ДЫХАНИЕ

Первоначально люди называли дыханием просто вдыхание и выдыхание воздуха. Дол­гое время считали даже, что человек никак не изменяет состав воздуха при дыхании, и вообще вдыхает воздух, только чтобы охладить «пере­гретые» лёгкие. Чтобы опровергнуть эту точку зрения, английский натуралист Роберт Гук про­вёл любопытный опыт: предлагал членам Коро­левского общества дышать воздухом из герме­тичного пакета, снова и снова вдыхая использо­ванный воздух. Несмотря на свою убеждённость

в исключительно «охлаждающей» роли дыха­ния, почтенные академики вскоре прекращали опыт, жалуясь на «недостаток воздуха».

Позднее стало известно, что для дыхания живым организмам необходим содержащийся в воздухе кислород. Для чего нужна непрерывная подача кислорода? Чтобы в организме шли про­цессы «медленного горения» (или, точнее, окис­ления) и выделялась энергия, необходимая для жизни.

Дыхание происходит в клетках. Поэтому самыи простой тип дыхания — кле­точный. Его мы встречаем у про­стейших водных организмов, на­пример, у инфузории туфельки и амёбы. Растворённый в воде кисло­род они впитывают прямо из воды, и туда же выводится углекислый газ. Очень сходно, «напрямую» осуществляется дыхание и у неко­торых многоклеточных, напри­мер, у кишечнополостных (медуз, гидры, полипов) и плоских червей.

У более сложных форм клетки, находящиеся далеко от воды, на­чинают «задыхаться». Появляется непрямое дыхание — дыхание че­рез особые органы. Такие органы должны всегда оставаться влаж­ными, чтобы впитывать кислород: у разных животных это жабры, лёгкие, трахеи.

Водные и наземные животные столкнулись с различными пробле­мами при дыхании. В воздухе кис­лорода довольно много — 21%. За­то необходимо постоянно поддер­живать влажной дыхательную по­верхность.

В воде дыхательная поверх­ность пересохнуть не может, зато растворённого кислорода здесь со­держится примерно в 40 раз мень­ше, чем в воздухе. Поэтому, чтобы не погибнуть от удушья, напри­мер, живущие на дне морские чер­ви должны непрерывно волнооб­разно покачиваться. Тогда их тела постоянно омывает свежая вода. У акул жабры извлекают из воды в полтора раза меньше кислорода, чем у костных рыб, и потому они тоже должны, чтобы не задохнуть­ся, постоянно быть в движении.

У сухопутных животных, из­бравших для себя кожный тип ды­хания (например, у безлёгочных саламандр, в значительной степе­ни — у других земноводных и у дождевых червей), кожа постоянно выделяет слизь и влагу. «Иногда, когда дождевой червь пытается пе­реползти через каменистый учас­ток или асфальтированную дорож­ку в сухую солнечную погоду, — пишут биологи К. Вилли и В. Детье, — его органы, выделяющие слизь, оказываются не в состоянии восполнить потерю влаги в ре­зультате испарения; кожа стано­вится сухой, червь задыхается и погибает ».

Кстати, и человек дышит не только лёгкими, но и кожей, хотя кожное дыхание незначительно (1—2% общего объёма дыхания). У некоторых млекопитающих, на­пример, лошади, кожное дыхание имеет большее значение и его доля может возрастать до 8%. Хотя пе­рейти полностью на кожный тип дыхания, как это могут делать зем­новодные, звери, конечно, неспособ­ны.

У насекомых тело покрыто хи­тиновым панцирем, и кожное ды­хание для них невозможно. Ды­шат они совершенно особым спосо­бом — трахейным. Трахеи насеко­мых (не путать с трахеей человека, ведущей из гортани в лёгкие) — сеть тончайших разветвлённых трубочек, пронизывающих всё их тело. Почти в каждом сегменте те­ла у насекомых есть пара дыха­лец — отверстий, ведущих в систе­му трахей. Крупные насекомые, двигая мускулами брюшка (это чем-то напоминает движение груд­ной клетки у человека), активно вентилируют свои трахеи. Всё-та­ки трахейный тип дыхания — не самый совершенный, и чем больше насекомое, тем труднее воздуху по­ступать в глубину его тела. Это одна из причин, почему размеры насекомых имеют жёстко задан­ный «потолок».

Большинство водных животных избрали жаберный тип дыхания. Жабры — это особые разветвлённые выросты тела — наружные (как, скажем, у аксолотлей) или внутрен­ние (как у костных рыб или многих ракообразных). Чтобы не задох­нуться, таким животным приходит­ся постоянно омывать их свежей водой. Рыбы делают это так: на­бирают воду в рот, а затем, закрыв рот, выталкивают её через жабер­ные щели. Жабры густо пронизаны кровеносными сосудами: кровь раз­носит кислород по всему телу.

Между прочим, человек тоже может дышать не только воздухом, но и жидкостью. В опытах мле­копитающие без вреда для себя ча­сами дышали жидким перфторуглеродом. Годится для дыхания и вода — было бы в ней достаточно кислорода (насытить её таким ко­личеством кислорода, как в возду­хе, довольно трудно).













Следует отметить, что жабры рыб оказываются совершенно негодным органом дыхания на суше: они быст­ро слипаются и их общая площадь уменьшается настолько, что рыбе, несмотря на избыток кисло­рода в атмосфере, начинает его не хватать.

Наземные позвоночные пользуются лёгочным типом дыхания. Они весьма оригинально реши­ли уже упомянутую проблему поддержания ды­хательной поверхности влажной. Просто раз­местили её внутри своего тела! В ряду от двояко­дышащих рыб и земноводных вплоть до млеко­питающих внутренняя поверхность лёгких не­прерывно растёт. Первоначальный простой «ме-

шок» дробится на тысячи обособленных мешоч­ков (альвеол). В результате у человека общая внутренняя поверхность лёгких возрастает до 100 кв. м.

Особого упоминания заслуживает дыхатель­ная система птиц. Не удивительно ли, что, часто взмахивая крыльями в полёте, птица не прояв­ляет никаких признаков «одышки», не задыха­ется? Оказывается, в её теле помимо лёгких есть ещё особые воздушные мешки. Они не только облегчают общий вес птицы. В момент выдоха воздух из этих мешков поступает в лёгкие. Та­ким образом птицы дышат и на вдохе, и на выдохе.