Чем дышат люди: чем мы дышим и опасно ли наше дыхание для окружающих – Москва 24, 16.03.2015

чем мы дышим и опасно ли наше дыхание для окружающих – Москва 24, 16.03.2015

16 марта 2015, 17:45

Наука

Иллюстрация: Ольга Денисова

Ежеминутно мы делаем около 14 вдохов. Это порядка 840 вдохов в час и 20 160 вдохов сутки. Но что же именно вдыхает человек, и может ли он навредит своим дыханием другим? Об этом мы спросили младшего научного сотрудника Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Анну Сильченко.

Воздух, которым мы дышим, на 78% состоит из азота, на 21% — из кислорода и на 0,03% — из углекислого газа. Оставшийся процент приходится на водяные пары, водород, благородные газы и другие примеси. С точки зрения физиологии для нас важны только кислород и углекислый газ. Остальные элементы, хоть и растворены в нашей крови, не влияют на жизнедеятельность организма.

В альвеолах легких происходит газообмен: кислород из воздуха растворяется в крови, а углекислый газ, наоборот, выделяется наружу. В итоге в выдыхаемом воздухе содержится примерно 16-17% кислорода и 4% углекислого газа, а также повышается концентрация водяных паров. В проветриваемых помещениях дыхание других людей не представляет для нас опасности.

Другое дело – если вы оказались заперты в подводной лодке со сломанной системой жизнеобеспечения. В таком случае дыхание экипажа будет приводить к постепенному увеличению концентрации углекислого газа. Если воздух на 2-4% состоит из углекислого газа, человек начинает чувствовать сонливость и слабость. Опасной считается концентрация около 7-10%, при которых развиваются удушье, головная боль, происходит потеря сознания. Смертельной считается концентрация 30-35%.

Что касается азота, опасность для нас он представляет только при высоких давлениях — например, глубоко под водой. Азот в высокой концентрации также представляет угрозу при резком уменьшении давления, так как при этом развивается кессонная болезнь.

А.В.Сильченко, младший научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, преподаватель образовательного центра для школьников «Improvement». В образовательном центре ведет группы по физике и математике.

О «Физике города»

Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему небоскребы не падают? Чем отличается кровь горожанина от крови жителя деревни? Выше какого этажа не стоит жить и почему?

Мы предложили ученым дать ответы на наши вопросы и разъяснить, чем опасно обилие городского освещения, как наше дыхание может навредить окружающим и из-за чего люди болеют зимой. Так появился проект «Физика города». Новые вопросы и новые ответы ищите на нашем сайте по понедельникам и четвергам.

наука ученые город смерть воздух сон кровь эксперименты опасность кислород подводные лодки спецпроекты читать физиология

Новости СМИ2

Как правильно дышать?

Мы не задумываемся о том, как дышим. Организм делает это «сам по себе», без осознанного контроля.

Однако, управляя дыханием, мы можем изменить свое состояние: от стресса — к расслаблению, от уныния — к энергии.

Интерес к феномену дыхания возник более двух тысячелетий назад и сегодня реализован в большом количестве исследований в различных областях медицины.

В статье разбираемся в дыхательной механике, исследуем, как дыхание влияет на физическое и психическое здоровье и как с его помощью сделать свою жизнь лучше.

Содержание

• Анатомия дыхания: как это работает
• Зачем мы дышим
• Как мы дышим
• Что мешает дышать свободно
• Дыхательные практики
• Как помочь себе дышать

Анатомия дыхания: как это работает

Долгое время о механизмах дыхания бытовали разные мнения:

• Школа Гиппократа, самая известная медицинская школа античности, описывала модели дыхания, но не связывала этот процесс с легкими.
• Платон утверждал, что дыхание связано с прохождением воздуха через поры кожи.
• Это опровергнул Аристотель — он считал, что роль дыхания заключается в охлаждении сердца.
• Точное описание дыхательной механики и мышц, которые обеспечивают этот процесс, дал древнеримский хирург и философ Гален. Однако описанная им модель «сердце-легкие» не соотносилась с бытующим тогда представлением о венах и артериях как о несообщающихся сосудах.
• Открытие кислорода в 1774 году стало кульминацией исследований: было признано, что дыхание выполняет функцию газообмена.

