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呼吸breathing

时间:2020-03-17 22:33:07
分类:生物 生物学

呼吸(英语:breathing),生物的一种生理现象,为一种生物细胞的生化作用(称作“呼吸作用”)所呈现出来的外在生理现象,动物及植物皆有。一般人的认知,则是指高等生物,尤其是人类利用肺部吸入与呼出空气的过程。不过也有一些动物用其他器官进行气体交换,例如鱼类的鳃以及节肢动物的气门。

呼吸是维持生物体生存需要的生理学呼吸中的一部分。氧气动物需要空气供给细胞新陈代谢和制造能量的来源,能量通常是透过动物所摄取中的食物淀粉所制成的葡萄糖。而把葡萄糖转化为能量的方法有两种,一为有氧呼吸(大部分的动物、昆虫、细菌)和无氧呼吸(少部分的细菌)。有氧呼吸是把氧气分子转化为二氧化碳,从中获取所需的能量。

而呼吸的另一个重要的部分为循环系统把二氧化碳排放掉再把新的氧气由血液送到需要的细胞。气体交换是在肺的肺泡中由气体粒子被动扩散所达成的,所以不需要使用能量。当气体溶于血液中时,左心脏把血液打到全身体各个细胞。由于肺泡呼吸的表面需要易于空气的穿越,所以表面并不是完全干燥的,由肺泡二类细胞所产生的液体,让表面湿介而增加空气的穿透力,所以呼吸会导致水分的流失,尤其是排放二氧化碳的时候。

人类的许多辅助功能也和呼吸有关,例如说话、表达情绪(笑、打哈欠)、自主 维护活动(咳嗽和打喷嚏等),而不能由皮肤排汗的动物也需要透过喘气进行体温调节。

呼吸原理

哺乳类动物在休息时吸入空气的原理是将分隔胸腔及腹腔的横膈膜收缩及变平。横膈膜收缩时会将腹腔往下压,但因为有骨盆底的存在,使下腹部器官无法再往下移动,腹腔会往前扩张,胸腔也随之往前扩张,胸腔容量增加,压力随之下降,因此造成肺部的扩张。在休息时呼出空气的原理则是让横膈膜放松,让横膈膜、胸腔和腹腔回到其解剖弹性位置(也就是在像麻醉或施打肌肉松弛剂时的位置)。这是胸腔的“休息中位”,此时肺部的气体量称为功能余气量,成人约为2.5升[2]。休息时呼出空气需要的时间约为吸入空气时间的二倍,因为在呼出时的横膈膜放松会比吸入时的收缩动作要缓和。,这可以避免空气太过轻易地离开肺泡,呼出体外。

若是剧烈呼吸(过度换气,例如运动后),辅助吸入肌肉(最早用到的是肋间肌,但也会用到许多其他的肌肉,如本段以下所述)会将肋骨在前面及侧面往上推动,因此可以增加肋架的容积,让在横膈膜下移时胸腔可以增加更大的体积。在呼出时腹部的肌肉会将肋架(从前面及侧面)往下拉,一方面减少肋架容积。也让腹腔器官往上推挤横膈膜,使呼气结束后的胸腔容积远小于休息中位,肺部容积也会比功能余气量要少很多。不过哺乳类动物在正常情形下肺部是不会完全排空的。成人在呼出气体达到最高量时,呼出后肺部仍会有至少一升的容积。

生物的生存是靠完全无意识及自主的呼吸,不过呼吸会暂时的被有意识的控制或是情绪下的反应所影响。人类的说话就是靠特殊型式的呼出空气,不过其他的沟通方式(哭泣、打呵欠、尖叫、大笑)等也是需要在呼吸(维持血液中气体平衡所必要的)以及当时需传达的情感及讯息之间取得平衡。

以下是十条在用力吸气时会用到的肌肉:

横膈膜、肋间肌、斜角肌、胸小肌、前锯肌、胸锁乳突肌、提肋肌、斜方肌、背阔肌及锁骨下肌。

以下是八条在用力呼气时会用到的肌肉:

肋间内肌、腹内斜肌、腹外斜肌、提肛肌、胸横肌 腹横肌、锥状肌及腹直肌。