If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Курс: Биологична библиотека > Раздел 36

Урок 1: Интензивен курс : Биология

Кръвоносна & дихателна система

Ханк ни отвежда на пътешествие около тялото - следваме кръвоносната и дихателната система, докато те доставят кислород и премахват въглероден диоксид от клетките и помагат функционирането на тялото ни да бъде възможно. Създадено от EcoGeek.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.

Видео транскрипция

Всички членове на царство Животни се нуждаят от кислород за енергия. Кислородът е задължителен. Без кислород умираме. Но, както знаеш, процесът, който ни поддържа живи – клетъчното дишане – има отпаден продукт и това е въглеродният диоксид или CO2. Той не прави нищо добро за телата ни. Не само, че трябва да поглъщаме кислород, но и трябва да се отърваваме от CO2. Затова имаме дихателна и кръвоносна система – да вкарват кислород от въздуха в дробовете ни, да го разнесат до всички клетки чрез сърцето и артериите и да съберат ненужния CO2 с вените, и да го изхвърлят чрез дробовете, когато издишаме. Като мислиш за дихателната система, първото нещо, което вероятно ти идва наум, са дробовете. Но някои животни могат да приемат кислород без дробове чрез процес, наречен проста дифузия. Той позволява на газове да преминават през влажни мембрани. Например членестоногите имат малки пори по цялото си тяло, които просто пускат въздуха да се шляе в тялото им, където се абсорбира от специални дихателни структури. Земноводните могат да приемат кислород през кожата си, въпреки че имат също и дробове, и хриле, подпомагащи дишането. Защото да си получаваш всичкия кислород само с дифузия отнема цяла вечност. Защо тогава трябва да имаме тези глупави дробове, вместо само проста дифузия? Има няколко причини. Като за начало, колкото по-голямо е животното, толкова повече кислород му трябва. И много бозайници са доста грамадни. Затова трябва активно да вкарваме въздух в дробовете си, за да получаваме достатъчно кислород. Също така бозайниците и птиците са топлокръвни, което значи, че трябва да регулират телесната си температура. И това отнема много, много калории. А изгарянето на тези калории изисква много кислород. Накрая, за да премине кислородът през мембрана, мембраната трябва да е влажна. За да може един тритон да приема кислород през кожата си, тя трябва винаги да е мокра, което за един тритон не е голяма работа. Но аз лично не искам да съм постоянно мокър. А ти? Рибите също се нуждаят от кислород, разбира се. Но те абсорбират кислород, който вече е бил разтворен във водата през хрилете си. Ако са ти попадали хриле на риба, ще си спомниш, че са просто куп тъканни влакна, напластени заедно. Тази хрилна тъкан извлича разтворения кислород и изхвърля въглеродния диоксид. Все пак има някои риби, които имат дробове – като двойнодишащите риби. Наричаме ги така, защото дишат и с дробове. И точно при тях дробовете са се появили за първи път в животинското царство. Всички животни нагоре от влечуги дишат с дробове, скрити дълбоко в тялото, обикновено зад сърцето. Докато по-сложните животни като нас не могат да използват дифузия, за да приемат директно кислород, нашите дробове могат. Дробовете ни са пълни с кислородо-разграждащи мембрани, които се поддържат влажни с лигавица. "Moist with Mucus" – още едно яко име за банда. Ключовото при тези лоши момчета е, че те имат голяма площ. Така че могат да абсорбират много кислород наведнъж. Не би ти станало ясно само като ги погледнеш, но човешките бели дробове съдържат 75 квадратни метра кислородо-абсорбираща мембрана. Това е по-голяма площ от тази на покрива на къщата ми. Простата дифузия, която дробовете ти ползват, е доста проста. Ти и аз вдишваме кислород през носа и устата. Той преминава надолу по тръба, т. нар. ларинкс, Ларинксът след това се разделя от хранопровода ти и се превръща в трахеята, която се разклонява, за да оформи две бронхи, по една за всеки дроб. Тези бронхи също се разклоняват, създавайки по-тесни и по-тесни тръбички или бронхиоли. Тези бронхиоли накрая завършват с миниатюрни