Функції кисню в атмосфері і для організму

Для людини величезне значення має так зване парціальний тиск, який міг би виробляти газ, якби займав весь яку він обіймав обсяг суміші. Нормальне парціальний тиск на висоті 0 метрів над рівнем моря становить 160 міліметрів ртутного стовпа. Збільшення висоти викликає зменшення парціального тиску. Цей показник важливий, тому що від нього залежить надходження кисню в усі важливі органи і в кров’яну систему.

Кисень нерідко використовується для лікування різних захворювань. Кисневі балони, інгалятори допомагають органам людини нормально функціонувати при наявності кисневого голодування.

Важливо! На склад повітря впливають багато факторів, відповідно, може змінюватися відсоток кисню. Негативна екологічна ситуація призводить до погіршення якості повітря. У мегаполісах і великих міських поселеннях пропорція вуглекислого газу (СО2) буде більше, ніж в невеликих поселеннях або на лісових і заповідних територіях. Великий вплив робить і висота – процентний вміст кисню буде менше в горах. Можна розглянути наступний приклад – на горі Еверест, яка досягає висоти 8,8 км, концентрація кисню в повітрі буде нижче в 3 рази, ніж в низині. Для безпечного перебування на високогірних вершинах потрібно використовувати кисневі маски.

Склад повітря змінювався з плином років. Еволюційні процеси, природні катаклізми привели до змін в біосфері, тому зменшився відсоток кисню, необхідний для нормальної роботи біоорганізмів. Можна розглянути кілька історичних етапів:

• Доісторична епоха. В цей час концентрація кисню в атмосфері становила близько 36%.
• 150 років тому О2 займав 26% від загального повітряного складу.
• В даний час концентрація кисню в повітрі становить трохи менше 21%.

Подальший розвиток навколишнього світу може привести до подальшого зміни складу повітря. На найближчим часом малоймовірне, що концентрація О2 може бути нижче 14%, так як це призведе до порушення роботи організму.

§ 54. Як кисень потрапляє у наш організм

Доросла людина без їжі може обійтися близько десяти тижнів, без води – дві доби і лише кілька хвилин без повітря. Тому німецький лікар-пульмонолог Кай-Міхаель Бе писав «Чи варто придивлятися до органа, якого не відчуваєш, не бачиш і за роботою якого взагалі не слідкуєш? Відповідь однозначна: так! Бо легені дихають для нас. А ми – дихаємо ними».

1. Яке значення дихання для людини. Наш організм не може обійтись без кисню. Тому людина дихає постійно. Для чого потрібен нам кисень? Як ти знаєш, для злагодженої роботи всіх органів нашого організму потрібно багато енергії. Отримуємо ми її з поживних речовин, які надходять з їжею і перетворюються в травній системі.

Киснем організм людини забезпечує дихальна система. Саме в органах дихання кисень з повітря потрапляє в кров, яка його розносить до кожної клітини. Використовуючи кисень у процесах обміну речовин, клітини можуть отримувати значно більше енергії. Тому вони і потребують кисню для підтримання життєдіяльності. Унаслідок перетворень речовин у клітинах утворюються непотрібні речовини для організму, зокрема вуглекислий газ. Тож ще одна роль дихальної системи – видаляти такі непотрібні газуваті речовини з організму.

Дихання – важлива властивість нашого організму, яка забезпечує надходження в нього кисню і використання його в клітинах для отримання енергії й видалення вуглекислого газу, що утворився при цьому.

Це цікаво

Одним з важливих критеріїв, за яким стежать у хворих з коронавірусною інфекцією, хронічними захворюваннями легень і серця, є сатурація кисню. Це показник насиченості киснем крові. У здорової людини рівень сатурації має бути 95-99 %. Зниження цього значення від норми означає, що організм отримує недостатньо кисню, а це порушить роботу важливих органів, наприклад, мозку, серця, нирок. Виміряти самостійно сатурацію можна за допомогою пульсоксиметра (мал. 197).