Сегодня известно, что дыхание возникает благодаря сложным взаимодействиям нейронов, распределенных по всей нервной системе.

В человеческом организме существует целая нейросеть, которая генерирует дыхательные ритмы и формирует паттерны дыхания.

Наш дыхательный центр, а также центры сна и бодрствования, управления сердцем и тонусом сосудов находятся в продолговатом мозге и мосту — они выстроены по центральной части головного мозга и образуют так называемый ствол. Ритмом дыхания управляют клетки-пейсмейкеры (или водители ритма). Они создают ритмичные импульсы возбуждения, распространяемые на другие клетки.

Чтобы вдохнуть, человек использует мышцы грудной клетки, особенно диафрагму. Она напрягается и уплощается, позволяя всасывать воздух в легкие. При выдохе — расслабляется. Это естественным образом выпускает воздух из легких.

Зачем мы дышим

Главная функция дыхания — газообмен: из миллионов альвеол в легких вдыхаемый кислород перемещается в капиллярную кровь, а из капилляров в альвеолы уходит углекислый газ.

Сделайте глубокий вдох. Теперь выдохните. Заметили разницу в самочувствии до и после? Если ваш вдох был на самом деле глубоким, заметить разницу несложно. Дыхание — мощный инструмент для снятия стресса, избавления от беспокойства и не только. Оно влияет на многие процессы в нашем организме: артериальное давление, иммунную функцию, концентрацию внимания.

Каждый день мы делаем около 20 тысяч вдохов, с каждым из них наше сердцебиение ускоряется. С каждым выдохом — замедляется. Нервная система особенно чувствительна к изменениям частоты дыхания. Глубокий вдох и медленный выдох благотворно влияют на тревогу и общее самочувствие. Чем чаще человек дышит, тем больше вероятность возникновения серьезных проблем со здоровьем.

Если дыхание поверхностное, кислород не доходит до нижней части легких. Тканям организма не хватает кислорода, возникает одышка. В долгосрочной перспективе — хроническая гипоксия, дыхательная недостаточность.

Неправильное дыхание приводит к проблемам с сердцебиением и давлением.

Медитативные техники дыхания, йога-практики сравнимы с респираторной терапией — целым набором клинических методов, предназначенных для восстановления системы дыхания, и даже могут быть эффективны в области анестезиологии. Например, улучшать дыхательную функцию, уменьшать хроническую боль. Известно об обезболивающем эффекте некоторых типов дыхания.

Как мы дышим

Воздух в организм может поступать через нос или рот.

Попробуем разобраться, как всё-таки лучше.

Носовое дыхание более продуктивно, чем дыхание через рот. Последнее снижает уровень углекислого газа, замедляет деятельность мозга и рефлексы, а также может привести к головокружению и даже потере сознания.

Если человек постоянно дышит ртом, у него сужаются дыхательные пути. Это затрудняет прохождение воздуха и может вызвать недостаточность дыхания, которая характеризуется разными состояниями, вплоть до опасных.

Носовое дыхание помогает бороться с инфекциями, потому что ноздри и носовые пазухи фильтруют и нагревают воздух, поступающий в легкие и таким образом избавляются от вредных бактерий. Кроме того, в пазухах носа образуется оксид азота. В небольших дозах он вреден для бактерий.

Также дыхание через нос обеспечивает лучший кровоток в легких, повышает циркуляцию крови, благотворно влияет на уровень кислорода и углекислого газа в ней, замедляет частоту дыхания и увеличивает общий объем легких, помогает улучшить функции мозга и поддерживает температуру тела.

Разница есть не только в носовом дыхании или дыхании через рот. Так, человек может дышать только грудной клеткой (при вдохе она расширяется, на выдохе — сужается), животом (в дыхании участвует больше, чем грудная клетка), в равной степени грудной клеткой и животом (этот тип дыхания называют смешанным).

• Грудное дыхание

Когда мы дышим верхней частью грудной клетки, речь идет о грудном, или реберном дыхании. Обычно так дышат женщины.

Дело в том, что в их дыхательных путях поток воздуха быстрее становится турбулентным, и требуется больше усилий, чтобы обеспечить себя кислородом.

