Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела - [47]

Даже за короткий промежуток времени между вдохом и выдохом состав воздуха изменяется в результате процессов, происходящих в легких.

Воздух, который вы вдыхаете, на 21 процент кислород и на 0,03 процента двуокись углерода. Воздух, который вы выдыхаете, на 14 процентов кислород и на 5,6 процента углекислый газ. (Как видите, не весь кислород заменяется углекислым газом. Некоторая часть его связывается, образуя воду, что не принимается в расчет при вычислении состава воздуха. Он обычно подсчитывается на основе «веса в сухом состоянии», когда количество воды вычитается.)

Содержимое легких за один вдох и выдох не обновляется полностью. Фактически, при обычных условиях покоя расширение и сжатие легких едва заметно. С каждым спокойным вдохом только 500 кубических сантиметров воздуха входит в легкие, а с каждым спокойным выдохом 500 кубических сантиметров воздуха их покидает. И даже эти цифры несколько преувеличены. При обычном вдохе первый воздух, попадающий в сами легкие, – это тот, который находился в бронхах, гортани и носу, то есть выведенный из легких в процессе предыдущего выдоха, но не вытолкнутый в окружающую среду. Затем, после того как процесс вдыхания завершился, некоторая часть свежего воздуха, который вошел через ноздри, остается в дыхательных ходах, где он бесполезен, и выдыхается снова еще до того, как сможет попасть в легкие. «Мертвая зона», представленная дыхательными ходами между ноздрями и легкими, составляет до 150 кубических сантиметров, поэтому свежий воздух, который действительно входит в легкие с каждым вдохом, может составлять не более 350 кубических сантиметров. Это только 1/₁₈ общей вместимости легких и называется дыхательный объем.

Частичной замены воздуха внутри легких (альвеолярного воздуха) посредством нашего нормального поверхностного дыхания вполне достаточно для привычных целей. Мы к тому же способны сделать глубокий вдох, принуждая пойти в легкие гораздо больше воздуха, чем попадает туда обычно. После того как 500 кубических сантиметров воздуха попали в легкие при спокойном вдохе, можно всосать 2500 дополнительных кубических сантиметров. С другой стороны, можно приложить усилие и вытолкнуть 700 кубических сантиметров дополнительного воздуха из легких после того, как завершится обычный спокойный выдох. Если постараться и выдохнуть из легких весь воздух, а затем сделать самый глубокий, какой только возможно, вдох, то гораздо более 4000 кубических сантиметров нового воздуха могут попасть в легкие за один вдох и выдох. Это жизненная емкость легких – ЖЕЛ[9].

Даже приложив максимум усилий, легкие невозможно полностью лишить воздуха. После того как последний пузырек воздуха с усилием выталкивается наружу, там остается около 1200 кубических сантиметров. Это остаточный объем – мера необходимой неэффективности легких, вызванной тем фактом, что эти органы «тупиковые». (В этом отношении птицы приспособлены гораздо лучше, чем млекопитающие, поскольку у первых в некоторых из трубчатых костей и в мышцах имеются воздушные мешки. При дыхании альвеолярный воздух полностью выталкивается из легких и попадает в эти воздушные мешки, таким образом легкие основательно вентилируются. Эта несколько лучшая приспособленность важна для птиц, поскольку полет в воздухе – процесс более энергопоглощающий, чем передвижение по земле.)

Дыхание находится как под сознательным, так и под неосознанным (непроизвольным) контролем. Вы можете, если пожелаете, заставить свои легкие подчиняться вашему желанию – заниматься дыхательной гимнастикой или полностью задержать дыхание на несколько минут. Этот осознанный контроль важен, поскольку дает нам возможность плавать под водой или миновать место, наполненное ядовитыми парами. Менее очевиден тот факт, что мы не можем говорить, если не будем контролировать свое дыхание. (Попробуйте говорить не переводя дыхания и делая время от времени быстрые вдохи между словами. Именно эта задержка дыхания заставляет вас замолчать, чтобы передохнуть после того, как вы говорили слишком быстро и слишком долго. И одно из необходимых требований театральной жизни состоит в том, что актер учится контролировать свое дыхание до такой степени, чтобы быть способным произносить пространные речи или петь длинные арии звучным голосом без необходимости останавливаться, чтобы восстановить дыхание, за исключением тех ненавязчивых пауз, которые не противоречат замыслу постановки.)

Но с дыханием в большей мере связан неосознанный контроль. Когда мы спим или бодрствуем, но думаем о другом, дыхание следует равномерному ритму с частотой и интенсивностью, предназначенными доставлять нам кислород, в котором мы нуждаемся в данный момент.

Этой неосознанной скоростью дыхания управляет концентрация углекислого газа в альвеолах. Если концентрация превышает норму, дыхание учащается и становится глубже. Если концентрация снижается и становится ниже нормального предела, дыхание замедляется и становится поверхностным.

Когда осознанный контроль дыхания доводит человека до критической точки опасности, на сцену вступает неосознанный контроль. Таким образом, если вы намеренно дышите неглубоко или задерживаете дыхание, вам быстро станет не по себе. Рано или поздно вы сдадитесь, и, поскольку позволили двуокиси углерода скопиться в своих легких из-за недостаточной их вентиляции, вам волей-неволей придется пройти период глубокого и быстрого дыхания, которое снизит концентрацию углекислого газа до нормы. Даже если вы примете твердое решение задерживать дыхание до тех пор, пока не потеряете сознание, неосознанный механизм контроля все равно вступит в действие. Детям, которые угрожают покончить жизнь самоубийством, перестав дышать, никогда не удается этого сделать.