呼吸运动与气体交换

前面我们为大家介绍了呼吸道、呼吸器官的结构与功能。下面我们谈一谈这些器官组合在一起，进行了哪些活动来实现气体输入输出的。

呼吸系统的主要工作是进行呼吸运动和气体交换两项。

胸廓有节律的扩大和缩小称为呼吸运动。可见呼吸运动是以胸廓的变化为特征描述的，但它的真正意义并不在于胸廓的变化本身，而在于胸廓的变化很好地配合了气体出入肺部这个功能。所以胸廓这个原属于运动系统的部分的变化反而被称为呼吸运动。

呼吸运动包括吸气和呼气两个过程。吸气时，肋间外肌收缩，带动肋骨和胸骨向上向外移动，胸廓的前后经和左右经增大，同时膈肌收缩，它的顶部下降，胸廓的上下经也增大。这时整个胸廓的容积扩大，肺也随着扩张。简单说，吸气时，胸廓扩大，肺部扩张。

这种胸廓的扩张对呼吸起到怎样的帮助呢？原来，扩张时肺容积增大，肺里的气压下降，变得低于外界的大气压力，气体总是遵循着从高气压区向低气压区流动的规律，于是外界的气体就进入了肺泡，胸廓的扩张就帮助完成了吸气。

与此相反，肋间外肌和膈肌舒张，肋骨下降，膈肌顶部回升，胸廓容积变小，肺中的肺泡周围包绕着弹性纤维，使肺泡回缩，于是肺的容积变小，肺里的气压升高，这样，肺泡中的一部分气体又将从高气压的肺泡中排到低气压的体外，于是完成了呼气。

在平静呼吸时，吸气运动是我们借助肌肉运动主动进行的，而呼气运动是靠肌肉舒张和重力惯性等被动进行。吸气是靠呼吸肌（前面提到的肋间外肌和膈肌）的收缩引起的，而呼气的完成是由呼吸肌“放松”和胸廓自身的重力作用恢复到原来位置造成的。

做深呼吸时则与上面讲的有所不同的除了有上述呼吸肌收缩外，还有其他的呼吸肌，像肋间内肌参与。有了这些力量的加盟，胸廓容积大小更大，肺的容积和肺的通气量也就更大了。

一呼一吸为一次呼吸运动。每分钟作呼吸运动的次数是为呼吸运动的频率，这个频率随年龄和性别而不同。平静状态下的成人的呼吸频率约为每分钟16～18次，儿童的则约为每分钟20次。一般情况下女性的呼吸频率比男性多1～2次。劳动或运动时，呼吸的频率与深度比平静时相应增加。

同学们每次去体检时都有一个项目叫肺活量测量。肺活量就是尽力呼气后再尽力将气所能呼出的气体量。测量时，同学们先深深吸口气，再对准一个吹嘴向叫做肺量计的仪器内用力吹气，直到不能再呼出气体为止。这时肺量计所标志出的容量数即为肺活量。肺活量反映的是肺在一次呼吸运动中最大的通气能力。(https://www.daowen.com)

成年男子的肺活量约为3500～4000毫升，女子大约为2500～3500毫升。就肺活量来说，一般是男性比女性大，运动员比一般人大，青壮年比老年人大。同学们需要注意的是，肺活量并不是肺容量，不是肺能容纳气体的最大量。原因在于即便我们尽了最大力气呼气后，肺内尚有约1500毫升呼不出，每次呼吸只能更换肺中的一部分气体。

呼吸系统的另一个重要工作是进行气体交换中的肺换气。

人体进行着两种类型的气体交换。

第一种气体交换是在肺部。确切地说，是在肺中7.5亿之多的肺泡与包绕在肺泡外面的毛细血管内的血液之间进行的。

这两者中，肺泡中的气体是依靠吸气运动从人体外吸入的富含氧气的气体，它恰是人体其他组织细胞所需的。毛细血管中的血液是气体的“运输队”，将帮助输送含氧气体到组织细胞。但是肺泡中的气体怎样“装运”到血液中去呢？这要靠前面说的肺换气。

气体分子永不停止地运动着，而且总是由压力高的地方向低的地方扩散，这是气体的扩散原理，肺换气就是遵循这种扩散原理才得以进行的。

氧在肺泡和静脉血（毛细血管中的）的分压（气体压力）是不同的，肺泡中的氧分压达到100毫米汞柱，毛细血管中的静脉血的氧分压只有40毫米汞柱，这种情况下氧就穿过肺泡壁和毛细血管壁，扩散到静脉血里，增加了血液中的氧含量。这样经过这种气体交换，从心脏来的含氧量少的静脉血，补充了氧，静脉血就变成了动脉血，它将流回心脏，成为心脏向其他器官输送的含氧高的血液来源。

由以上可以发现，发生在肺泡与毛细血管血液间的气体交换实现的功能是，将毛细血管血液补充氧分，卸下二氧化碳，使之转变成为含血氧分高的动脉血。

第二种气体交换并不发生在呼吸系统，而是在遍布人体各处的毛细血管。经过肺换气后增加了氧气的血液流到各处毛细血管，遵循着气体扩散原理，血液中的氧将穿过毛细血管壁和细胞膜，进入组织细胞，而组织细胞产生的二氧化碳废气又将反方向扩散到动脉血中。于是动脉血变成了静脉血。