Biology: Αναπνοή

Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί, για να ζήσουν, πρέπει να τρέφονται και να παίρνουν οξυγόνο. Η λειτουργία με την οποία ο οργανισμός παίρνει το οξυγόνο του ατμοσφαιρικού αέρα και αποβάλλει το διοξείδιο του άνθρακα σ' αυτόν είναι η αναπνοή.

Μπορούμε να παραβάλουμε ένα ζώο με μία ατμομηχανή. Όπως στη μηχανή ο άνθρακας καίγεται με το οξυγόνο του αέρα, που μπαίνει και σχηματίζεται διοξείδιο του άνθρακα, έτσι και η τροφή που παίρνει το ζώο ή ο άνθρωπος με τη βοήθεια του οξυγόνου που εισπνέει μεταβάλλεται σε διοξείδιο του άνθρακα και άλλα προϊόντα.

Κατά τη διάρκεια της καύσης ελευθερώνεται ενέργεια. Όταν καίγεται ένα γραμμάριο ζάχαρης, ελευθερώνονται 4 θερμίδες, ένα γραμμάριο λεύκωμα, 4,1 θερμίδες και ένα γραμμάριο λίπος 9,2 θερμίδες. Την ενέργεια αυτή τη χρησιμοποιεί ο οργανισμός για να κινηθεί, σαν θερμότητα κλπ.

Τα μέρη του σώματος του ζώου, στα οποία χρησιμοποιείται το οξυγόνο και παράγεται το διοξείδιο του άνθρακα, είναι τα διάφορα όργανα και οι ιστοί, δηλαδή το εσωτερικό του σώματος. Αντίθετα, η πρόσληψη του οξυγόνου και η αποβολή του διοξειδίου του άνθρακα στο περιβάλλον, γίνεται στην επιφάνεια του σώματος.

Τα υγρά του σώματος, δηλαδή το αίμα και η αιμολέμφος, μεταφέρουν τα αέρια που παράγονται κατά την αναπνοή, από την επιφάνεια στο εσωτερικό και αντίστροφα.

Ανάλογα με το περιβάλλον, στο οποίο ζει το ζώο, είναι διαμορφωμένα και τα όργανα με τα οποία αναπνέει, τα αναπνευστικά του όργανα. Έχουμε δύο τύπους οργάνων: όργανα που χρησιμεύουν για την αναπνοή στο νερό και όργανα που χρησιμεύουν για την αναπνοή στον αέρα.

Έτσι στα ψάρια η αναπνοή γίνεται με τα βράγχια (σπάραχνα) που βρίσκονται στο κεφάλι δεξιά κι αριστερά μέσα σε δύο χαραματιές. Αναπνέουν το οξυγόνο που είναι διαλυμένο μέσα στο νερό, γι' αυτό έχουν τα βράγχιά τους συνέχεια σε επαφή με το νερό.

Το νερό, με το οξυγόνο που περιέχει, μπαίνει από τη στοματική κοιλότητα και ωθείται προς τα βράγχια. Η διείσδυση ξένων σωμάτων στα βράγχια εμποδίζεται, γιατί η κατασκευή τους είναι τέτοια που δεν το επιτρέπει.

Στα έντομα η αναπνοή γίνεται με τις τραχείες (τραχειακή αναπνοή). Αυτές είναι σωλήνες που ξεκινούν από την επιφάνεια του σώματος και φτάνουν στο εσωτερικό με διακλαδώσεις. Όταν χαλαρώνουν οι τραχείες, μπαίνει ο αέρας, κατόπιν πιέζονται τα τοιχώματά τους και ο αέρας βγαίνει. Μια ειδική διάταξη εμποδίζει την είσοδο ξένων σωμάτων ή υγρών.

Στα ερπετά η αναπνοή γίνεται με τους πνεύμονες. Τα σκουλήκια αναπνέουν με το δέρμα (δερμική αναπνοή). Τα πρωτόζωα με όλο το σώμα.

Τα πουλιά έχουν από όλα τα σπονδυλωτά τα τελειότερα αναπνευστικά όργανα. Οι πνεύμονές τους είναι μικρότεροι από τους πνεύμονες των θηλαστικών και εκτελούν λιγότερες αναπνευστικές κινήσεις. Μπορούν να πετούν πολλές ώρες, χωρίς να επιταχύνεται η αναπνοή τους. Οι πνεύμονές τους έχουν μεγάλη απόδοση και αυτό οφείλεται στην ιδιόμορφη κατασκευή τους. Η εισπνοή γίνεται με τη διεύρυνση του θώρακα.

Βλέπουμε άτι η μορφή των αναπνευστικών οργάνων, που υπάρχουν στα διάφορα ζώα, παρουσιάζει μεγάλες ποικιλίες. Ο άνθρωπος ανήκει στα θηλαστικά και, επομένως, η αναπνοή γίνεται με τους πνεύμονες.