При грудном типе дыхания голос часто бывает недостаточно чистым, непродолжительным. Воздух выходит неравномерно, от этого голос часто дрожит. Особенно хорошо это знают вокалисты.

Человек, когда беспокоится, часто дышит именно таким образом, даже этого не осознавая.

• Диафрагмальное дыхание

Дыхание с активным участием диафрагмы и нижних ребер называется диафрагмальным, или брюшным. Оно позволяет увеличить объем вдыхаемого воздуха и улучшить насыщение клеток организма кислородом. Так естественно дышат новорожденные, этот тип дыхания присущ мужчинам. В народе говорят: дышит животом.

Диафрагмальное дыхание считается правильным. Это медленное и глубокое дыхание, которое положительно влияет на головной мозг, сердечно-сосудистую, дыхательную и желудочно-кишечную системы. Повышается содержание кислорода в крови, легче происходит выход газовых отходов из легких, снижаются артериальное давление и частота сердечных сокращений.

Влияние диафрагмального дыхания на здоровье человека требует более тщательного изучения. Ученые предполагают, что оно может помочь в лечении расстройств пищевого поведения, хронических функциональных запоров, гипертензии, мигрени и стресса, может улучшать качество жизни пациентов с раком, гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью и сердечной недостаточностью.

Что мешает дышать свободно

Различные факторы оказывают влияние на дыхание: возраст, образ жизни, болезни, изменение осанки.

• Осанка

Если человек сгорблен, не ровно держит спину, грудная клетка сдавлена — легкие не могут полностью заполниться при входе воздуха. Сутулая осанка по сравнению с нормальной вертикальной позой значительно снижает объем легких, скорость выдоха, провоцирует поясничный лордоз (изогнутость позвоночника вперед).

Даже изменение положения головы и шеи немедленно сказывается на дыхательной функции: снижается сила диафрагмы.

Позы, которые мы занимаем, сидя за компьютерами, используя смартфоны, планшеты, негативно воздействуют на наше дыхание. Исследования показывают, что частое использование смартфона может привести к развитию скелетно-мышечных нарушений.

Размещение пациентов в отделениях интенсивной терапии в положении «гамака» (подушки под головой и коленями — чтобы удобнее было лежать в постели) снижает способность диафрагмы функционировать оптимально.

• Вес

Чем больше жира, тем больше ткани давит на грудь и диафрагму. Это препятствует наполнению легких при дыхании, поэтому человек делает более короткие вдохи, чем ему нужно. С ожирением тесно связана астма. Риск развития этого заболевания увеличивается с увеличением индекса массы тела.

Исследования показывают, что умеренная потеря веса, особенно уменьшение абдоминального жира — жировых запасов, накапливающихся внутри брюшной полости, улучшает механику дыхания. Во многом это объясняется происходящим увеличением объема легких.

• Стресс

Хронический стресс играет такую же негативную роль, как и ожирение: приводит к тому, что дыхание становится короче.

Оказавшись в стрессовой ситуации, мы начинаем дышать чаще и глубже. Это нормальная естественная реакция. Так мы мобилизуем свой организм. Однако затяжной стресс не сравнится с таким «марш-броском», и от него нужно обязательно избавляться, чтобы не навредить себе в результате неправильного дыхания.

• Окружающая среда

Тело может естественным образом избегать загрязненного, задымленного воздуха — человек неосознанно производит короткие вдохи, чтобы не дышать вредным воздухом.

• Апноэ

Это серьезное нарушение сна, связанное с повреждением центральной нервной системы. У людей с апноэ дыхание во сне неоднократно останавливается и возобновляется.

Пациенты с легким апноэ могут не дышать 5-14 раз за час, с умеренным — 15-29. Тяжелую степень апноэ врачи диагностируют, когда человек задерживает дыхание более 30 раз за час.

Если апноэ не лечить, высок риск появления хронической усталости, а также сахарного диабета, бронхиальной астмы, заболеваний сердца, печени. Тяжелые последствия — инфаркт, инсульт, кровоизлияние в мозг. Все это результат кислородного голодания и резко поднявшегося давления. В очень редких случаях — полная остановка дыхания с летальным исходом.

