дыхание

Одна из основных жизненных функций, совокупность пропессов, обеспечивающих поступление в организм О2, использование его в окислительно-восстановительных процессах, а также удаление из организма CO2 и нек-рых др. соединений, являющихся конечными продуктами обмена веществ.

Д. животных и человека. У простейших, губок, кишечнополостных и нек-рых др. организмов обмен газов между клетками и средой осуществляется путём диффузии через поверхность тела. С усложнением организапии и увеличением размеров тела развиваются спец. структуры или органы, принимающие на себя дыхательные функции, а также система кровообращения, в к-рой циркулирует кровь или гемолимфа, способные связывать и переносить O2 и CO2. У позвоночных животных и человека процесс Д. включает внешнее Д.. обеспечивающее обмен газов между внеш. средой и кровью в органах дыхания, перенос O2 кровью от органов внешнего Д. ко всем органам и тканям, а от них — CO2 в обратном направлении, и тканевое Д. У мн. водных животных внеш. Д. осуществляется поверхностью тела и жабрами. Тело наземных членистоногих пронизано густой сетью трубочек — трахей, подводящих воздух к тканям. Лёгочное Д., обеспечивающее наибольшую активность газообмена, развивается у земноводных (сочетается с кожным Д.), но доминирующее значение приобретает у птиц (существ, значение имеют воздушные мешки) и млекопитающих, у к-рых оно обеспечивается ритмич. работой дыхат. мышц (гл. обр. межрёберных и диафрагмы). У млекопитающих и человека газообмен происходит в основном в альвеолах лёгких и лишь ок. 2% O2 поступает в кровь через кожу. Количество воздуха, вентилируемого лёгкими в 1 мин, наз. минутным объёмом дыхания (МОД). У человека в состоянии покоя он составляет 5—8 л/мин, во время физич. работы — до 100 и более л/мин. Обмен газов между альвеолярным воздухом и венозной кровью, поступающей в капилляры лёгких, осуществляется через алвеолокапиллярную мембрану благодаря разности парциального давления O2 (60—70 мм рт. ст.) и CO2 (7 мм рт. ст.), а транспорт O2 кровью — в основном за счёт обратимого присоединения его к молекуле гемоглобина. Переход O2 в ткани происходит при парциальном давлении его в артериальной крови, равном 100 мм рт. ст., а в тканях — 0—40 мм рт. ст. CO2 переходит из тканей в кровь и из крови в альвеолы также благодаря перепадам его парциального давления: в тканях — ок. 60, в венозной крови — ок. 47, в альвеолах — ок. 35 мм рт. ст. Около 80% CO2 переносится кровью в виде соединений с ионами щелочных металлов (бикарбонатов) и частично в связанной с гемоглобином форме (карбгемоглобин). Интенсивность газообмена характеризуется величиной дыхательного коэффициента.

Потребление O2 клетками и тканями лежит в основе тканевого Д., представляющего собой совокупность окислительно-восстановит. процессов и приводящего к распаду разл. органич. соединений с образованием конечных продуктов обмена веществ и высвобождением энергии, используемой организмом для осуществления физиол. функций (см. окисление биологическое).

Регуляция Д. осуществляется ЦНС. Рефлекторные сокращения дыхат. мускулатуры обеспечиваются двигательными нервами, ядра к-рых расположены в передних рогах серого вещества спинного мозга. Ритмичную смену вдоха и выдоха, координацию деятельности спинномоз-говых нервов обеспечивает дыхательный пентр (ДЦ), расположенный в продолговатом мозге. В варолиевом мосту находится пневматаксический центр, к-рый совместно с ДЦ служит регулятором ритма Д. В регуляпии ритма Д., его частоты и глубины большое значение имеют лёгочные репепторы, импульсация от которых по блуждающим нервам поступает в ДЦ. Главным фактором, регулирующим Д., является концентрация CO2 в крови (повышение его содержания ведёт к усиленным сокращениям дыхательной мускулатуры и увеличению МОД) и сопровождается удалением избыточного CO2 из организма. Гомеостатический механизм регуляции содержания O2 и CO2 в крови связан с наличием в сонных артериях рецепторов, чувствительных к изменениям химич. состава крови и обеспечивающих быстрые реакции ДЦ на изменения напряжения O2 и CO2 в крови. Центральные хеморецепторы, расположенные на поверхности продолговатого мозга, реагируют на изменения CO2 в ликворе. Регуляция Д. направлена не только на автоматич. поддержание гомеостатич. констант парциального давления O2 и CO2, но и на предупреждение возможных отклонений. При нарушениях Д. и механизмов его регуляции возникают изменения газового состава крови.

Д. растений присуще всем органам, тканям и клеткам; осуществляется гл. обр. за счёт углеводов. Интенсивность Д., определяемая по кол-ву поглощённого O2 или выделенного CO2, у разных частей растений неодинакова. Самой высокой интенсивностью Д. отличаются молодые, быстро растущие органы и ткани. У целого растения наиболее активно дышат репродуктивные органы, затем листья, слабее— стебли и корни. Повышенная интенсивность Д. присуща светолюбивым растениям (по сравнению с теневыносливыми), а также высокогорным растениям, адаптированным к пониженному парциальному давлению О2. Д. усиливается с повышением темп-ры окруж. среды, возрастая в 2—3 раза при потеплении на каждые 10°. Однако, достигнув определ. максимума, Д. начинает ослабевать и при темп-ре 45—50° практически прекращается. При низких значениях темп-ры Д. растений резко снижается, но в тканях их зимующих органов (почки лиственных деревьев, иглы хвойных) слабое Д. обнаруживается и при значит, морозах. Д. стимулируется механич. и химич. раздражением растений (поранение, нек-рые яды и т. п.). В ходе развития растения и его органов закономерно меняется интенсивность Д. Сухие (покоящиеся) семена дышат очень слабо; при набухании и последующем прорастании семян Д. усиливается в сотни и тысячи раз. С окончанием периода активного роста растений Д. их тканей ослабевает, что связано с процессами старения протоплазмы.