แก๊สแต่ละชนิดในอากาศที่หายใจเข้าและหายใจออกมีปริมาณเท่ากันหรือแตกต่างกันอย่างไร เพราะเหตุใด

การหายใจ อากาศและออกซิเจน

โลกที่เราใช้ชีวิตอยู่ทุกวันนี้ ถูกห่อหุ้มด้วยชั้นบรรยากาศที่ประกอบด้วยก๊าซชนิดต่างๆ ชั้นบรรยากาศหรืออากาศทำหน้าที่ที่สำคัญในการปกป้องสิ่งมีชีวิตบนโลกด้วยการดูดซับ รังสีต่างๆ ความร้อน และลดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างวัน

เรามักเรียกชั้นบรรยากาศว่าอากาศ เมื่อเกี่ยวข้องกับการหายใจ ในอากาศรอบๆตัวเรา จะประกอบด้วยก๊าซต่างๆ คือ ไนโตรเจน ประมาณ 78% ออกซิเจนประมาณ 21% ส่วนที่เหลือคือ อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซน์ และก๊าซอื่นๆ ในอากาศยังมีส่วนประกอบอื่น เช่น ความชื้น ฝุ่น

ในกระบวนการหายใจของคน จะเป็นกระบวนการที่ร่างกายนำอากาศเข้าสู่ร่างกาย โดยมีปอดทำหน้าที่หลัก เมื่ออากาศเข้าสู่ร่างกาย จะเกิดการแลกเปลี่ยนก๊าซที่ถุงลมเล็กๆของปอด ออกซิเจนจะถูกร่างกายนำไปใช้โดยเข้าสู่เส้นเลือด คาร์บอนไดออกไซน์ในเลือดจะผ่านเข้าสู่ถุงลมปอดและออกมาพร้อมกับลมหายใจออก

ในผู้ใหญ่ปกติจะหายใจเข้าออกนาทีละ 4 – 5 ลิตร การดำรงชีวิตจะดำเนินเป็นเช่นนี้ไปตลอดชีวิตของเรา