Выяснить, есть ли у человека предрасположенность к бронхиальной астме и разобраться в причинах проблем с дыханием, можно с помощью Генетического теста Атлас.

Заподозрить апноэ можно по следующим признакам:

— храп,

— приступы удушья во время сна,

— сухость во рту после сна,

— усталость даже после ночи полноценного сна.

Для лечения апноэ есть препараты, которые значительно облегчают симптомы и помогают избежать серьезных осложнений.

Лечением апноэ занимается врач-сомнолог.

• Лекарства

Опиоидные препараты, широко используемые для лечения хронической боли, могут вызывать или усугублять нарушения дыхания во сне. Обезболивающие препараты необходимо применять по назначению и под контролем врача.

Дыхательные практики

Правильное дыхание приводит к удивительной внутренней и внешней трансформации.

Латеральное дыхание

Боковое реберное дыхание, или латеральное, улучшает общее кровообращение, позволяет нужным мышцам оставаться активными, а человеку — спокойным.

Это боковое расширение грудной клетки во время дыхания, при котором происходит сокращение мышц брюшного пресса. Другими словами, нужно делать большие вдохи грудной клеткой, а не животом. С каждым выдохом брюшной пресс будет напрягаться и активироваться все больше и больше.

Латеральное дыхание практикуют в пилатесе.

Дыхание для похудения

Считается, что диафрагмальное дыхание способствует похудению. Это действительно так, потому что оно увеличивает объем легких, в результате человек выдыхает больше углекислого газа, что помогает сжигать жир. Кроме того, такое дыхание снижает уровень кортизола и помогает организму худеть. К тому же мышцы, задействованные во время дыхания, становятся более подтянутыми.

Дыхательные упражнения повышают скорость метаболизма в состоянии покоя.

Дыхание для молодости

Глубокое дыхание избавляет организм от избытка углекислого газа и заменяет его богатым запасом кислорода, заряжающего клетки энергией. Дыхание выступает в роли отличного тонизирующего средства, которое улучшает кровообращение, сводит к минимуму воздействие стресса на кожу, продлевая молодость.

Осознанное дыхание

Исследования показывают, что осознанные дыхательные упражнения хороши при самых разных состояниях. Они способствуют расслаблению, снижают артериальное давление, уменьшают риск инсульта и улучшают здоровье сердечно-сосудистой системы. Также осознанное дыхание полезно для пищеварения и общего иммунитета, которые ухудшаются из-за стресса.

Осознанное дыхание сродни йоге без йоги. Как отмечает психолог и автор книги «Дыши» Белиса Вранич, «дыхание — это медитация для людей, которые не умеют медитировать».

Холотропное дыхание

Это дыхательная практика, которая основывается на гипервентиляции легких за счет учащенного дыхания. Она полезна при комплексной терапии распространенных психических состояний, таких как тревога и депрессивные расстройства. Может вызывать положительные изменения темперамента, повышать самосознание.

Контролируемое дыхание

Удобно сядьте на пол или на стул. Вдохните через нос. Полностью наполните живот воздухом. Когда вы больше не сможете дышать, откройте рот как можно шире, выдохните со звуком «ха». Повторите несколько раз.

Контролируемое дыхание позволяет набрать в легкие как можно больше воздуха, помогает облегчить одышку. Это один из способов замедлить дыхание и сделать каждый вдох максимально эффективным.

На протяжении веков йоги использовали контроль дыхания, или пранаяму, для повышения концентрации и жизненных сил.

Как помочь себе дышать

Если обращать больше внимания на дыхание, можно принести пользу своему здоровью. Прежде всего, избегайте дыхания через рот, а также поверхностного дыхания.

Сознательное дыхание, контроль частоты дыхания рекомендуются всем. Особенно желательны для пациентов с легочными заболеваниями, проходящих тренировку и реабилитацию дыхательных мышц, для спортсменов, стремящихся повысить свою результативность.

Сегодня, когда приходится носить маски, особенно важно уделять время дыхательным упражнениям. Они позволяют очищать легкие после длительного ношения маски. Более того, улучшают здоровье легких, увеличивают их объем.

Можно попробовать дыхательную гимнастику. Прежде чем приступить к дыхательной практике, выберите подходящее для этого удобное место, наденьте комфортную одежду.

