Легкие — это два главных органа дыхания. Они идеально расположены в нашей грудной клетке по обеим сторонам сердца. Правое легкое состоит из трех частей или долей, левое — из двух долей. Каждая доля до некоторой степени независима от других. Поэтому хирурги могут удалять больную долю, не жертвуя пригодностью других долей. На первый взгляд ткань легких сходна со структурой губки.

Нижняя часть легких прилегает к диафрагме, крепкой мышечной перегородке, отделяющей грудную полость от брюшной. Диафрагма — самая важная мышца дыхания — содействует постоянному расширению и сужению легких. От диафрагмы легкие простираются вверх почти до шеи. Каждое легкое покрыто тонкой оболочкой. Внутренняя сторона грудной клетки также покрыта такой оболочкой, или плеврой. Между этими обеими оболочками имеется щель, содержащая смазывающую жидкость. Эта жидкость дает возможность легким и грудной клетки свободно, без трения, скользить при дыхании.

До сих пор ученые обнаружили в легких от 25 до 30 различных типов клеток. Разнообразные мышцы и нервы, кости и хрящи, кровеносные сосуды, жидкости, гормоны и химические вещества играют ключевую роль в функциях легких. Хотя некоторые аспекты легких пока еще полностью не распознаны учеными, однако давайте познакомимся с некоторыми из многих известных характерных особенностей.

«Дерево» дыхательных путей

Наш дыхательный тракт состоит, в сущности, из ряда связанных друг с другом трубочек и проходов. Прежде чем воздух достигает легких, он проходит довольно длинный путь. Сначала он через нос или рот попадает в глотку. В глотке перекрещиваются дыхательный и пищеварительный пути. Чтобы пища и жидкость в момент глотания не попадали в дыхательные пути, маленькая, подвижная крышка, известная как надгортанник, закрывает вход в них.

Теперь воздух проходит через гортань, где находятся голосовые связки. Продолжением гортани является трахея или дыхательное горло, длиной почти в 12 сантиметров, которая по всей своей длине укреплена приблизительно 20 подковообразными хрящами. В конце трахея делится на две трубки, каждая длиной в 2,5 сантиметра — главные бронхи. Один бронх идет в левое легкое, другой — в правое. Внутри легких эти трубки делятся дальше на многие бронхи.

Это разветвление бронхов продолжается в легких, образуя структуру дерева со стволом, ветками и тонкими веточками. Конечно, с каждым ответвлением дыхательные пути становятся все тоньше. Воздух проходит дальше в маленькие ветки, в сеть мелких сосудов, которые называются бронхиолами, диаметром около 1 миллиметра. Бронхиолы ведут к еще более мелким каналам, которые посылают воздух к приблизительно 300 миллионам маленьких воздушных мешочков, к альвеолам. Эти воздушные мешочки расположены гроздями и выглядят как мельчайшие пузырьки. Здесь заканчивается древовидная система дыхательных путей, и воздух достигает своего места назначения.

Конечное преддверие

Конечным преддверием вдыхаемого воздуха являются тончайшие стенки альвеол. Они толщиной только в 0,5 микрометра. Бумага этого журнала приблизительно в 150 раз толще стен альвеол!

Каждая из мельчайших альвеол покрыта густой сетью кровеносных сосудов, легочных капилляров. Эти капилляры настолько узки, что красные кровяные клетки проходят только по одной! И их стенки настолько тонки, что углекислый газ из крови может переходить в альвеолы. С кислородом получается обратное явление: он покидает альвеолы и поглощается красными кровяными клетками.

Каждая красная клетка, или тельце, крови, входя по отдельности, остается в легочных капиллярах только три четверти секунды. Углекислому газу и кислороду достаточно этого времени, чтобы обменяться местами. Этот процесс газообмена называется диффузией. Кровь, обогащенная кислородом, попадает затем в большие легочные вены и достигает наконец левой половины сердца; оттуда наша кровь перекачивается по всему телу. В общей сложности всей крови требуется приблизительно одна минута, чтобы пройти эту сложную систему!

Как же воздух, загруженный углекислым газом, покидает опять легкие? Необходима ли для выдыхания вторая система дыхательных путей? «Дерево» из воздуховодных трубок в легких устроено настолько гениально, что оно служит как для вдыхания воздуха, так и для выдыхания. Интересно, что когда легкие при выдыхании очищаются от углекислого газа, можно вызвать колебание голосовых связок, в результате чего образуется звук, необходимый для речи.

Проверка качества

При дыхании через нос или рот воздух фактически подвергается процессу проверки его качества. Если воздух слишком холодный, то он быстро нагревается до соответствующей температуры. Если он слишком горячий, он охлаждается. Что же случается, если воздух слишком сухой? Стенки носа, придаточные пазухи носа, глотка и другие дыхательные пути выстланы слизью, слизистой оболочкой. При вдыхании сухого воздуха слизистая оболочка увлажняет воздух. Прежде чем воздух достигает самой отдаленной точки легких, его относительная влажность повышается почти до ста процентов. Интересно, что при выдыхании воздух возвращает слизистой оболочке почти половину своей влажности.

Система проверки качества воздуха располагает также сложным фильтром. В течение суток через легкие проходит около 9 500 литров воздуха. Этот воздух часто полон болезнетворными агентами, ядовитыми частицами, дымом или другими загрязнениями. Однако дыхательная система устроена так, что она может устранять большую часть загрязнений.