ระบบหายใจ

มนุษย์ทุกคนต้องหายใจเพื่อมีชีวิตอยู่ การหายใจเข้า อากาศผ่านไปตามอวัยวะของระบบหายใจตามลำดับ ดังนี้
     1.จมูก (Nose)
     จมูกส่วนนอกเป็นส่วนที่ยื่นออกมาจากตรงกึ่งกลางของใบหน้า รูปร่างของจมูกมีลักษณะเป็นรูปสามเหลี่ยมพีระมิด ฐานของรูปสามเหลี่ยมวางปะ ติดกับหน้าผากระหว่างตาสองข้าง สันจมูกหรือดั้งจมูก มีรูปร่างและขนาดต่างๆกัน ยื่นตั้งแต่ฐานออกมาข้างนอกและลงข้างล่างมาสุดที่ปลายจมูก อีกด้านหนึ่งของรูปสามเหลี่ยมห้อยติดกับริมฝีปากบนรู จมูกเปิดออกสู่ภายนกทางด้านนี้ รูจมูกทำหน้าที่เป็นทางผ่านของอากาศที่หายใจเข้าไปยังช่องจมูกและกรองฝุ่นละอองด้วย
     2. หลอดคอ (Pharynx)
     เมื่ออากาศผ่านรูจมูกแล้วก็ผ่านเข้าสู่หลอดคอ ซึ่งเป็นหลอดตั้งตรงยาวประมาณยาวประมาณ 5 " หลอดคอติดต่อทั้งช่องปากและช่องจมูก จึงแบ่งเป็นหลอดคอส่วนจมูก กับ หลอดคอส่วนปาก โดยมีเพดานอ่อนเป็นตัวแยกสองส่วนนี้ออกจากกัน โครงของหลอดคอประกอบด้วยกระดูกอ่อน 9 ชิ้นด้วยกัน ชิ้นที่ใหญ่ทีสุด คือกระดูกธัยรอยด์ ที่เราเรียกว่า "ลูกกระเดือก" ในผู้ชายเห็นได้ชัดกว่าผู้หญิง
     3. หลอดเสียง (Larynx)
     เป็นหลอดยาวประมาณ 4.5 cm ในผู้ชาย และ 3.5 cm ในผู้หญิง หลอดเสียงเจริญเติยโตขึ้นมาเรื่อยๆ ตามอายุ ในวัยเริ่มเป็นหนุ่มสาว หลอดเสียงเจริญขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในผู้ชาย เนื่องจากสายเสียง (Vocal cord) ซึ่งอยู่ภายในหลอดเสียงนี้ยาวและหนาขึ้นอย่างรวดเร็วเกินไป จึงทำให้เสียงแตกพร่า การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดจากฮอร์โมนของเพศชาย
     4. หลอดลม (Trachea)
     เป็นส่วนที่ต่ออกมาจากหลอดเสียง ยาวลงไปในทรวงอก ลักษณะรูปร่างของหลอดลมเป็นหลอดกลมๆ ประกอบด้วยกระดูกอ่อนรูปวงแหวน หรือรูปตัว U ซึ่งมีอยู่ 20 ชิ้น วางอยู่ทางด้านหลังของหลอดลม ช่องว่าง ระหว่างกระดูกอ่อนรูปตัว U ที่วางเรียงต่อกันมีเนื้อเยื่อและกล้ามเนื้อเรียบมายึดติดกัน การที่หลอดลมมีกระดูกอ่อนจึงทำให้เปิดอยู่ตลอดเวลา ไม่มีโอกาสที่จะแฟบเข้าหากันได้โดยแรงดันจากภายนอก จึงรับประกันได้ว่าอากาศเข้าได้ตลอดเวลา หลอดลม ส่วนที่ตรงกับกระดูกสันหลังช่วงอกแตกแขนงออกเป็นหลอดลมแขนงใหญ่ (Bronchi) ข้างซ้ายและขวา เมื่อเข้าสู่ปอดก็แตกแขนงเป็นหลอดลมเล็กในปอดหรือที่เรียกว่า หลอดลมฝอย (Bronchiole) และไปสุดที่ถุงลม (Aveolus) ซึ่งเป็นการที่อากาศอยู่ ใกล้กับเลือดในปอดมากที่สุด จึงเป็นบริเวณแลกเปลี่ยนก๊าซออกซิเจน กับคาร์บอนไดออกไซด์
     5. ปอด (Lung)
     ปอดมีอยู่สองข้าง วางอยู่ในทรวงอก มีรูปร่างคล้ายกรวย มีปลายหรือยอดชี้ขึ้นไปข้างบนและไปสวมพอดีกับช่องเปิดแคบๆของทรวงอก ซึ่งช่องเปิดแคบๆนี้ประกอบขึ้นด้วยซี่โครงบนของกระดูกสันอกและกระดูกสันหลัง ฐานของปอดแต่ละข้างจะใหญ่และวางแนบสนิทกับกระบังลม
     ระหว่างปอด 2 ข้าง จะพบว่ามีหัวใจอยู่ ปอดข้างขวาจะโตกว่าปอดข้างซ้ายเล็กน้อย และมีอยู่ 3 ก้อน ส่วนข้างซ้ายมี 2 ก้อน
     หน้าที่ของปอดคือ การนำก๊าซ CO2 ออกจากเลือด และนำออกซิเจนเข้าสู่เลือด ปอดจึงมีรูปร่างใหญ่ มีลักษณะยืดหยุ่นคล้ายฟองน้ำ
     6. เยื่อหุ้มปอด (Pleura)
     เป็นเยื่อที่บางและละเอียดอ่อน เปียกชื้น และเป็นมันลื่น หุ้มผิวภายนอกของปอด เยื่อหุ้มนี้ ไม่เพียงคลุมปอดเท่านั้น ยังไปบุผิวหนังด้านในของทรวงอกอีก หรือกล่าวได้อีกอย่างหนึ่งว่า เยื่อหุ้มปอดซึ่งมี 2 ชั้น ระหว่าง 2 ชั้นนี้มี ของเหลวอยู่นิดหน่อย เพื่อลดแรงเสียดสี ระหว่างเยื่อหุ้มมีโพรงว่าง เรียกว่าช่องระหว่างเยื่อหุ้มปอด

กระบวนการในการหายใจ

ในการหายใจนั้นมีโครงกระดูกส่วนอกและ กล้ามเนื้อบริเวณอกเป็นตัวช่วยขณะหายใจเข้า กล้าม เนื้อหลายมัดหดตัวทำให้ทรวงอกขยายออกไปข้างหน้า และยกขึ้นบน ในเวลาเดียวกันกะบังลมจะลดต่ำลง การกระทำทั้งสองอย่างนี้ทำให้โพรงของทรวงอกขยาย ใหญ่มากขึ้น เมื่อกล้ามเนึ้อหยุดทำงานและหย่อนตัวลง ทรวงอกยุบลงและความดันในช่องท้องจะดันกะบังลม กลับขึ้นมาอยู่ในลักษณะเดิม กระบวนการเข่นนี้ทำให้ ความดันในปอดเพิ่มขึ้น เมื่อความดันในปอดเพิ่มขึ้นสูง กว่าความดันของบรรยากาศ อากาศจะถูกดันออกจาก ปอด ฉะนั้นจึงสรุปได้ว่า ปัจจัยประการแรกที่ทำให้ อากาศมีการเคลื่อนไหวเข้าออกจากปอดได้นั้น เกิด จากความดันที่แตกต่างกันนั่นเอง
การแลกเปลี่ยนก๊าซและการใช้ออกซิเจน