Старайтесь делать гимнастику в одно и то же время один или два раза в день.

Многие дыхательные упражнения занимают всего несколько минут. Когда вы располагаете временем, можете делать их в течение 10 минут или больше, чтобы получить еще большую пользу.

Техника глубокого дыхания:

1. Лягте на спину или сядьте на стул, опираясь плечами, головой и шеей на спинку стула.
2. Вдохните через нос, наполните живот воздухом.
3. Выдохните через нос.
4. Положите одну руку на живот, другую — на грудь.
5. Когда вы вдыхаете, почувствуйте, как ваш живот поднимается. Выдыхая, почувствуйте, как ваш живот опускается. Рука на животе должна двигаться больше, чем та, что на груди.
6. Сделайте еще три полных глубоких вдоха. Дышите полностью животом, когда он поднимается и опускается вместе с вашим дыханием.

Больше полезных статей в блоге Атласа:

• Что такое токсины и избавит ли от них детокс
• Самые популярные БАДы от которых пора отказаться
• Что такое йод и зачем он организму

• Historical perspectives on the control of breathing. Compr Physiol., 2012
• From breathing to respiration. Respiration, 2015
• Chapter 3—networks within networks: the neuronal control of breathing. Prog Brain Res., 2011
• 5 зон мозга. Постнаука, 2018
• Дыхание и здоровье. ФБУЗ «Центр гигиенического образования населения» Роспотребнадзора
• Analogy between classical Yoga/Zen breathing and modern clinical respiratory therapy. J Anesth., 2020
• Какое дыхание является для нас оптимальным выбором и почему. ФБУЗ «Центр гигиенического образования населения» Роспотребнадзора
• Effects of Diaphragmatic Breathing on Health: A Narrative Review. Medicines (Basel), 2020
• Женщинам дышится тяжелее, чем мужчинам. Наука и жизнь, 2020
• Effect of sitting posture on respiratory function while using a smartphone. J Phys Ther Sci., 2016
• Effect of Different Head-Neck Postures on the Respiratory Function in Healthy Males. Biomed Res Int., 2018
• The effect of obesity on lung function. Expert Rev Respir Med., 2018
• The Effect of Posture on the Diaphragm. Physiopedia
• Weight loss via diet and exercise improves exercise breathing mechanics in obese men. Chest., 2011
• Sleep-disordered breathing: effects on brain structure and function. Respir Physiol Neurobiol., 2013
• Sleep Apnea. WebMD, 2021
• Effects of breathing exercises on resting metabolic rate and maximal oxygen uptake. J Phys Ther Sci. 2018
• Create a Posture Practice. PosturePractice
• ‘You’ve had what we call a cosmic orgasm’: the rise of conscious breathing. Guardian, 2018
• RespiCo: A novel, flexible, and stand-alone electronic respiratory coaching device. HardwareX. 2022
• Measure of Significance of Holotropic Breathwork in the Development of Self-Awareness. J Altern Complement Med. 2015
• Holotropic Breathwork: the potential role of a prolonged, voluntary hyperventilation procedure as an adjunct to psychotherapy. J Altern Complement Med. 2007

Как мы дышим? — Scientific American

• Share на Facebook

• Поделитесь в Twitter

• Share на Reddit

• Share на LinkedIn

• Акция по электронной почте

• 70004 и Out out Email

9
• 7 в и Email

• 9

• 70004. Узнайте, как физика влияет на каждый ваш вдох. Авторы и права: Джордж Рецек

  Ключевые понятия
  Биология
  Кузов
  Легкие
  Физика
  Давление воздуха

  Введение
  Мы много дышим — примерно 10 раз в минуту! Вы когда-нибудь задумывались, как процесс дыхания работает так гладко? Наши легкие позволяют нам вдыхать кислород, в котором нуждается наше тело, но они делают гораздо больше. Они также позволяют нам избавиться от углекислого газа, продуктов жизнедеятельности, образующихся в организме, и играют жизненно важную роль в пении, крике и даже хихикании. В этом упражнении вы создадите модель легкого и с ее помощью узнаете, как воздух легко входит и выходит из легких.

