ระบบต่างๆ ในร่างกาย : ระบบหายใจ - National Geographic Thailand

ระบบต่างๆ ในร่างกาย : ระบบหายใจ

ระบบต่างๆ ในร่างกาย : มาทำความรู้จักองค์ประกอบและทำความเข้าใจกลไกการทำงานของ ระบบหายใจ ที่มีความสำคัญต่อการสร้างพลังงานให้กับร่างกาย

ระบบหายใจ มีหน้าที่แลกเปลี่ยนแก๊สในสิ่งมีชีวิต โดยนำออกซิเจน (O2) เข้าสู่ร่างกายเพื่อนำไปสร้างพลังงาน แล้วก็จะขับของเสียออกมาในรูปคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

การแลกเปลี่ยนแก๊สเป็นสิ่งสำคัญของสิ่งมีชีวิตทุกประเภท แต่วิธีการอาจจะแตกต่างกันไปตามชนิด อย่างอะมีบา และ พารามีเซียม ใช้เยื่อหุ้มเซลล์ ไส้เดือนดินใช้ผิวหนัง แมลงใช้ท่อลม ปลาและกุ้งใช้เหงือก ทว่า คน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ ใช้ปอด ซึ่งกว่าจะลำเลียงอากาศไปถึงปอดได้ต้องผ่านอวัยวะหลายอย่างซึ่งประกอบกันเป็น ทางเดินหายใจส่วนต้น และ ทางเดินหายใจส่วนปลาย

ระบบหายใจ
ภาพแสดงอวัยวะในระบบหายใจทั้งสวนต้นและส่วนปลาย

ทางเดินหายใจส่วนต้น

จมูก (nose) เป็นอวัยวะภายนอกที่มีรูจมูก (nostril) สองรูทำหน้าที่สูดอากาศเข้าสู่ร่างกายผ่านโพรงจมูก (Nasal Cavity) ซึ่งมีเยื่อบุผิวประกอบไปด้วยซีเลียและเมือกช่วยจับสิ่งแปลกปลอมก่อนจะผ่านไปยังคอหอย (Pharynx) ช่องที่อากาศจากจมูก ช่องอาหารจากปาก และกล่องเสียงมาพบกัน กล่องเสียง (Larynx) เป็นอวัยวะที่อยู่ถัดจากคอหอย ประกอบด้วยกระดูกอ่อนหลายชิ้นและเส้นเสียง เมื่ออากาศเคลื่อนผ่าน สายเสียงจะสั่นสะเทือนทำให้เกิดเสียงได้

ทางเดินหายใจส่วนปลาย

เมื่อผ่านกล่องเสียงมาจะเจอหลอดลม (Trachea) มีลักษณะเป็นหลอดยาวตรง มีกระดูกอ่อนเรียงกันเป็นรูปตัว C เพื่อป้องกันการยุบตัวเมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงกดอากาศ โดยแตกแขนงเป็นขั้วปอด (Bronchus) สองข้าง ซ้ายและขวาเข้าสู่ปอดซึ่งจะแตกแขนงออกไปมากมายแทรกตัวอยู่ตามเนื้อปอด เรียกว่า แขนงขั้วปอด (Bronchiole) ที่ปลายสุดของแขนงขั้วปอดมีถุงลม (Alveolus) ซึ่งเป็นแหล่งในการแลกเปลี่ยนแก๊สเนื่องจากมีเส้นเลือดฝอยล้อมรอบอยู่จำนวนมาก

 

