Данные химической науки впервые привлек к толкованию сущности дыхания Леонардо да Винчи. Именно он указал на сходство между горением и дыханием: животное не может жить в атмосфере, в которой не горит пламя. А значительно позднее, в XVIII веке, французский химик Лавуазье экспериментально доказал, что при дыхании из внешней среды поглощается кислород и выделяется углекислота.
Весь сложный процесс дыхания состоит из внешнего — легочного и внутреннего — тканевого. Внешнее дыхание осуществляют наши легкие. В них насчитывается свыше 700 миллионов мелких пузырьков — альвеол. У взрослого человека поверхность альвеол очень велика — в среднем около 90 квадратных метров. Легкие покрыты тончайшим лисином плевры, которая переходит на внутреннюю поверхность грудной клетки. Благодаря этому наружная поверхность леших герметически отделена от атмосферного давления.
Сами по себе легкие не сжимаются и не растягиваются, они подчиняются движениям грудной клетки. Когда сокращаются межреберные мышцы и диафрагма, объем грудной полости увеличивается. В этот момент легкие растягиваются и давление воздуха в них становится ниже атмосферного. В результате воздух устремляется в легкие и происходит вдох. При расслаблении дыхательных мышц объем грудной полости уменьшается и воздух из легких вытесняется в окружающую среду. При обычном спокойном дыхании взрослый человек каждый раз вдыхает и выдыхает около 500 кубических сантиметров воздуха.
Состав альвеолярного воздуха остается довольно постоянным при вдохе и выдохе. И это имеет большое физиологическое значение для поддержания постоянства внутренней среды организма. Благодаря альвеолярному воздуху, выполняющему роль защитного барьера, кровь непосредственно не соприкасается с окружающим нас воздухом. Стенки легочных альвеол необычайно тонки, они состоят всего лишь из одного слоя особых клеток, к которым подходят кровеносные капилляры. Именно здесь и происходит газообмен между кровью и воздухом.
В результате длительных и точных исследований удалось установить, что 100 кубических сантиметров крови, проходя через капилляры леших, теряют 6 кубических сантиметров углекислоты и приобретают 7 кубических сантиметров кислорода. В минуту вся кровь, циркулирующая в организме (3–4 литра), успевает приблизительно два с половиной раза пройти через легкие. За это время в нее поступит около 500 кубических сантиметров кислорода, а в альвеолярный воздух из крови перейдет около 450 кубических сантиметров углекислоты. Этот пример убедительно показывает, что в легких происходит интенсивный обмен газов, а химический состав альвеолярного воздуха изменяется совсем незначительно.