  Фон
  Все клетки нашего тела нуждаются в кислороде для эффективного производства энергии. Однако, когда клетки производят энергию, они производят углекислый газ. Мы получаем кислород, вдыхая свежий воздух, и удаляем углекислый газ из организма, выдыхая спертый воздух. Но как работает дыхательный механизм?

  Воздух поступает через рот или нос. Затем воздух следует по дыхательному горлу, которое сначала разделяется на два бронха: по одному на каждое легкое. Затем бронхи разделяются на все более мелкие трубки, на концах которых есть крошечные воздушные мешочки, называемые альвеолами. В наших легких миллионы альвеол! Эти мешочки имеют тонкие стенки — настолько тонкие, что кислород и углекислый газ могут проходить через них и попадать в нашу кровь или выходить из нее. Кровь переносит кислород практически ко всем частям тела. Кровь также возвращает углекислый газ обратно в легкие.

  Легкие занимают большую часть грудной клетки. 12 пар ребер в нашей грудной клетке защищают легкие и другие органы в грудной полости, такие как наше сердце.

  Расслабленное дыхание является рефлекторным; нам не нужно думать, чтобы дышать. Во время этого непринужденного вдоха наша диафрагма — куполообразная мышца между грудной клеткой и брюшной полостью — уплощается. Это расширяет грудную полость и в результате втягивается воздух. Во время выдоха диафрагма расслабляется, и легкие естественным образом втягиваются, и воздух мягко выталкивается наружу.

  Мы также можем дышать с большей силой. Когда мы тренируемся, громко поем или иным образом нуждаемся или хотим больше воздуха или кислорода, мы можем приложить усилия, чтобы дышать глубже. Мы используем различные мышцы, чтобы более резко увеличить объем груди. Так же, как и при расслабленном дыхании, расширение грудной клетки втягивает воздух, так что легкие наполняются. Расслабление грудной клетки выталкивает воздух наружу. Мышцы также могут заставить грудную полость сокращаться еще больше, выталкивая еще больше воздуха. Поскольку расширения и сокращения в этом случае больше, больший объем воздуха поступает в легкие и выходит из них, и наше тело получает больший запас кислорода, или у нас больше воздуха для создания звука.

  Материалы

  • Одноразовая пустая прозрачная бутылка (10–16 жидких унций) из твердого пластика (например, бутылка из-под спортивного напитка)
  • Линейка
  • Два баллона (хорошо подойдут 8-дюймовые шары)
  • Универсальный нож (при использовании ножа используйте помощь взрослых и соблюдайте осторожность)
  • Помощник для взрослых
  • Ножницы
  • Соломинка для питья (дополнительно)
  • Пластилин для лепки (по желанию)
  • Лента (дополнительно)
  • Дополнительный баллон (дополнительно)

  
  Подготовка

  • Попросите взрослого разрезать пластиковую бутылку. Отрежьте дно бутылки так, чтобы, когда воздушный шар свисает внутри бутылки с носика, под ним оставалось пустое пространство примерно на 1/3–3/4 дюйма.
  • Поместите обрезанную бутылку на широкое отверстие. Опустите воздушный шар в бутылку, пока не будет торчать только часть горлышка воздушного шара. Сложите горлышко воздушного шара поверх бутылки. Баллон представляет собой легкое.
  • Переверните бутылку (оставив шарик внутри) так, чтобы горлышко бутылки легло на стол. На следующих шагах вы создадите и добавите диафрагму к своей модели.
  • Завяжите узел на горлышке второго шарика. На противоположной стороне этого воздушного шара отрежьте около трети воздушного шара, чтобы у вас осталось широкое отверстие.
  • Натяните широкое отверстие разрезанного баллона на широкое отверстие бутылки. Потяните края воздушного шара достаточно далеко вверх по бутылке, чтобы поверхность воздушного шара слегка растянулась. Убедитесь, что узел находится снаружи и расположен ближе к середине горлышка бутылки.
  • Наши легкие, как надутый воздушный шарик, наполнены воздухом. У нас есть два легких, заключенных в грудную клетку и защищенных 24 ребрами. Когда вы вдыхаете, воздух поступает в ваши легкие. Когда вы выдыхаете, воздух выходит из легких. Воздушный шар внутри бутылки похож на одно из ваших легких. Бутылка как твоя грудная клетка.