กลไกการหายใจเข้า – ออก ของคน

ระบบหายใจ
ภาพแสดงกลไกการหายใจเข้าและการหายใจออกของมนุษย์

ปอดเป็นส่วนที่ไม่มีกล้ามเนื้อเพื่อการหดตัวจึงต้องใช้แรงช่วยจากส่วนอื่นเพื่อทำให้การหายใจเข้า-ออกเป็นไปได้ ด้านล่างของปอดจะมีกล้ามเนื้อชุดหนึ่งเรียกว่า กระบังลม (diaphragm) และมีกระดูกซี่โครงครอบคลุมปอดด้านบนและด้านข้าง เมื่อเราหายใจเข้า กล้ามเนื้อกระบังลมจะหดตัวและเลื่อนตัวลง กล้ามเนื้อยึดซี่โครงด้านนอกก็จะหดตัวลงเช่นกันเพื่อทำให้กระดูกซี่โครงยกตัวขึ้น ทั้งสองอย่างนี้ส่งผลให้แรงดันอากาศภายในต่ำกว่าแรงดันอากาศภายนอก ทำให้อากาศสามารถเข้าสู่ปอดได้ และจะกลับกันเมื่อหายใจออก เมื่อหายใจออก เราต้องเพิ่มความดันในช่องอกเพื่อดันให้อากาศออกสู่บรรยากาศภายนอกโดยการคลายตัวของกล้ามเนื้อกระบังลมเพื่อให้กระบังลมยกขึ้น และกล้ามเนื้อยืดซี่โครงภายนอกก็คลายตัวเช่นกันเพื่อทำให้กระดูกซี่โครงเลื่อนต่ำส่งผลให้พื้นที่ปอดลดลง

(สามารถรับชมกลไกการหายใจเข้า – ออกในรูปแบบภาพเคลื่อนไหวได้จากวิดีโอด้านล่างนี้)

ปอดและการแลกเปลี่ยนแก๊ส

หน้าที่หลักของถุงลมในปอดคือการแลกเปลี่ยนแก๊สจากถุงลมไปยังหลอดเลือดฝอยเพื่อให้ฮีโมโกลบินในเลือดจับตัวกับออกซิเจนและนำพาไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกาย โดยใช้ การแพร่ (simple diffusion) ซึ่งการแพร่จะเกิดขึ้นได้ดีขี้นอยู่กับความบางของผนังและชื้นของถุงลม ผนังของถุงลมประกอบด้วยเซลล์เยื่อบุผิวเพียงชั้นเดียว และมีลิโพโปรตีนเคลือบเป็นชั้นบางๆ เพื่อลดแรงตึงผิวของน้ำและป้องกันไม่ให้ถุงลมยุบตัว ซึ่งคล้ายคลึงกับโครงสร้างของหลอดเลือดฝอย โดยหลอดเลือดและถุงลมจะอยู่ชิดติดกันง่ายต่อการแพร่ เมื่อความเข้มข้นของออกซิเจนในถุงลมสูงก็จะถูกแพร่ไปยังที่ที่ความเข้มข้นน้อยกว่าอย่างในหลอดเลือดฝอย และกับคาร์บอนไดออกไซด์ก็เช่นเดียวกัน เมื่อหายใจออก คาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกลำเลียงมากับฮีโมโกลบินก็จะแพร่ตัวไปยังถุงลมที่มีความเข้มข้นของแก๊สในขณะนั้นน้อยกว่า

(สามารถรับชมวิดีโอเพิ่มเติมเกี่ยวกับปอดและการแลกเปลี่ยนแก๊สได้ที่วิดีโอด้านล่างนี้)