Вначале крупные частицы пыли задерживаются волосиками у входа в нос и слизистой оболочкой носа. Кроме того, на стенках дыхательных путей растут миллионы микроскопических «ресничек», которые называются мерцательным эпителием. Они ритмически волнообразно колеблются приблизительно 16 раз в секунду и так отводят загрязненную слизь от легких. Легкие пользуются также особыми клетками, так наз. альвеолярными фагоцитами, заданием которых является уничтожать бактерии и захватывать вредные частицы.

Итак, прежде чем вдыхаемый воздух достигает чувствительных тканей легких, он кондиционируется и очищается. Поистине, удивительное устройство!

Автоматическая система

В противоположность пище и воде, кислород мы можем извлекать из окружения без сознательного напряжения. Во всяком случае, здоровые легкие автоматически вбирают кислород из воздуха приблизительно 14 вдохами в минуту. Даже во сне легкие продолжают работать дальше без нашего сознательного контроля.

Эту автоматическую систему можно также приостановить на время. Следовательно, дыхание можно до некоторой степени намеренно, по желанию, регулировать. Кто, в конце концов, плавая под водой, хотел бы, чтобы автоматическое дыхание работало дальше? И без возможности задерживать дыхание при 14 вдохах в минуту едва ли у нас было бы, в случае пожара, достаточно времени покинуть наполненное дымом помещение. Естественно, что без этой автоматической системы долго не обойтись. Спустя лишь несколько минут, легкие неизбежно снова перейдут на свой автоматический метод.

Но что активирует мускулы расширять и сокращать легкие во время этого автоматического акта? Контрольный центр находится в стволе мозга. Здесь особые рецепторы следят за содержанием углекислоты в теле. При повышении углекислоты посылаются сигналы через сеть нервов, которые активируют соответствующие дыхательные мышцы.

Это делает дыхательную систему удивительно гибкой. Легкие могут координироваться даже с неожиданной переменой деятельности организма. При большом напряжении тело употребляет, например, приблизительно в 25 раз больше кислорода и выделяет приблизительно в 25 раз больше углекислого газа, чем в состоянии покоя. И все-таки легкие почти мгновенно регулируют частоту и глубину дыхания в зависимости от постоянно меняющейся потребности в кислороде.

Имеются также другие сложные управляющие механизмы, которые дают легким возможность правильно выполнять функции. Например, некоторые важные для дыхания мускулы играют роль при других функциях, как глотание и речь. Эти функции настолько согласованы одна с другой, что они редко мешают дыханию. И все это проходит без какого-либо сознательного напряжения. Да, автоматически!

Конечно, порой легкие не работают правильно, особенно, когда ослаблена сопротивляемость организма. Имеются такие заболевания, как астма, бронхит, эмфизема, рак легких, отек легких, плеврит, пневмония, туберкулез, а также ряд бактериальных, вирусных и грибковых инфекционных заболеваний.

Однако эти заболевания не являются результатом неправильной или недостаточной конструкции легких. Большинство легочных заболеваний возникает от воздействия грязи, пыли и паров, которыми человек загрязнет окружающую среду. Миллионы страдают сегодня раком легких, бронхитом или эмфиземой легких по причине курения табака, или иным образом вредят своей дыхательной системе.

В нормальных условиях, однако, наши легкие являются чудом, прославляющим Великого Создателя, Иегову Бога! Псалмопевец правильно сказал, что мы „дивно устроены“ (Псалом 138:14).

[Рамка, страница 22]

Почему случается это?

Чиханье: Непроизвольный и резкий поток воздуха через рот и нос. Чувствительные окончания нервов в носу вызывают чиханье, чтобы удалить из него раздражающие агенты. Холодный воздух также может вызывать чиханье. При чиханье вытесняется поток воздуха со скоростью до 166 километров в час, при котором выбрасывается 100 000 капелек, состоящих из слизи и микроорганизмов. Поэтому, если при чиханье не прикрывать соответственно рот и нос, можно заразить других людей.

Кашель: Внезапный толчкообразный выдох воздуха, освобождающий легкие от вредных веществ, вызывающих раздражение слизистой оболочки, которой выстланы дыхательные пути. Кашель может быть намеренный, чтобы освободить глотку и бронхи. Как и при чиханье, при кашле могут распространяться возбудители болезни.

Икота: Неожиданный, непроизвольный вдох, вызываемый судорожным сжатием диафрагмы. Это внезапное сжатие может происходить при раздражении органов в области диафрагмы. Судорогой воздух всасывается через гортань в легкие. Когда воздух втягивается в гортань, он задевает надгортанник, вызывая колебание голосовых связок. Это производит звук икоты.

Храп: Хриплые звуки, издающиеся во сне при дыхании через рот. Ткань мягкого неба около глотки при прохождении воздуха приходит в колебание. Также губы, щеки и ноздри могут колебаться. Кто спит на спине, тот, вероятно, оставляет рот открытым и язык мешает воздуху проходить. Можно избегать храпа, если спать на боку.

Зевота: Глубокий непроизвольный вдох, вызываемый, по-видимому, повышенным содержанием углекислого газа в легких. Зевота считается заразительной привычкой в обществе, потому что заставляет зевать, когда видят или слышат, как зевает другой. Ученые не могут объяснить этот феномен.

[Схемы, страница 23]

(Полное оформление текста смотрите в публикации)

Глотка

Трахея

Главные бронхи

Правое легкое

Придаточные пазухи носа

Надгортанник

Гортань

Голосовые связки

Левое легкое

Деталь бронхиолы

Капилляры легких

Альвеолы