Bez ēdiena un ūdens cilvēks var nodzīvot vairākas dienas, bet bez gaisa – vien dažas minūtes. Visi dzīvie organismi tiek apgādāti ar enerģiju, kas elpošanas reakciju rezultātā rodas šūnu iekšienē. Lai šīs reakcijas notiktu, nepieciešams uzņemt skābekli no apkārtējās vides.

Rūpīgi sakārtota sistēma

Šūnas ir nepārtraukti jāapgādā ar enerģiju. Lai no barības vielām iegūtu enerģiju, šūnas izmanto skābekli. Šo procesu sauc par elpošanu. Tās laikā izdalās oglekļa dioksīds jeb ogļskābā gāze – indīga atkritumviela, kas ir jāizvada no ķermeņa. Skābekļa uzņemšana un oglekļa dioksīda izdalīšana notiek caur elpošanas orgānu sistēmu. To veido caurules, kas ievada gaisu ķermenī un izvada no tā. Kā arī divas plaušas, caur kurām skābeklis iekļūst asinīs, bet oglekļa dioksīds no tām izdalās. Asinis no plaušām pārnes skābekli uz šūnām, bet oglekļa dioksīdu – no šūnām uz plaušām.

Elpošana ir ķīmiskās reakcijas, kuru laikā glikoze (cukurs – nozīmīgs enerģijas avots) tiek noārdīta skābekļa klātbūtnē. Šajā procesā rodas ne tikai enerģija, bet arī ogļskābā gāze un ūdens.

Elpas ceļš

Gaiss vispirms ieplūst pa degunu. Nāsīs esošie matiņi un lipīgās gļotas izklāj deguna dobumu un aiztur daļiņas, kas varētu bojāt plaušas. Pēc tam gaiss nonāk rīklē, tad – pa balseni trahejā, kuru apņem “C” veida skrimšļi. Arī trahejā esošās gļotas salipina netīrumus. Sīkas, matiņiem līdzīgas skropstiņas virza netīrumus uz rīkli. Traheja zarojas divos bronhos, kuri sīkāk zarojas plaušās.

Kas vēl notiek ieelpas laikā? Diafragma saraujas un saplacinās. Saraujas arī ribstarpu muskuļi un virza ribas uz augšu un uz āru. Plaušas izplešas, un samazinās spiediens tajās, tāpēc ieelpotais gaiss caur elpceļiem tiek iesūkts plaušās.

Izelpas laikā diafragma atslābst un vēdera dobuma orgāni virza to uz augšu. Atslābst arī ribstarpu muskuļi, tāpēc ribas virzās uz leju un uz iekšu. Līdz ar to samazinās krūškurvja tilpums, plaušas kļūst mazākas. Spiediens tajās palielinās, un gaiss tiek izgrūsts ārā.

Lai papildinātu skābekļa daudzumu, elpošanas laikā plaušās ieplūst svaigs gaiss. Sasmakušais gaiss tiek izvadīts. Elastīgās plaušas ir atkarīgas no diafragmas un ribstarpu muskuļiem, kuri maina krūškurvja tilpumu. Kad ieelpā diafragma un ribstarpu muskuļi saraujas, krūškurvis un plaušas izplešas un spiediens tajās pazeminās, gaiss tiek iesūkts iekšā. Izelpas laikā notiek pretējs process. Plaušas nekad neiztukšojas pilnībā. Daļa gaisa paliek tajās.

Plaušu darbs

Plaušas atrodas krūšu dobumā abās pusēs no sirds. Tās aizsargā mugurkauls un krūškurvis. Plaušas balstās uz diafragmas – muskuļotas loksnes, kas atdala krūtis no vēdera.

Veselīgas plaušas ir rozā krāsā, jo tās ir piepildītas ar asinīm. Plaušas ir sūkļveida, jo sastāv no sīkiem zariem, kuru galos ir miljoniem mikroskopisku gaisa maisu, ko sauc par alveolām. Caur alveolām skābeklis nonāk asinīs. Visas alveolas kopā rada lielu virsmu, kas absorbē skābekli. Tās laukums ir vienāds ar divām trešdaļām no tenisa laukuma. Plaušas pārklāj plāna plaušu pleira. Otra pleira izklāj krūškurvi. Šķidrums starp pleirām mazina berzi un novērš sāpes elpošanas laikā.

Kreisajai plaušai ir divas daļas jeb daivas, bet labajai plaušai ir trīs daivas. Katru plaušu veido zaroti gaisa ceļi, un katrā plaušā gaisu ievada viens bronhs. Tas sadalās sekundārajos bronhos, kuri apgādā daivas. Sekundārie bronhi dalās sīkāk un sīkāk, līdz beidzas ar sīku gaisa maisu – alveolu.