เรื่องแนะนำ

ฮัมมิงเบิร์ด วิหคสายฟ้า

เรื่อง เบรนแดน บอร์เรลล์ ภาพถ่าย อานันท์ วรมา ในการตามหานกขนาดเล็กที่สุดในโลก เรามายังเมืองปัลปีเต ประเทศคิวบา คริสโตเฟอร์ คลาร์ก นักปักษีวิทยา มีข้าวของเต็มรถให้ยกลง ทั้งกล้องถ่ายภาพ อุปกรณ์บันทึกเสียง และกรงโปร่งใสรูปทรงลูกบาศก์ ภายในเวลาไม่กี่นาทีที่มาถึง คลาร์กก็หมุนตัววนไปวนมา เขาพยายามติดตามเส้นทางการบินของ “กระสุนติดปีก” ตัวหนึ่ง ขณะมันพุ่งหวือจากดอกไม้ช่อหนึ่งไปยังอีกช่อหนึ่ง ตอนที่นกฮัมมิงเบิร์ดแวะเติมเชื้อเพลิงรสหอมหวานจากดอกไม้ ปีกของมันกระพือต่อเนื่องเห็นเป็นสีเทาพร่ามัว รวดเร็วเกินกว่าดวงตามนุษย์จะแยกแยะได้ ขนาดร่างกายที่ขาดหายไปของมัน ได้รับการชดเชยด้วยความกระตือรือร้น เมื่อมันเห็นว่ามีผู้มาเยือนในถิ่นของมันเป็นนกเพศเมียตัวงามอยู่ในกรงโปร่งใสที่คลาร์กนำมาวางบนหลังคาสังกะสี แม้นกเพศผู้จะสังเกตเห็นกรงขังนกเพศเมีย แต่นั่นก็ไม่ได้ทำให้ความกระตือรือร้นของมันลดน้อยลงเลย มันโผจากคอนบนกิ่งไม้ บินลอยตัวนิ่งอยู่กลางอากาศ และส่งเสียงรัวๆไปยังทิศทางที่นกเพศเมียอยู่ มันไต่ระดับสูงขึ้นไปอีก จนกระทั่งเห็นเป็นจุดเล็กๆบนท้องฟ้าที่มีเมฆปกคลุม จากนั้นมันพุ่งตัวไปข้างหน้าเหมือนรถไฟเหาะที่ขึ้นไปถึงจุดสูงสุด แล้วทิ้งตัวดิ่งพสุธาลงมา เพียงชั่วครู่เดียว การแสดงผาดโผนท้าความตายก็เกิดขึ้นอีกครั้ง คือไต่ระดับขึ้นไป ทิ้งตัวดิ่งลงมา แล้วโผขึ้น การทิ้งตัวดิ่งเหล่านี้กินเวลาแค่หนึ่งวินาที จากนั้นมันก็หายตัวไป และร่องรอยเพียงอย่างเดียวของเส้นทางที่มันบินผ่าน คือใบไม้ที่สั่นไหวจากการเคลื่อนที่ของมัน แม้จะตั้งใจจ้องมองการเกี้ยวพาราสีนี้ แต่ผมก็ไม่เห็น คลาร์กก็ไม่เห็นเช่นกัน แต่เขาทำอะไรที่ดีกว่านั้น เขาบันทึกการเกี้ยวพาราสีนี้ด้วยกล้องถ่ายภาพความเร็วสูงซึ่ง     แต่ละวินาทีถ่ายได้ 500 […]

ไฟปริศนาจากใต้ดิน ไหม้มาแล้ว 59 ปียังไม่ดับ

ที่เขตเทศบาลของนครฉงชิ่ง ในจีน มีไฟปริศนาที่ลุกโชนมาแล้วนานถึง 59 ปี และยังไม่มีทีท่าว่าจะดับ ชาวบ้านในละแวกนี้รู้จักสถานที่ดังกล่าวดีและใช้พลังงานฟรีเหล่านี้ในการหุงต้มน้ำ ไฟเหล่านี้เกิดขึ้นจากทีมสำรวจน้ำมันที่เคยปฏิบัติภารกิจขุดค้นยังพื้นที่ดังกล่าว หลังภารกิจมีก๊าซธรรมชาติหลงเหลืออยู่จำนวนหนึ่ง ส่งผลให้ไฟยังคงลุกไหม้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งหากเทน้ำลงไปยังผิวดินในบริเวณนี้ น้ำจะเดือดทันทีในเวลาเพียง 3 นาที   อ่านเพิ่มเติม : วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการจูบ, วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการร้องไห้