什么是呼吸系统?
呼吸系统是将空气中的氧气输入体内并排出二氧化碳(细胞产生能量时产生的废气)的器官群。身体里的每个细胞都需要持续的氧气供应才能正常运作,因此这个系统从不休息。成年人平均每分钟呼吸12到20次,每次吸入约500毫升空气。这意味着每天要呼吸约20,000次。没有呼吸系统,你的血液就无法携带它向全身输送的氧气。
当你吸气时,空气从鼻子或嘴巴进入,开始一段深入体内的旅程。你的鼻子对空气进行加温、加湿和过滤,用细小的鼻毛和黏性黏液捕捉灰尘和细菌。空气随后向下通过气管(也称为风管),这是一根约10到12厘米长、由C形软骨环加固以保持开放的管道。在底部,气管分叉为两根称为支气管的管道——各自通向一侧肺部。支气管再分叉成越来越细的管道,称为细支气管,就像一棵倒置的树的枝桠。
在最细的细支气管末端是一群叫做肺泡的小气囊,这里才是呼吸真正神奇发生的地方。你的肺部含有约3亿个肺泡,如果将它们全部展开铺平,面积大约相当于一个网球场。每个肺泡外都包裹着一张细小血管(毛细血管)网,它们之间的壁薄得令人难以置信——只有一个细胞厚。氧气从肺泡内的空气中穿过这些薄壁进入血液,而二氧化碳则从血液穿过进入肺泡,随后被呼出。
负责呼吸的主要肌肉是膈肌,这是一块位于肺部正下方的大型圆顶状肌肉。当你吸气时,膈肌收缩并变平,向下拉动,在胸腔内创造额外的空间。这产生了一个真空效果,将空气吸入肺部,就像拉注射器的活塞一样。当膈肌放松时,它重新回到圆顶形状,将空气从肺部挤出。肋骨之间的肌肉(称为肋间肌)也通过扩张和收缩胸腔来协助呼吸。
呼吸的全部目的就是气体交换——将血液中的氧气与二氧化碳进行交换。来自空气的氧气溶解穿过薄薄的肺泡壁,附着在红细胞中的血红蛋白分子上,通过心血管系统将其输送到全身各处的细胞。与此同时,细胞使用能量后产生的废物——二氧化碳——随血液流回肺部。二氧化碳从毛细血管穿过进入肺泡,随呼气排出。这种双向交换在你每次呼吸时的瞬间完成。
你通常不需要思考呼吸这件事,因为你的大脑会自动控制它。脑干中一个叫做延髓的部分监测血液中二氧化碳的含量。当二氧化碳水平升高时(如运动期间),延髓会发出信号,让你呼吸更快更深,以排出多余的二氧化碳并吸入更多氧气。你也可以有意识地控制呼吸,比如在水下憋气或吹灭生日蜡烛。但如果你憋气时间过长,你的大脑最终会推翻你的意志力,强迫你呼吸。
呼吸系统有一些令人惊讶的特点。打嗝是膈肌突然不自主地痉挛引起的,世界上最长的打嗝记录属于查尔斯·奥斯本,他从1922年到1990年连续打嗝了68年。当你打喷嚏时,空气从鼻子冲出的速度可达每小时160公里。你的右肺比左肺略大,因为胸部左侧需要为心脏腾出空间。打哈欠对科学家来说仍然有些神秘,但一种理论认为,当你疲劳或无聊时,它有助于为身体带来额外的氧气。
保持呼吸系统健康意味着每天都要做出明智的选择。定期锻炼能增强呼吸肌,随着时间的推移帮助肺部更高效地工作。远离香烟烟雾和空气污染,保护肺部内的精细组织免受损害。多喝水有助于保持呼吸道黏液内层稀薄,有效捕捉细菌。如果你运动或在户外锻炼,尽可能用鼻子呼吸,这有助于在空气到达肺部之前对其进行过滤和加温。