Я познаю мир. Тайны человека
Шрифт:
Легочные альвеолы густо оплетены кровеносными капиллярами – микроскопически тонкими сосудиками. Стенки альвеол и стенки капилляров такие тоненькие, что кислород из воздуха легочных альвеол практические мгновенно переходит в кровь, а углекислый газ из крови переходит в воздух, заполняющий альвеолы. Выясним, почему это происходит. Почему в кровь переходит именно кислород, а не азот, которого в воздухе в четыре раза больше, чем кислорода? Почему углекислый газ из крови переходит в воздух альвеол, а не наоборот, ведь он входит и в состав атмосферного воздуха?
Все, наверное, видели, как расплывается в воде цветная капля чернил, а в воздухе – облачко табачного дыма. Как ни
Теперь давайте вернемся в легкие. При вдохе легочные альвеолы наполняются воздухом, в котором много кислорода, а по оплетающим их капиллярам течет кровь, в которой кислорода почти не осталось. Поэтому молекулы кислорода, беспорядочно двигаясь, легко, в .больших количествах и в тысячи раз чаще переходят в кровь, чем возвращаются оттуда в воздух альвеол, и этот процесс происходит до тех пор, пока кровь полностью им не насытится.
А почему вслед за кислородом в кровь не устремляются другие газы? Дело в том, что с первым вдохом новорожденного ребенка его кровь насыщается не только кислородом, но и азотом, и хотя в легких огромное число молекул этого газа, но и в крови их достаточно, и поэтому они постоянно переходят из воздуха в кровь и обратно, но переходят примерно в одинаковых количествах.
Углекислый газ ведет себя иначе. Его в крови значительно больше, чем в воздухе альвеол, поэтому сюда его молекулы переходят в больших количествах, но очень скоро количество молекул углекислого газа в крови уменьшается, и число его молекул, переходящих в альвеолы, уравнивается с количеством молекул, переходящих из воздуха в кровь. А в тканях тела происходит обратный процесс. Кровь, которая добралась до тонюсеньких капилляров, содержит много кислорода, а в окружающих их тканях кислорода практически нет. Вот почему он туда выталкивается. Зато углекислого газа, который беспрерывно образуется в тканях тела в процессе их жизнедеятельности, гораздо больше, чем в крови, вот почему он переходит в кровь.
Итак, кто же занимается в альвеолах легких сортировкой молекул газов воздуха и выбирает из них молекулы кислорода для перехода их в кровь? Кто выбирает из газов, растворенных в крови, молекулы кислорода и заставляет их переходить в окружающие ткани?
Ответ ясен: никто. Этот процесс согласно законам физики осуществляется благодаря диффузии полностью автоматически.
В пустоте
Для того чтобы воздух поступал в легкие и заполнял альвеолы, а потом удалялся из них, нужен насос. И такой насос действительно существует. Присмотритесь к человеку, пробежавшему стометровку. У него вздымается грудь, работают мышцы живота. Это детали легочного насоса. Он имеет два рабочих элемента. Главным элементом этого насоса является диафрагма, большая плоская мышца, которая делит полость человеческого тела на две самостоятельные полости, отделяя органы грудной клетки от органов живота. Поэтому ее называют еще грудобрюшной преградой. В спокойном состоянии она имеет куполообразную форму вершиной вверх, а когда напрягается, становится плоской и оттесняет вниз органы живота. При этом объем грудной полости увеличивается.
Второй рабочий элемент легочного насоса – межрёберные мышцы. Напрягаясь, они подтягивают ребра вверх, что тоже приводит к небольшому увеличению объема грудной полости. Кажется, с насосом все ясно, но не спешите так думать. Здесь есть удивительный секрет.
По существу, грудная полость разделена на три самостоятельных отдела. В одном находится сердце, в каждом из остальных двух – по лёгкому. Если мы заглянем в полость, где находится легкое,
Легкое заполняет всю отведенную ему полость, но нигде и ничем не соединено с его стенками ни с ребрами, ни с грудобрюшной преградой. Что же заставляет легкое расширяться при вдохе и изгонять находящийся в нем воздух при выдохе?
Секрет легочного насоса заключается в том, что каждая из полостей, где находятся легкие, полностью изолирована от внешнего мира. Ни с самим легким, ни с наружной средой они не сообщаются. Поэтому, когда диафрагма опускается, а межреберные мышцы поднимают ребра, легочные полости увеличиваются, и легкое оказывается висящим в пустоте, в безвоздушном пространстве, точнее, в полости, давление газов в котором резко понижено. В самом же легком, как и снаружи, воздух находится под определенным давлением. Оно возникает оттого, что воздух имеет определенный вес: 1 литр воздуха весит всего 1,3 грамма. Немного! Но слой воздуха над поверхностью Земли поднимается на много километров. Этот многокилометровый слой газов воздуха давит на каждый квадратный сантиметр поверхности нашего тела с силой в 1 килограмм. Приличная сила, но мы с вами этого давления не ощущаем, так как оно действует на тело равномерно с разных сторон, и под таким же давлением находятся жидкости в клетках нашего организма. Благодаря этой силе воздух и врывается, заталкивается в легкие, добирается до крошечных альвеол, заполняет их и растягивает их стенки, примерно так же, как мы надуваем резиновый воздушный шарик.
При выдохе происходит обратный процесс: ребра опускаются, диафрагма расслабляется, а мышцы живота возвращают оттесненные диафрагмой органы брюшной полости в обычное положение, и объем плевральных полостей, где находятся легкие, уменьшается. Пониженное давление в них несколько выравнивается, эластичные стенки легочных альвеол сжимаются, выталкивая находящийся там воздух, а стенки полостей слегка сдавливают легкие, помогая быстрее выдавить из них воздух. К сожалению, полностью удалить воздух не удается.
Об этом механизме дыхания следует помнить и при несчастных случаях уметь оказать пострадавшему первую помощь. Иногда дыхание у человека может нарушиться, несмотря на то, что сам легочный насос, казалось бы, работает исправно и само легкое находится в отличной форме. Представьте себе такую картину: человек налетел на какой–то острый предмет, который впился в его грудную клетку и пропорол кожу и мышцу. Предмет вошел в тело неглубоко, его легко удалили, кровотечение оказалось несерьезным и было быстро остановлено, мышцы грудной клетки и диафрагма продолжают нормально работать, а человек неизвестно почему начинает задыхаться. Догадались, почему? Оказывается, небольшая и не очень серьезная рана полностью нарушила работу легочного насоса одного из легких. Если полость, где находится легкое, получила сообщение с внешним миром, то при ее расширении в ней не происходит уменьшения давления, так как воздух легко проникает через рану, и теперь ничто не заставляет его врываться в легкие через трахею и заполнять альвеолы.
При оказании пострадавшему первой помощи в этом случае необходимо попытаться прекратить движение воздуха через рану, проникновение его в плевральную полость при вдохе и выдавливание из нее наружу при выдохе. Для этого на рану накладывают не совсем обычную повязку. Для нее необходимо иметь кусочек клеенки, полиэтиленовый пакет или другой материал, не пропускающий воздух. Рану накрывают чистой тканью, а поверх кладут клеенку и крепко ее прибинтовывают. Такая повязка вряд ли полностью восстановит изоляцию легочной полости. При вдохе через рану воздух будет туда засасываться, а при выдохе удаляться из нее наружу, но если повязка уменьшит количество проникающего в легочную полость воздуха, то работа легочного насоса частично восстановится. Конечно, срочная медицинская помощь все равно будет необходима. Ну а если дыхание восстановить не удается, нужно поддерживать жизнь пострадавшего искусственным дыханием рот в рот.