Gāzu maiņa

Alveolās nepārtraukti notiek gāzu maiņa. Šis process nodrošina nepārtrauktu skābekļa piegādi ķermeņa šūnām un pasargā tās no oglekļa dioksīda uzkrāšanās. Skābeklis izšķīst plānā šķidruma slānītī, kas izklāj katru alveolu. Pēc tam difūzijas ceļā (vielu molekulu pārvietošanās no vietas, kur to koncentrācija ir augstāka, uz vietu, kur tā ir zemāka) caur sieniņām nonāk asins kapilārā un eritrocītos.

Ieelpojamā gaisā ir aptuveni 21% skābekļa un 0,04% oglekļa dioksīda, bet izelpojamā gaisā – 16% skābekļa un 4% oglekļa dioksīda.

Smadzenes neļauj neelpot

Elpu aizturēt iespējams tikai uz īsu brīdi. Tu noteikti esi to mēģinājis. Drīz vien atkal ir jāieelpo, gribam vai ne. Ir kāds mehānisms, kas neļauj neelpot. Ieelpas un izelpas pamata ritms tiek uzturēts automātiski. Šis regulācijas centrs atrodas galvas smadzeņu daļā, ko sauc par iegarenajām smadzenēm. Tajās esošās šūnas ir īpaši jutīgas pret ogļskābās gāzes pārmaiņām asinīs. Ja ogļskābās gāzes līmenis kaut nedaudz paaugstinās, ieelpu regulējošie muskuļi saņem rīkojumu izelpot, lai atkal ieelpotu.

Kas notiek, kad cilvēks elpo?

  • Ieelpotais gaiss caur balseni nokļūst abās plaušās. Tajās kā sūklī ir ļoti daudz mazu caurumiņu.
  • Ieelpojot ribas paceļas un ribu velve izplešas. Muskuli zem plaušām sauc par diafragmu. Tā atslābst, un plaušas piepildās ar gaisu. Izelpojot ribas saplok, bet diafragma saspringst. Viss izlietotais gaiss tiek izelpots.
  • Gaiss satur skābekli, ko izmanto cilvēka organisms. Skābeklis no plaušām pa asinsvadiem nokļūst asinsritē.
  • Putekļi plaušās neiekļūst. Tie aizķeras sīkajos matiņos, kas aug degunā.

Dzīvnieku elpošana

Sauszemes dzīvnieki, tāpat kā visi citi dzīvnieki, uzņem skābekli, lai šūnās atbrīvotos enerģija, un izvada no organisma gāzi – oglekļa dioksīdu. Visu šo procesu, ieskaitot arī šūnās notiekošo, sauc par elpošanu. Ļoti maziem organismiem, piemēram, plakantārpiem, skābekļa apgāde nav sarežģīta, jo gaiss iekļūst organismā caur visu ķermeņa virsmu. Lielākiem dzīvniekiem, ieskaitot zīdītājus, ir speciāli elpošanas orgāni, ar kuru palīdzību tie uzņem sev nepieciešamo skābekli. Pārsvarā visi sauszemes dzīvnieki elpo ar plaušām. Šimpanzēm un citiem zīdītājiem abas plaušas sastāv no tūkstošiem bronhiolu, kas pāriet alveolās.

Šajā procesā tiek ieelpots ar skābekli bagāts gaiss, bet laukā tiek izelpots gaiss, kurā skābekļa ir mazāk. Primitīviem mugurkaulniekiem, piemēram, salamandrām, plaušas ir kā vienkārši maisi. Lielāku dzīvnieku plaušu uzbūve atgādina sūkli – tām ir daudz lielāka gāzu maiņas virsma.

Kā elpo kukaiņi?

Kukaiņi ir mazi, bet reizēm ļoti aktīvi dzīvnieki, tādēļ tiem ir nepieciešams daudz skābekļa. Tiem nav plaušu, bet tās aizstāj mikroskopisku caurulīšu tīkls, ko sauc par trahejām. Kukaiņiem gaiss iekļūst ķermenī caur elpatverēm jeb stigmām un tālāk plūst pa trahejām, kas sīki zarojas, piekļūstot katrai šūnai. Dažiem kukaiņiem ir gaisa maisiņi, kas regulē gaisa plūsmu.

Elpošana zem ūdens

Ūdenī nav tik daudz brīvā skābekļa kā gaisā, taču tā ir pietiekami, lai dzīvnieki varētu to izmantot. Daži ūdens dzīvnieki, piemēram, zivis, uzņem skābekli caur ļoti daudzām plānām lapiņām – žaunām. Pretēji elpošanas mehānismam ieelpa – izelpa, zivis sūknē ūdeni cauri žaunām tikai vienā virzienā. Zivju žaunas nefunkcionē gaisā, jo lapiņas šajā vidē saplok un salīp. Žaunas caur ūdeni dod zivij skābekli.