Αναπνευστικό σύστημα του ανθρώπου

Στον άνθρωπο οι πνεύμονες βρίσκονται μέσα στο θώρακα, που χωρίζεται από την κοιλιά με ένα διάφραγμα. Αποτελούνται από τα κύτταρα και τις κυψελίδες, που έχουν τριχοειδή αγγεία γεμάτα αίμα. Η εισπνοή και η εκπνοή είναι οι δύο φάσεις της λειτουργίας της αναπνοής στον ανθρώπινο οργανισμό. Κατά την εισπνοή μπαίνει ο ατμοσφαιρικός αέρας στους πνεύμονες.

Το φαινόμενο αυτό συνοδεύεται με συστάσεις ειδικών μυών.

Έτσι το διάφραγμα κατεβαίνει και οι πλευρές κινούνται κάπως προς τα έξω και προς τα πάνω. Αυτό έχει σαν συνέπεια να μεγαλώσει ο χώρος του θώρακα και ο όγκος του αέρα των πνευμόνων και να ελαττωθεί η πίεσή του. Η πίεση του περιβάλλοντος είναι μεγαλύτερη από την πίεση του αέρα των πνευμόνων και ο ατμοσφαιρικός αέρας μπαίνει σε αυτούς.

Κατά την εκπνοή γίνεται η αντίθετη ακριβώς εργασία. Βγαίνει ο αέρας μαζί με το διοξείδιο του άνθρακα. Κατεβαίνουν οι πλευρές και ανεβαίνει το διάφραγμα. Τότε ο θωρακικός χώρος μικραίνει, ο όγκος του αέρα συμπιέζεται και η πίεσή του μεγαλώνει. Έτσι ο αέρας των πνευμόνων έχει πίεση μεγαλύτερη από την εξωτερική και γι' αυτό βγαίνει.

Κατά την εισπνοή ο αέρας ακολουθεί τον εξής δρόμο: Μπαίνει από τη μύτη ή από το στόμα. Οι γιατροί υποστηρίζουν ότι πρέπει να προτιμάται η εισπνοή από τη μύτη, γιατί ο εισπνεόμενος αέρας καθαρίζεται από τα μικρόβια με τις τρίχες και με τη βλέννα. Κατόπιν οδηγείται στο λάρυγγα, στην τραχεία και τέλος στους πνεύμονες.

Μέσα σε ένα λεπτό της ώρας, ο άνθρωπος κάνει περίπου είκοσι εισπνοές. Σε κάθε εισπνοή εισάγεται μια κυβική παλάμη αέρα. Όλοι οι άνθρωποι δεν εισπνέουν την ίδια ποσότητα αέρα ούτε κάνουν τις ίδιες ακριβώς αναπνοές ανά λεπτό. Ο νέος κάνει περίπου 30 αναπνοές κάθε λεπτό, ενώ ο ηλικιωμένος περίπου 10. Επίσης η αναπνοή επιταχύνεται, όταν ο άνθρωπος τρέχει ή κινείται πολύ ή έχει πυρετό.

Η χωρητικότητα των πνευμόνων είναι 4 κυβικές παλάμες κατά μέσο όρο. Οι γυναίκες έχουν μικρότερο θώρακα από τους άνδρες.

Όταν ο άνθρωπος κοιμάται ή βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας, τότε οι αναπνοές γίνονται κανονικές και σε κάθε εισπνοή παίρνει μισή κυβική παλάμη αέρα. Την ποσότητα αυτή τη λέμε αναπνευστικό αέρα.

Η καλή αναπνοή ρυθμίζει την ομαλή λειτουργία του οργανισμού και είναι δείκτης της υγείας. Ο λόξυγκας, το φτάρνισμα, το χασμουρητό οφείλονται σε απότομες κινήσεις του αναπνευστικού συστήματος.

Στα φυτά η αναπνοή είναι ανάλογη με την αναπνοή των ζώων. Τα φυτά παίρνουν οξυγόνο του αέρα και αποβάλλουν το διοξείδιο του άνθρακα. Η αναπνοή γίνεται σε όλα τα φυτικά κύτταρα και στο φως και στο σκοτάδι. Είναι συνεχής και αν σταματήσει ο φυτικός οργανισμός βλάπτεται και είναι δυνατό να πεθάνει. Ο θάνατος ενός φυτού οφείλεται στο σχηματισμό τοξικών ουσιών και στην έλλειψη ατμοσφαιρικού αέρα.

Τα φυτά δεν έχουν ιδιαίτερα αναπνευστικά όργανα αλλά αναπνέουν από παντού. Το οξυγόνο του αέρα μπαίνει διαμέσου των πόρων στα κύτταρα. Από τους πόρους αυτούς βγαίνουν τα προϊόντα της καύσης, δηλαδή το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό. Τα φυτά μπορούν να αναπνέουν ακόμη και στη θερμοκρασία των 0°C, όπου όλες οι άλλες λειτουργίες τους έχουν σταματήσει. Η αναπνοή γίνεται εντονότερη στους 25° - 30° C.

Τεχνητή αναπνοή