เมื่อเราหายใจเข้า อากาศภายนอกเข้าสู่อวัยวะ ของระบบหายใจไปยังถุงลมในปอด ที่ผนังของถุงลมมีหลอดเลือดแดงฝอยติดอยู่ ดังนั้นอากาศจึงมีโอกาสใกล้ชิดกับเม็ดเลือดแดงมากออกชิเจนก็จะผ่านผนังนี้เข้าสู่เม็ดเลือดแดง และคาร์บอนไดออกไชด์ก็จะออกจากเม็ดเลือดผ่านผนังออกมาสู่ถุงลม ปกติในอากาศมีออกชิเจนร้อยละ 20 แต่อากาศที่เราหายใจมีออกขิเจนร้อยละ 13

กระบวนการหายใจ การหายใจเข้าและหายใจออก

การหายใจเข้าและหายใจออก
การหายใจเข้าและหายใจออกเกิดจากการทำงานของกล้ามเนื้อกะบังลมและกล้ามยึดกระดูกซี่โครง
                การหายใจเข้า   กล้ามเนื้อกะบังลมหดตัวและกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครงดึงกระดูกซี่โครงให้ยกตัวขึ้น ปริมาตรของช่องอกที่เพิ่มขึ้น ทำให้ความดัน ในช่องอกลดลง ส่งผลให้อากาศจากภายนอกเคลื่อนที่เข้าสู่ปอด
                การหายใจออก กล้ามเนื้อกะบังลมคลายตัวจะยกตัวสูงขึ้น เป็นจังหวะเดียวกับกระดูกซี่โครงลดต่ำลง ทำให้ปริมาตรในช่องอกลดลง ความดัน เพิ่มขึ้น มากกว่าความดันของอากาศภายนอก อากาศจึงเคลื่อนที่ออกจากปอด

ความจุอากาศของปอด    ความจุอากาศของปอดในแต่ละคนจะแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับ
1.   เพศ   เพศชายจะมีความจุปอดมากกว่าเพศหญิง
2. สภาพร่างกาย   นักกีฬามีความจุของปอดมากกว่าคนปกติ
3. อายุ   ผู้สูงอายุจะมีความจุปอดลดลง
4. โรคที่เกิดกับปอด โรคบางชนิด เช่นถุงลมโป่งพอง โรคมะเร็งจะทำให้มีความจุปอด ลดลง

ปัจจัยที่มีผลต่อการกำหนดอัตราการหายใจเข้าและการหายใจออกที่สำคัญประการหนึ่ง คือ ความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือด เช่น ในขณะ ที่เรากลั้นหายใจ ความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ในเลือดจะสูงขึ้น

ซึ่งความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นนี้จะไปกระตุ้นการทำงานของร่างกายให้เกิดการหายใจขึ้นจนได้ ในขณะที่นอนหลับร่างกายจะถูกกระตุ้นน้อยลง จึงทำให้การหายใจเป็นไปอย่างช้าความเข้มข้น ของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ในเลือดที่มีมากเกินไป เป็นอีกสาเหตุ หนึ่งที่ทำให้เกิดอาการหาว ซึ่งการหาวที่เกิดขึ้นนั้นก็เพื่อ เป็นการขับ เอาแก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์ ที่สะสมอยู่มากเกินไปออกจากร่างกาย

ปลาหายใจด้วยเหงือก โดยการอ้าปากให้น้ำที่มีแก๊สออกซิเจนละลายอยู่เข้าทางปาก แล้วผ่านออกทางเหงือก แก๊สออกซิเจนจะแพร่เข้าสู่เส้นเลือดฝอยที่เหงือกแล้วหมุนเวียนไปตามระบบหมุนเวียนเลือดต่อไป

อากาศจะเข้าและออกจากร่างกายแมลงทางช่องหายใจซึ่งอยู่เป็นแถวบริเวณท้อง ช่องหายใจจะติดกับท่อลม โดยท่อลมนี้จะแตกเป็นแขนงเล็ก ไปยังเนื้อเยื่อ ทั่วร่างกายของแมลงเพื่อแลกเปลี่ยนแก๊ส อากาศจากภายนอก จะเคลื่อนที่ไป ตามท่อลม ไปยังเซลล์ แก๊สออกซิเจน ในอากาศจะแพร่เข้าสู่เซลล์ ในขณะที่ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ จากภายในร่างกาย แพร่ออกสู่อากาศในท่อลมและเคลื่อนที่ย้อนกลับออกสู่ภายนอกร่างกาย

การแลกเปลี่ยนแก๊สของไฮดรา

ไฮดรา ไม่มีอวัยวะที่ใช้ในการหายใจ แก๊สออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำ และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นภายในเซลล์เข้าและ ออกจากเซลล์โดยการแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

http://www.bwc.ac.th/e-learning/virachai02/haijai.htm