торбички, наречени алвеоли. Всяка алвеола е около една пета от милиметър в диаметър. Всеки от нас има около 300 милиона от тях. И тук се случва магията. Алвеолите са малки торбички от тънки влажни мембрани и са покрити отвсякъде от мънички тесни кръвоносни капиляри. Кислородът прониква през мембраната и се абсорбира от кръвта в тези капиляри. Тя, от своя страна, излиза през кръвоносната система, за да направи щастливи и здрави всички клетки по тялото ти. Докато алвеолите предават кислорода, капилярите го разменят за въглероден диоксид, който кръвоносната система току-що е събрала от тялото ти. Алвеолите и капилярите просто разменят един газ за друг. Оттук алвеолите поемат този CO2 и го изхвърлят навън през бронхиолите, бронхите, трахеята и накрая от носа и/или устата. Вдишай веднъж за мен. Поздравления! Кислородът сега е в кръвоносната ти система. Сега издишай. Чудесно! Сега CO2 напусна сградата. И дори не трябва да се замисляш за това, така че можеш да мислиш за нещо по-важно. Например колко Cheetos можеш реалистично да си напъхаш в устата едновременно. Сега си казваш: "Да, това е супер, Ханк, но как реално работят дробовете? Как правят това нещо, където се движат навън и навътре и други подобни? Добър въпрос! Дробовете работят като помпа. Но нямат в себе си никакви мускули, които да ги карат да се свиват и разгръщат. Затова ние имаме голям плосък пласт от мускули, който стои точно под дробовете и се нарича диафрагма. В края на едно издишване диафрагмата ти се отпуска. Представи си дъга, която избутва дъното на дробовете ти и ги стеснява, така че да нямат много обем. Когато вдишаш, диафрагмата се съкращава и става плоска, което позволява на дробовете да се отворят. И знаем от физиката, че когато обемът на един контейнер расте, налягането вътре пада. Течностите, включително и въздухът, винаги се движат съобразно градиента на налягането – от високо към ниско налягане. Докато налягането в дробовете ни пада, въздухът навлиза в тях. Когато диафрагмата е отпусната, налягането вътре в дробовете става по-високо от външния въздух и въздухът без кислород излиза навън. Това е дишането. Кръвоносната система, също както дихателната, работи чрез изпомпващ механизъм. Само че вместо да движи въздух навътре-навън в дробовете, тя движи кръвта навътре-навън. Кръвоносната система придвижва богатата на кислород кръв вън от дробовете до места, където е необходима в тялото ти. После доставя лишената от кислород кръв обратно в дробовете ти. Сигурно си мислиш: "Еха, а какво става със сърцето? Не е ли сърцето основния играч на кръвоносната система?" Поспри се малко. Ще обясня. Свикнали сме да говорим за сърцето като за шефа на кръвоносната система. И да, щеше да имаш сериозен проблем, ако нямаше сърце. Но работата на сърцето е, общо взето, да задвижва кръвоносната система, да придвижва кръвта из цялото тяло и да я върне в дробовете, за да поеме още кислород и да разкара CO2. В резултат на това кръвоносната система на бозайниците образува фигурата 8. Богатата на кислород кръв се изпомпва от сърцето към останалите части на тялото и когато се върне обратно в сърцето, тя се изпомпва по по-къса верига пак към дробовете, за да получи още кислород и да разтовари CO2, преди да се върне обратно в сърцето и започне целия цикъл отначало. Макар сърцето да върши тежката работа в кръвоносната система, дробовете са щабът за червените кръвни клетки, пощенските служители, които разнасят кислорода и CO2. Начинът, по който кръвоносната ти система придвижва кръвта из теб, е доста елегантен. Спомняш ли си, когато казах, че въздухът се движи от високо към ниско налягане? Същото е и при кръвта. Четирикамерното сърце, което е просто един голям чудовищен мускул, е създадено така, че лявата камера има много високо налягане. Всъщност причината сърцето да изглежда разположено малко вляво от центъра, е, че лявата камера е супер грамадна и мускулеста. Трябва да е така, за да може да поддържа налягането достатъчно високо и богатата на кислород кръв да излезе от там. От лявата камера кръвта навлиза в аортата, грамадна тръба, и после