Тест по биологии: Механизм дыхания (9 класс)

Пояснение:

Вдох является активным процессом, который обеспечивается сокращением дыхательных мышц. При вдохе межрёберные мышцы сокращаются, поднимая рёбра вверх и наружу, что приводит к расширению грудной клетки в переднезаднем и боковом направлениях. Одновременно с этим, диафрагма, которая в расслабленном состоянии имеет куполообразную форму, сокращается и опускается, становясь менее выпуклой (уплощается), двигаясь в сторону брюшной полости. Все эти действия приводят к значительному увеличению общего объёма грудной полости. Увеличение объёма грудной полости, в свою очередь, влечёт за собой падение давления внутри лёгких ниже атмосферного, что создаёт разницу давлений и вызывает поступление воздуха из окружающей среды в лёгкие.

Пояснение:

Механизм вдоха основан на законах физики, в частности на изменении давления. В начале вдоха, за счёт сокращения межрёберных мышц и опускания диафрагмы, объём грудной полости увеличивается. Поскольку лёгкие плотно прилегают к грудной стенке и диафрагме благодаря плевральным оболочкам и отрицательному давлению в плевральной щели, они пассивно растягиваются вслед за расширением грудной полости. Растяжение лёгких приводит к увеличению их внутреннего объёма, и, согласно закону Бойля-Мариотта (для заданного количества газа при постоянной температуре давление обратно пропорционально объёму), давление воздуха внутри лёгких падает. Как только давление в лёгких становится ниже атмосферного давления, возникает градиент давления, и воздух по дыхательным путям начинает активно поступать в лёгкие до тех пор, пока давление внутри лёгких не выровняется с атмосферным.

Пояснение:

Спокойный вдох обеспечивается работой основных дыхательных мышц: наружных межрёберных мышц, поднимающих рёбра, и диафрагмы, которая опускается. Однако, когда требуется более интенсивное или глубокое дыхание, например, при физической нагрузке или болезни, в процесс вдоха вовлекаются дополнительные, так называемые вспомогательные дыхательные мышцы. К ним относятся различные мышцы туловища и плечевого пояса, такие как грудино-ключично-сосцевидные мышцы, лестничные мышцы, малые грудные мышцы и другие. Их сокращение способствует ещё большему расширению грудной клетки, что позволяет увеличить объём вдыхаемого воздуха. Мышцы брюшного пресса, напротив, участвуют в форсированном выдохе, способствуя уменьшению объёма грудной полости.

Пояснение:

Обычный, или спокойный, выдох в норме является пассивным процессом, который НЕ требует активного мышечного сокращения. Он происходит за счёт расслабления тех мышц, которые участвовали во вдохе. Когда межрёберные мышцы расслабляются, рёбра под действием силы тяжести и эластичности грудной клетки опускаются. Одновременно с этим диафрагма расслабляется и поднимается, возвращаясь в своё куполообразное положение. Эти изменения приводят к уменьшению объёма грудной полости. Уменьшение объёма грудной полости, в свою очередь, сжимает лёгкие, повышая давление воздуха внутри них выше атмосферного, что приводит к выталкиванию воздуха наружу. Таким образом, опускание рёбер – ключевой элемент пассивного выдоха.

Пояснение:

Выдох, особенно спокойный, происходит благодаря изменению внутрилёгочного давления относительно атмосферного. Когда мышцы вдоха (межрёберные мышцы и диафрагма) расслабляются, грудная полость уменьшается в объёме. Лёгкие, обладающие эластичными свойствами, пассивно сжимаются, уменьшая свой объём. В результате этого сжатия давление воздуха внутри лёгких возрастает и становится выше атмосферного. Возникающая разница давлений – положительное давление в лёгких по сравнению с наружным – заставляет воздух покидать лёгкие через дыхательные пути. Этот процесс является естественным следствием эластической тяги лёгких и грудной клетки, возвращающихся в исходное положение.

Пояснение:

Существуют физиологические различия в типах дыхания между мужчинами и женщинами, которые сложились в ходе эволюции и адаптации организма. Для большинства женщин характерен грудной, или рёберный, тип дыхания. При грудном типе дыхания основной объём воздуха поступает в лёгкие за счёт активного движения рёбер, которое обеспечивается сокращением межрёберных мышц. Диафрагма при этом задействована в меньшей степени. Предполагается, что такой тип дыхания сформировался у женщин в связи с беременностью, когда растущая матка ограничивает движение диафрагмы, и основная нагрузка по обеспечению дыхания ложится на грудную клетку. У мужчин же чаще наблюдается брюшной тип дыхания, где преобладает работа диафрагмы.

Пояснение:

Диафрагма является основной дыхательной мышцей, играющей ключевую роль как во вдохе, так и в выдохе. Во время вдоха она сокращается и уплощается, опускается вниз, увеличивая вертикальный размер грудной полости. Однако во время обычного (пассивного) выдоха диафрагма НЕ сокращается, а, наоборот, расслабляется. В результате расслабления она под действием эластической тяги лёгких и органов брюшной полости, а также собственного тонуса, поднимается вверх, возвращаясь к своей характерной куполообразной форме. Это движение уменьшает объём грудной полости, способствуя выталкиванию воздуха из лёгких. Таким образом, расслабление и поднятие диафрагмы – неотъемлемая часть механизма выдоха.