  
  Процедура

  • Держите бутылку так, чтобы вы могли видеть баллон внутри (представляющий легкое). Аккуратно потяните узел. Что происходит с шариком внутри бутылки ?
  • Дайте узлу вернуться в нейтральное положение, а затем осторожно втолкните его внутрь. Что теперь происходит с шариком внутри бутылки?
  • Повторите эти шаги несколько раз. Это похоже на дыхание? Почему?
  • Какая часть напоминает вдох, а какая — выдох?
  • Если ваша модель работает хорошо, воздух будет поступать в воздушный шар, когда вы вытягиваете узел наружу, и вытекать, когда вы нажимаете узел внутрь . Как вы думаете, почему это происходит?
  • Когда мы дышим расслабленно, наша диафрагма — мышца, отделяющая грудную полость от брюшной — движется, расширяя и сжимая грудную полость. Как это похоже на то, что вы делаете со своей моделью?
  • Потяните и потяните узел еще несколько раз. Сможете ли вы, используя модель, определить, какое движение диафрагмы создает вдох, а какое — выдох?
  • Почувствуйте свои ребра и глубоко вдохните, а затем выдохните. Вы чувствуете, как расширяется и опускается грудная клетка?
  • Центр нашей диафрагмы перемещается больше, когда мы делаем глубокие вдохи: до четырех дюймов! В модели, которую вы сделали, грудная клетка (пластиковая бутылка) зафиксирована, но вы можете больше сдвинуть «диафрагму», потянув узел дальше и вдавливая его сильнее. Попробуйте. Как это меняет объем воздуха, входящего и выходящего из легочного баллона?
  • Extra : Добавьте трахею к вашей модели. Для этого выньте шарик из бутылки и наденьте его горлышко на соломинку; прикрепите воздушный шар к соломинке скотчем. Подвесьте воздушный шарик и короткий отрезок соломинки к горлышку бутылки и закрепите его глиной. Убедитесь, что глина плотно прилегает к соломинке и горлышку бутылки. Никаких изменений не требуется для второго баллона, закрывающего дно бутылки. Вы видите, какая часть моделирует дыхательное горло?
  • Extra : Кашель — это когда тело принудительно выталкивает воздух, чтобы избавиться от чего-то, что вызвало раздражение. Во время кашля вы вдыхаете относительно глубоко, но вместо того, чтобы воздух выходил наружу, а грудная полость сжималась, горло закрывалось, и воздух скапливался в легких. Когда горло открывается, грудная клетка сжимается еще больше, и воздух с силой выходит наружу. Можете ли вы имитировать кашель своей моделью?
  • Extra : Найдите способ создать модель, включающую трахею, которая разделяется на два бронха, к каждому из которых прикреплено легкое. Модель с трахеей и одним легким — хорошее начало. Как добавить второе легкое? Можете ли вы найти причину, по которой наличие двух легких полезно для нас?

  Наблюдения и результаты
  Когда вы потянули узел, пространство внутри бутылки увеличилось, и ваш воздушный шар, вероятно, наполнился воздухом. Точно так же, когда диафрагма в нашем теле оттягивается назад, грудная клетка увеличивается, и воздух поступает в наши легкие, и мы вдыхаем.

  Когда вы затягивали узел, пространство внутри бутылки уменьшалось, и воздушный шар, вероятно, сдувался. Точно так же при расслаблении диафрагмы грудная полость уменьшается, и воздух выталкивается из легких, и мы выдыхаем.

  Когда вы тянули и толкали узел дальше, шар надувался и сдувался сильнее. Это отражает то, что происходит, когда больший объем воздуха вытесняется, когда мы дышим глубже.

  Эта динамика работает из-за давления воздуха, меры того, как сильно воздух давит на объекты. Давление воздуха увеличивается, когда вы уменьшаете объем воздуха, и уменьшается, когда вы даете воздуху больше пространства. Закройте хрупкую пустую пластиковую бутылку и попробуйте ее сжать. Это трудно! Воздух внутри отталкивает. Откройте бутылку и попробуйте снова сжать бутылку. Это намного проще. Воздух давит обратно с гораздо меньшей силой. Если что-то не блокирует движение, воздух будет перемещаться из областей с высоким давлением в области с более низким давлением, и это то, что происходит, когда воздух устремляется в легкие или из них. Когда грудная полость расширяется, вокруг легких становится больше места. В этом состоянии легкие могут расширяться, превращая их в область низкого давления, и воздух устремляется внутрь, чтобы сбалансировать разницу в давлении. Затем при выдохе грудная полость и легкие сокращаются. Это повышает давление воздуха в легких, и воздух устремляется обратно.