през артериите и кръвоносните съдове, които пренасят кръвта от сърцето до останалите части на тялото. Артериите са мускулести и с дебели стени, за да могат да поддържат високо налягане, докато кръвта пътува по тях. Артериите се разклоняват, за да стигнат различни места и формират по-малки артериоли и накрая много малките капиляри. Капилярите чрез огромната си повърхност подпомагат доставянето на кислород до всички клетки в тялото. Те са и мястото, където кръвта събира CO2. Оттук кръвта продължава да се движи по градиента на налягането чрез серия от вени. Те правят обратното на това, което артериите вършеха. Вместо да се разклоняват една от друга и да стават по-малки и по-малки, по-тънките се вливат заедно, за да направят по-големи и по-големи вени, които да върнат бедната на кислород кръв в сърцето. Голямата разлика между повечето вени и артерии е, че вместо да са с дебели стени и жилави, вените имат по-тънки стени и имат клапи, които спират кръвта да не тече наобратно, което би било лошо. Това е необходимо, защото налягането в кръвоносната система става по-ниско и по-ниско, докато кръвта не се влее в две главни вени. Първата е долната куха вена, която минава през центъра на тялото и се грижи за кръвта, идваща от долната част на тялото. Втората е горната куха вена, която стои на върха на сърцето и събира кръвта от горната част на тялото. Заедно те влизат в дясното предсърдие на сърцето, което е точката на най-ниско налягане в кръвоносната система. Всичката тази бедна на кислород кръв е обратно в сърцето и се нуждае да се насити с още кислород. Тя се влива в дясното предсърдие и после в белодробната артерия. Артериите, спомни си, изнасят кръвта от сърцето, въпреки че в този случай съдържа кръв без кислород. Белодробна, или пулмонална артерия – значи това е пътят към дробовете. След като кръвта стигне до алвеолите и се насити със свеж кислород, тя се връща през белодробната вена. Спомни си, вена е, защото вкарва кръв в сърцето, въпреки че е богата на кислород. Оттук, тя отново влиза в сърцето, където се влива в лявото предсърдие и след това в лявата камера. И целият цикъл започва отново и отново, и отново. Така работи всичко. Нашите сърца са наистина ефикасни и невероятни. И трябва да бъдат, защото сме топлокръвни. Което значи, че поддържаме стабилна вътрешна температура. Наистина е яко да имаш топлокръвен метаболизъм, защото си по-малко уязвим от промени на външните температури, отколкото студенокръвните. Ензимите, които вършат цялата работа в нашите тела, действат в доста тесен температурен интервал. При хората той е между 36 и 37 градуса по Целзий. Но за сметка на това топлокръвните трябва да ядат постоянно, за да поддържат бърз метаболизъм и да създават топлина. Затова ни трябва много кислород, следователно и невероятно ефективното четирикамерно сърце, и гигантските ни дробове. От друга страна студенокръвните имат бавен метаболизъм и не се нуждаят постоянно от храна. Една змия е доволна, ако приема храна веднъж месечно. Понеже студенокръвните не правят много, за да поддържат метаболизма си, не трябва да се бъхтят за кислород и затова техните кръвоносни системи могат да бъдат по-малко ефективни и все пак готини. Спомняш ли си, когато проследихме развитието на хордовите? Един от знаците за сложност беше броят камери в сърцето. Рибите имат само две камери – едно предверие и една същинска камера. Кръвта се окислява, докато преминава през хрилете и носи кислород към останалите части на тялото, след това през сърцето и излиза обратно през хрилете. Влечугите и земноводните имат сърца с три камери. Те имат две предверия и една камера. Това значи, че не всичката кръв се обогатява с кислород всеки път като минава през тялото. Богатата на кислород кръв се изпомпва през тялото и се смесва малко с бедната на кислород. Не особено ефективно, но не е и нужно да бъде. Вече знаеш как и защо кислородът стига до местата, където трябва да достигне. Въпросът е какво задвижва диафрагмата? Какво задвижва сърцето? Откъде идва енергията? Идва от храносмилателната система. За нея ще говорим следващия път.