Мал. 197. Пульсоксиметр

2. Які органи входять до складу дихальної системи людини. Повітря потрапляє до легень через повітроносні шляхи: носову порожнину, глотку, гортань, трахею, бронхи. Більше про дихальну систему людини дізнайся з відео за QR-кодом.

Дихальна система людини

Запитання

Який із зображених органів на мал. 198 не належить до дихальної системи, але має важливе значення для дихання? До складу якого органа дихання входять альвеоли?

Мал. 198. Будова дихальної системи людини

Дихальна система людини – це сукупність органів, які забезпечують надходження кисню, газообмін і видалення вуглекислого газу, а також беруть участь у сприйнятті запахів та формуванні голосу.

Це цікаво

Завдяки голосу ми можемо спілкуватися, висловлювати свої емоції, дізнаватись нову інформацію тощо. У давнину вважали, що голос народжується у серці, а вже звідти долинає до наших вух. Тепер ми знаємо, що головну роль у його утворенні відіграють голосові зв’язки, які розташовані в гортані. Крім того, в утворенні голосу беруть участь порожнина глотки, носа, рота, язик, губи, зуби, щелепи. Прочитай за QR-кодом статтю і дізнайся більше про те, як утворюються звуки.

Як утворюються звуки

3. Як відбувається газообмін у легенях людини. Найтонші бронхи – бронхіоли – закінчуються дрібнесенькими міхурцями – альвеолами. У легенях дорослої людини їх близько 300 млн. Завдяки цьому площа дихальної поверхні легень становить понад 100 м 2 , що у 50 разів перевищує площу поверхні тіла людини. Саме в альвеолах відбувається газообмін у легенях. З альвеол, які обплетені кровоносними капілярами, кисень переміщується в кров, а вуглекислий газ – з крові в альвеоли і видаляється з легень під час видиху (мал. 199).

Мал. 199. Газообмін у легенях людини

Запитання

Через які органи дихання виходить вуглекислий газ з альвеол легень назовні?

У стані спокою людина здійснює 16-20 вдихів і видихів за хвилину. Ця частота збільшується, якщо фізично попрацювати, пробігтися, зробити фізичні вправи, під час деяких захворювань тощо. Кисень потрапляє в наш організм під час вдиху, а вуглекислий газ виділяється з нього під час видиху.

Дихальні рухи – вдих і видих, які постійно і ритмічно змінюють один одного, здійснюються завдяки міжреберним м’язам, діафрагмі та навіть деяким м’язам тіла.

Діафрагма – м’яз, який рухаючись, забезпечує стискання чи розтягування легень, тобто, відповідно, видих і вдих.

Дихальні вправи

Дослідження

Який у тебе тип дихання? Перевір, поклавши одну руку на грудну клітку, іншу – на живіт. Вдихни і видихни. Якщо рухається рука на грудях – тобі властивий грудний тип дихання. А якщо під час вдиху живіт піднімається, а під час видиху – опускається, то це дихання животом (діафрагмальне). Навчись робити дихальні вправи, які є дуже корисними для роботи різних органів, профілактики простудних захворювань, зняття стресу.

Мал. 200. Як перевірити свій тип дихання

КОРОТКО ПРО ГОЛОВНЕ

• Використовуючи кисень у процесах обміну речовин, клітини отримують енергію.

• Дихальна система складається з повітроносних шляхів і легенів.

• Дихальна система людини забезпечує надходження кисню, видалення вуглекислого газу, бере участь у сприйнятті запахів та формуванні голосу.

• Газообмін відбувається у альвеолах легень.

• Повітря надходить у легені завдяки дихальним рухам

ЗАПИТАННЯ ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ

1. Чому дихання є надзвичайно важливим для людини?

2. Щоб зрозуміти, як відбувається вдих і видих, створи модель дихальної системи людини, як описано в інструкції та показано у відео за QR-кодом (попроси когось з дорослих розрізати пляшку і зробити отвір у її кришці). Модель можна оформити паперовою фігурою людини (мал. 201).