  Еще для изучения
  Ваши легкие и дыхательная система, от KidsHealth
  Емкость легких и возраст, от Science Buddies
  Сборка автомобиля на воздушном шаре, от Scientific American
  Под давлением: запуск ракеты-шара, от Scientific American
  STEM-занятия для детей от Science Buddies

  Это задание разработано совместно с Science Buddies

  ОБ АВТОРЕ(АХ)

  Дыхательная система — Канал лучшего здоровья

  Резюме

  Прочитать полный информационный бюллетень
  • Дыхание — это поглощение кислорода и удаление углекислого газа из организма.
  • Эту работу выполняют легкие.
  • Дыхание достигается за счет сокращения и расслабления диафрагмы и реберных мышц.

  Нашим клеткам для выживания необходим кислород. Одним из отходов, производимых клетками, является другой газ, называемый углекислым газом. Дыхательная система поглощает кислород из воздуха, которым мы дышим, и выбрасывает нежелательный углекислый газ.

  Основным органом дыхательной системы являются легкие. К другим органам дыхания относятся нос, трахея и дыхательные мышцы (диафрагма и межреберные мышцы).

  Нос и трахея

  Вдыхание через нос согревает и увлажняет вдыхаемый воздух. Волоски в носу помогают задерживать любые частицы пыли. Нагретый воздух поступает в легкие через дыхательное горло или трахею. Трахея представляет собой полую трубку, укрепленную хрящевыми кольцами, чтобы предотвратить ее коллапс.

  Легкие

  Легкие находятся внутри грудной клетки, защищены грудной клеткой и покрыты мембраной, называемой плеврой. Легкие выглядят как гигантские губки. Они заполнены тысячами трубочек, разветвляющихся все мельче и мельче. Самыми маленькими компонентами являются воздушные мешочки, называемые «альвеолами». Каждый из них имеет тонкую сетку капилляров. Здесь происходит обмен кислорода и углекислого газа.

  Дыхательные мышцы

  Чтобы легкие оставались надутыми, им необходим вакуум внутри грудной клетки. Диафрагма представляет собой мышечный слой, подвешенный под легкими. Когда мы дышим, диафрагма сокращается и расслабляется. Это изменение давления воздуха означает, что воздух «всасывается» в легкие при вдохе и «выталкивается» из легких при выдохе.

  Межреберные мышцы между ребрами помогают изменять внутреннее давление, поднимая и расслабляя грудную клетку в ритме с диафрагмой.

  Газообмен

  Кровь, содержащая углекислый газ, поступает в капилляры, выстилающие альвеолы. Газ движется из крови через тонкую пленку влаги в воздушный мешок. Затем углекислый газ выдыхается.

  При вдохе кислород попадает в альвеолы, где он попадает в кровь, используя ту же пленку влаги.

  Речь и дыхательная система

  Дыхательная система также позволяет нам говорить. Выдыхаемый воздух проходит через голосовые связки внутри горла. Звучание голоса зависит от:

  • напряжения и длины голосовых связок
  • формы грудной клетки
  • количества выдыхаемого воздуха.

  Проблемы с дыхательной системой

  Некоторые распространенные проблемы с дыхательной системой включают:

  • астма – свистящее дыхание и одышка, вызванные сужением дыхательных путей
  • бронхит – воспаление крупных дыхательных путей легких
  • эмфизема – заболевание альвеол (воздушных мешочков) легких
  • сенная лихорадка – аллергическая реакция на пыльцу, пыль или другие раздражители
  • грипп – вызывается вирусами
  • ларингит – воспаление гортани (гортани)
  • пневмония – инфекция легкого.

  Где можно получить помощь

  • Ваш врач общей практики
  • Lung Foundation Australia Тел.