Пояснение:

Межрёберные мышцы и диафрагма являются главными участниками механизма внешнего дыхания. При вдохе они активно сокращаются, увеличивая объём грудной полости. Однако, когда происходит выдох, особенно спокойный, эти мышцы расслабляются. Расслабление наружных межрёберных мышц приводит к тому, что рёбра опускаются. Расслабление диафрагмы приводит к её поднятию вверх. Эти скоординированные действия вызывают уменьшение всех размеров грудной полости (вертикального, переднезаднего и поперечного), что, в свою очередь, сжимает лёгкие. Уменьшение объёма грудной полости является причиной повышения внутрилёгочного давления, что выталкивает воздух из лёгких наружу. Таким образом, расслабление дыхательных мышц приводит к уменьшению объёма грудной полости.

Пояснение:

Различия в типах дыхания между полами являются физиологической нормой. У большинства мужчин преобладает брюшной, или диафрагмальный, тип дыхания. При таком типе дыхания основной вклад в увеличение объёма грудной полости при вдохе вносит сокращение и опускание диафрагмы. Движение рёбер и межрёберных мышц при этом менее выражено. Брюшной тип дыхания считается более эффективным, так как обеспечивает вентиляцию нижних отделов лёгких, где наиболее развита сеть кровеносных сосудов и происходит интенсивный газообмен. Он также позволяет осуществлять более глубокие вдохи, что полезно при физических нагрузках. Грудной тип дыхания, напротив, чаще встречается у женщин.

Пояснение:

Лёгкие не имеют собственных мышц, способных активно изменять их объём. Они являются эластичными органами и их движение тесно связано с изменением объёма грудной полости, внутри которой они расположены. Грудная полость герметична, а лёгкие покрыты плеврой, одна часть которой (висцеральная) покрывает лёгкие, а другая (париетальная) выстилает стенки грудной клетки. Между листками плевры находится тонкий слой жидкости, создающий отрицательное давление, которое «приклеивает» лёгкие к стенкам грудной клетки и диафрагме. Таким образом, при увеличении объёма грудной полости во время вдоха, лёгкие пассивно растягиваются вслед за ней. Это растяжение увеличивает объём лёгких и приводит к снижению давления в них, что является движущей силой для поступления воздуха.

Пояснение:

Вдох – это активный процесс, который требует затрат энергии и сопровождается сокращением определённых групп мышц. Одной из основных групп мышц, участвующих в спокойном вдохе, являются наружные межрёберные мышцы. При их сокращении рёбра поднимаются вверх и немного разводятся в стороны, увеличивая тем самым переднезадний и поперечный размеры грудной клетки. Это движение, в совокупности с опусканием диафрагмы, приводит к увеличению объёма грудной полости. Увеличение объёма грудной полости влечёт за собой растяжение лёгких и падение давления в них, что и обеспечивает поступление воздуха. Расслабление межрёберных мышц, напротив, характерно для выдоха.

Пояснение:

Обычный, спокойный выдох является преимущественно пассивным процессом, что означает, что он НЕ требует активного мышечного сокращения. Основной причиной пассивного выдоха является эластическая тяга лёгких и грудной клетки. После того как мышцы вдоха (межрёберные мышцы и диафрагма) расслабляются, грудная клетка и лёгкие возвращаются в своё исходное, меньшее по объёму состояние благодаря своим эластическим свойствам. Это уменьшение объёма приводит к повышению давления внутри лёгких, которое становится выше атмосферного, и воздух пассивно выходит наружу. Активное сокращение мышц брюшного пресса и внутренних межрёберных мышц происходит только при форсированном (глубоком) выдохе.

Пояснение:

В отличие от спокойного выдоха, который является пассивным процессом, глубокий, или форсированный, выдох – это активный процесс, требующий мышечных усилий. При необходимости выдохнуть максимальное количество воздуха, к расслаблению основных дыхательных мышц добавляется активное сокращение других групп мышц. В этом случае сокращаются внутренние межрёберные мышцы, которые опускают рёбра ещё сильнее, и мышцы брюшного пресса. Сокращение брюшных мышц увеличивает давление в брюшной полости, что, в свою очередь, давит на диафрагму снизу, заставляя её подниматься выше. Все эти действия приводят к максимально возможному уменьшению объёма грудной полости и, соответственно, к выталкиванию большего объёма воздуха из лёгких. Таким образом, межрёберные и брюшные мышцы активно участвуют в глубоком выдохе.

Пояснение:

Механизм дыхания тесно связан с изменением давления. При вдохе сокращение дыхательных мышц приводит к значительному увеличению объёма грудной полости. Поскольку лёгкие эластичны и тесно связаны с грудной клеткой через плевральную щель, они растягиваются вслед за грудной полостью. Увеличение объёма лёгких при фиксированном количестве газа внутри них (до начала движения воздуха) приводит к снижению внутрилёгочного давления. Это явление описывается законом Бойля-Мариотта: при постоянной температуре давление газа обратно пропорционально его объёму. Когда внутрилёгочное давление становится ниже атмосферного, возникает градиент давления, который и заставляет воздух поступать в лёгкие. Таким образом, увеличение объёма грудной полости напрямую ведёт к понижению давления в лёгких.

Пояснение:

Брюшной, или диафрагмальный, тип дыхания характеризуется тем, что основную работу по обеспечению вдоха выполняет диафрагма. При этом типе дыхания во время вдоха диафрагма активно сокращается. Сокращение диафрагмы приводит к тому, что её куполообразная форма уплощается, и она опускается вниз, в сторону брюшной полости. Это движение значительно увеличивает вертикальный размер грудной полости, что является ключевым фактором для увеличения объёма лёгких и создания отрицательного давления, необходимого для поступления воздуха. Движение рёбер при брюшном типе дыхания выражено значительно меньше, чем при грудном. Таким образом, активное сокращение и уплощение диафрагмы является главной особенностью брюшного вдоха.