Модель легень

Мал. 201

3. Дізнайтесь, які захворювання органів дихання спричиняють бактерії, а які – віруси. Які заходи профілактики захворювань органів дихання?

НАУКОВІ ЗАБАВИ

У стані спокою людина в середньому здійснює 16 дихальних рухів (вдих і видих разом) за одну хвилину. Під час спокійного вдиху дорослої людини до легенів надходить близько 500 мл повітря. Порахуйте, скільки повітря людина вдихає і видихає за хвилину у стані спокою.

Отримайте 10 цікавих фактів про кисень

Кисень є одним із найвідоміших газів на планеті, головним чином тому, що він дуже важливий для нашого фізичного виживання. Він є важливою частиною земної атмосфери та гідросфери, використовується в медичних цілях і має глибокий вплив на рослини, тварин і метали.

Факти про кисень

Кисень має атомний номер 8 із символом елемента O. Він був відкритий Карлом Вільгельмом Шеєле в 1773 році, але він не опублікував свою роботу відразу, тому часто згадують Джозефа Прістлі в 1774 році. Ось 10 цікавих фактів про елемент кисень .

1. Тваринам і рослинам для дихання потрібен кисень. Фотосинтез рослин забезпечує кругообіг кисню, підтримуючи його в повітрі близько 21%. Хоча газ необхідний для життя, його надмірна кількість може бути токсичною або смертельною. Симптоми отруєння киснем включають втрату зору, кашель, посмикування м’язів і судоми. При нормальному тиску кисневе отруєння виникає, коли газ перевищує 50%.
2. Кисень не має кольору, запаху та смаку. Зазвичай його очищають фракційною дистиляцією зрідженого повітря, але цей елемент міститься в багатьох сполуках, таких як вода, діоксид кремнію та вуглекислий газ.
3. Рідкий і твердий кисень блідо-блакитного кольору . При більш низьких температурах і вищих тисках кисень змінює свій вигляд з блакитних моноклінних кристалів на оранжеві, червоні, чорні і навіть металеві.
4. Кисень – неметал . Має низьку тепло- та електропровідність, але високу електронегативність та енергію іонізації. Тверда форма швидше крихка, ніж ковка або пластична. Атоми легко отримують електрони й утворюють ковалентні хімічні зв’язки.
5. Газоподібний кисень зазвичай є двовалентною молекулою O ₂ . Озон, O ₃ , є іншою формою чистого кисню. Атомарний кисень, який також називають «синглетним киснем», зустрічається в природі, хоча іон легко зв’язується з іншими елементами. У верхніх шарах атмосфери можна знайти синглетний кисень. Окремий атом кисню зазвичай має ступінь окислення -2.
6. Кисень підтримує горіння. Однак він не є справді горючим ! Вважається окислювачем. Бульбашки чистого кисню не горять.
7. Кисень є парамагнетиком, що означає, що він слабо притягується до магніту, але не зберігає постійного магнетизму.
8. Приблизно 2/3 маси тіла людини становить кисень. Це робить його найпоширенішим елементом за масою в організмі. Значна частина цього кисню входить до складу води, H ₂ O. Хоча атомів водню в організмі більше, ніж атомів кисню, вони мають значно меншу масу. Кисень також є найпоширенішим елементом у земній корі (близько 47% за масою) і третім за поширеністю елементом у Всесвіті. Коли зірки спалюють водень і гелій, кисню стає більше.
9. Збуджений кисень відповідає за яскраво-червоний, зелений і жовто-зелений кольори полярного сяйва . Це молекула першочергового значення для створення яскравих і барвистих полярних сяйв.
10. Кисень був стандартом атомної ваги для інших елементів до 1961 року, коли його замінили вуглецем 12. Кисень став хорошим вибором для стандарту до того, як про ізотопи стало багато відомостей, оскільки, хоча існує 3 природних ізотопи кисню, більшість із них становить кисень. 16. Ось чому атомна маса кисню (15,9994) настільки близька до 16. Приблизно 99,76% кисню становить кисень-16.