Поговорим о дыхании. Дар, который мы не ценим - страница 4

Альвеолы, собственно, и являются «дыхательной тканью» легких. Без них газообмен невозможен. Поскольку они формируются лишь с двадцатой недели беременности, рожденному раньше этого срока ребенку не помогла бы выжить и искусственная вентиляция легких. Для того чтобы они оставались подвижны, стенки альвеол выстланы сурфактантом, тонкой пленкой, которая помогает легким расширяться и препятствует их спаданию. «Это вещество развивается только на двадцать четвертой неделе, – объясняет Николаус фон Оберниц. – И если возникает угроза преждевременных родов, матери часто назначают инъекции кортизона, чтобы ускорить созревание легких плода».

Пока что легкие Айи находятся в процессе роста, сейчас в них насчитывается от 50 до 100 миллионов легочных пузырьков. К пятнадцати годам этот орган сформируется полностью, и их число увеличится до 300–400 миллионов. У взрослого человека – в зависимости от пола, возраста, роста и тренированности – их площадь равнялась бы размеру большой квартиры: 70–140 квадратных метров. Такая поверхность необходима, чтобы в достаточном количестве передавать кислород из вдыхаемого воздуха в кровь и выводить из нее углекислый газ. Каждый пузырек оплетен сетью тончайших кровеносных сосудов. Здесь ветвится около 2400 км капилляров – такой густоты нет больше нигде в теле. Через эту хрупкую систему ежедневно перекачивается более 7000 л крови. Звучит ошеломляюще, не правда ли? Но из всего этого количества эффективно участвует в газообмене лишь доля величиной с бокал красного вина.

Газообмен происходит у аэрогематического барьера. Эта мембрана, толщиной в одну восьмидесятую листа бумаги, отделяет альвеолы от заполненных кровью сосудов. Она должна быть такой тонкой, чтобы газ мог свободно проходить через нее: данный процесс называется диффузией. Стимулом служит парциальное давление вдыхаемого и выдыхаемого газов. Воздух представляет собой газовую смесь. Парциальное давление каждого газа соответствует его доле в общем давлении. Это открытие сделал английский естествоиспытатель Джон Дальтон на рубеже XIX века. Сын бедного ткача, в одиннадцать лет он оставил школу, в двенадцать сам начал преподавать. Самым выдающимся объектом его исследований стала погода, которую он изучал с помощью собственноручно изготовленных барометров и термометров. На основе многолетних испытаний в 1805 году он сформулировал так называемый первый закон Дальтона. Суть его в следующем: поскольку кислород имеет иное парциальное давление, чем, например, азот или углекислый газ, он может перемещаться независимо от них – в частности, проникать через стенки альвеол в кровь.

Диффузия есть физическая основа дыхания. Эволюция живых организмов протекала на протяжении двух миллиардов лет, и с тех пор изменения не слишком значительны. Почему так? Она дает возможность получать энергию, не истощая силы организма. Диффузия – процесс пассивный и во всех высокоразвитых существах протекает примерно одинаково: у муравьев и малиновок так же, как у форели или жаб. Действия молекул кислорода и двуокиси углерода можно сравнить с поведением туристов у бассейна при отеле: после завтрака каждый старается разложить свой лежак как можно дальше от других. В итоге все обустраиваются так, чтобы иметь достаточно личного пространства. Частицы газа тоже стремятся распределиться оптимально – подальше от мейнстрима в места с наименьшей концентрацией. Для кислорода из вдыхаемого нами воздуха оптимальным является переход в текущую рядом кровь, где его мало. Там его захватывает гемоглобин, содержащийся в красных кровяных тельцах, и тащит сначала в левый желудочек сердца, а оттуда по артериям разносит в клетки. А углекислый газ, напротив, рвется из крови, где слишком много его молекул упражняется в бассейне. Он переходит в легочные альвеолы. И все довольны – даже если соразмерного насыщения в идеале никогда не достичь.