ГАЗОВЫЙ ОБМЕНрод и выделяет углекислый газ. В легком происходит обмен между газами крови и газами легочных пузырьков (т. н. альвеол), при чем по законам диффузии газ направляется от мест большего напряжения к местам меньшего напряжения. Состав альвеолярного воздуха хорошо известен, т. к. его можно получить без труда для анализа и от животного и от человека: если сделать сильное, возможно глубокое выдыхание, то в первых порциях будет содержаться газ ротовой полости, трахеи и бронхов, к-рый выдыхается обычно и при неглубоком дыхании, а в последних порциях — газ, к-рый только что еще находился в альвеолах легкого (альвеолярный воздух). Сопоставление состава атмосферного воздуха с составом выдыхаемого и альвеолярного дает возможность произвести количественный учет Г. о. Вот, например, результат одного такого анализа: Газы
Вдыхае — Выдыхаемый воз — мый воздух | дух
в
Углекислота (СО2) Кислород (О2) . .
Азот (Na).............
0, 03 20, 93 79, 04
Альвеолярный воздух
процентах 3, 50 16, 89 79, 61
5, 55 14, 08 80, 37
Состав альвеолярного воздуха колеблется вообще в очень малых пределах и для одного и того же индивидуума удерживается с чрезвычайным постоянством на одной и той же высоте. Давление насыщенного влагою воздуха альвеол равняется, конечно, атмосферному давлению; допустим, что оно равно 761 мм Hg (ртутного столба, см. Атмосферное давление). Т. к. давление водяного пара при 37° равно 49 мм, то давление сухого газа легочных пузырьков равно 761—49 = 712 мм Hg. Из этого общего давления на долю О2 приходится 712 • ^^=100, 3мм Hg, а надо — лю СО2—712 • ^ = 39, 5 мм Hg; азот в Г. о. роли не играет. В капилляры легкого поступает венозная кровь; от газов легочных пузырьков ее отделяет лишь тонкая перепонка стенки капилляров и эпителия легкого, не препятствующих диффузии газов. В венозной крови содержатся, как и в альвеолах, кислород и углекислый газ. Поэтому между газами альвеол и газами венозной крови начинается обмен, направление которого определяется напряжением газов крови.
Данные о содержании и напряжении кислорода и углекислоты в каждых 100 см3 венозной и артериальной крови в приведенном примере таковы: Газы
Кислород (О2) . . . .
Углекислота (СО2) .
Венозная кровь
Артериальная кровь
13, 5 см3 (напряж. 40 мм) 54, 0 см3 (напр яж. 46 мм)
18, 5 см3 (напряж. 100 лш) 50, 0 см3 (напряж. 40 мм)
Отсюда следует, что в капилляры легкого вступает кровь с напряжением 40 мм кислорода, а в легочных пузырьках напряжениеэтого газа 100 мм; вследствие этого, О2 из альвеол устремляется в венозную кровь, и этот поток успокаивается лишь тогда, когда напряжение О2 в крови сделается равным 100 мм, т. е. напряжению О2 в альвеолах; при этом из альвеол поступит в кровь на 100 см3 крови 5 см3 О2. В это же время угольная кислота из крови направится в альвеолы, и когда кровь потеряет 4 см3 СО2, то напряжение последней, вместо 46 мм, станет равным 40 мм. Т. о., венозная кровь и легочные пузырьки обмениваются своими газами, венозная кровь превращается в артериальную, и напряжение газов в артериальной крови становится равным напряжению газов в альвеолах.
Артериальная кровь оставляет легкие и через несколько секунд поступает в капилляры всего тела. Здесь происходит тоже обмен газами: обмениваются артериальная кровь и тканевая жидкость органов. В тканевой жидкости напряжение О2 значительно меньше, а напряжение углекислого газа значительно больше, чем в артериальной крови-.
Здесь по этой причине артериальная кровь потеряет 5 см3 О2, приобретет 4 см3 СО2 (см. табличку выше) и превратится в венозную кровь. Если принять, что в теле человека содержится 5 л крови и что круговорот крови длится при обычных условиях одну минуту, то нетрудно вычислить из приведенных данных, что в 1 мин. через легкие поступает в кровь 250 см3 О2 и одновременно из крови в легкое проходит 200 см3 СО2. Если исходить не из данных альвеолярного воздуха и крови, а непосредственно измерять, сколько человек при дыхании поглощает в 1 мин. кислорода и отдает углекислого газа, то получатся числа', близкие к приведенным выше.
Количественные отношения Г. о. сильно меняются в зависимости от различных условий. В вышеприведенном случае Г. о. определялся на человеке, находящемся в покое.
Всякое мышечное усилие сейчас же ведет к повышению Г. о.; при чрезвычайном мышечном напряжении, напр., при наивозможно быстром беге, Г. о. увеличивается больше, чем в 16 раз: вместо 250 см3 О2 в минуту поглощается больше 4 л. Конечно, при этом усиливается соответственно и отдача СО2.
Дыхательный коэффициент и определение энергетического баланса организма. Знание количественных отношений Г. о. дает важные показания по энергетике животного организма, позволяя количественно учитывать его энергетический баланс. Существенное значение при этих перечислениях имеет дыхательный коэффициент (д. к.), представляющий собой отношение между объемом выдыхаемой СО 2 и поглощаемым за тот же промежуток времени объемом О2. В приведенном выше примере объемы указанных газов за 1 минуту были: 200сль3С02 и 250 ель3 О2.
Д. к. (СО2:О2) выразится, следовательно, в этом случае числом = 0, 8. Величина д. к. зависит от того, какое из веществ калорийного значения (углеводы, жиры, белки) подвергается сгоранию, а это позволяет по величине д. к. судить о том, какое вещество сгорает в теле в каждом конкретном случае.
