testszerveződése - (K.V., M.K.)
9.3. Az újszájúak légzőszervei
9.3.4. Az emlősök légzőrendszere
Az emlősök(Mammalia) légzőkészüléke afelső légutakból(orr, orrüreg, szájüreg, garat), azalsó légutakból (gége, légcső), továbbá alégzőszervből, azaz a tüdőkből áll. Legfontosabb funkciója a gázcsere lebonyolítása, továbbá a hangadás, és számos emlősben a hőszabályozásban is részt vesz (lihegés).
Az orrnyílásokat egy speciális, receptorokban és hajszálerekben igen gazdag terület, az ún. orrtükör veszi körül (6.26. ábra). Az orrüregben találhatók az orrkagylók (ezek jó szaglású állatokban bonyolult lemezrendszert képeznek, 9.14. ábra), rajtuk rögzül az orrnyálkahártya jelentős része, mely mirigyekben igen gazdag, vénái fonatokat képeznek, így az orrüregen átszívott levegő párával telítődik és előmelegedik (8.16. ábra). Az orrüreg felső része szaglóhámmal borított. Az orrüregből a levegő az orrgarat vezetéken, majd a másodlagos belső orrnyílásokon át jut az orrgaratba.
2Az elnevezések magyarázata a következő: megnézték azt, hogy a belélegzett levegő mekkora hányada mely légzsákokba jut. Azokat a légzsákokat, amelyek ilyenkor a belégzett levegő nagyobb részét fogadják, belégzőknek nevezték el. A kilégző légzsákokra az jellemző, hogy kilégzéskor a levegő belőlük ürül ki először.
9.14. ábra.Emlősök orrkagylói: jó szaglású állat esetében az orrkagylók bonyolult, felhajtogatott lemezrendszert képeznek
A garatból a levegő útja a gégefőbe vezet, melynek porcai, izmai a nyelvcsonttal együtt az embrionális garat átalakulásával fejlődnek (l. 7.7.1 fejezet). Agége(larynx) üreges szerv, a nyelvcsonthoz és a tracheához kapcsolódó gégeporcokból, kötőszövetes szalagokból és igen differenciáltan működő izmokból áll. A garatból a levegő a gégebemeneten keresztül jut a gége nyálkahártyával bélelt üregébe. A gégebemenetet a rugalmas porcvázzal rendelkező, csak emlősökben kialakulógégefedőtakarja. A gégefedőnek van egy középsíkban álló, tarajszerű kiemelkedése, miáltal keresztmetszetben háztetőhöz hasonlít. Így a lenyelt táplálék, illetve folyadék – a gégefedő alakjából következően is – a gégebemenetet két oldalról megkerülve továbbítódik a nyelőcsőbe.
Nyeléskor a gége reflexesen cranialis irányba mozdul, „fölemelkedik”, közelebb kerül a koponyaalaphoz és mintegy
„bebújik” a gégefedő alá, így az még jobban takarja a gégebemenetet és biztosítja azt, hogy abba falat véletlenül se jusson be. (Ezt a mozgást magunkon is tapasztalhatjuk, ha megfogjuk gégénket, majd nyelünk egyet.)
Agége porcai, a már említett gégefedőn kívül az alábbiak. A pajzsporc a legnagyobb, amely szintén az emlősökre jellemző törzsfejlődéstani újítás. A gyűrűporc a pajzsporctól kaudálisan és dorzálisan található, és pecsétgyűrű alakú. A „pecsétnyomó” dorzális helyzetű, kraniális részéhez ízesülnek a kannaporcok. A kannaporcok az előzőekkel ellentétben párosak (9.15. ábra). Közöttük és a pajzsporc között rögzül a gége nyálkahártyájának jellegzetes kettőzete, ahangredő. A hangredő hangadáskor intenzív rezgést végző mediális élében húzódik ahangszalag, amely a nyálkahártya egy kötőszövetes szalagokban gazdagabb megerősödése. A hangredők között látható a hangrés.
9.15. ábra.Ember gégefőjének felépítése
A hangképzés nélküli légvételek alkalmával a hangredők igen távol vannak egymástól, a gégerés tehát maximálisan tág. Csak az ember képes arra, hogy a hangredőit rövid időre teljesen összezárja. Erre az akcióra pl. akkor kerül sor, ha valamilyen nagy erőkifejtéskor (erőltetett székletürítés vagy jelentős mérvű fizikai erőkifejtés) törzsünket
a tüdőnkben tartott és összepréselt levegő nyomásával, és egyidejűleg a hasfalizomzat működtetésével is támasztani, erősíteni kívánjuk. A hangredők teljes zárásának szerepe van a tagolt beszéd kialakításában is.
A gége ürege a légcsőben folytatódik. Alég- vagy gégecső(trachea) C alakú porcokból álló rugalmas, de alaktartó cső, amely porcainak köszönhetően akkor is megőrzi belméretét, ha benne belégzéskor a levegő nyomása csökken.
A gégecső a mellüregben a mellhártya lemezek közötti térben (ez a gátor) halad, majd két főhörgőre ágazik, amelyek a tüdőkbe lépve egyre finomabb ágakra oszlanak (hörgőfa). Atüdő(pulmo) páros, lebenyezett, rugalmas tapintatú, szivacsos szerv (9.16. ábra). Színe a benne levő vér oxigenizáltságának függvényében vagy élénkpiros, vagy sötétebb lilásvörös, a városban élő állatok (és emberek) esetében pedig a belélegzett koromtól gyakran sötétszürke.
A tüdő több lebenyből áll, az egyes lebenyek kisebb részekre, majd végül csak mikroszkóppal látható lebenykékre tagolódnak, melyek önálló ér- és légúti ellátással rendelkező egységek. A gázcsere az emlősökre jellemző tüdőhólyagocskák(alveolusok) falán keresztül bonyolódik le.
9.16. ábra.Az ember tüdeje a mellkasban (horizontális metszéssík) – a mellüregek a valóságban nem ilyen tágasak, a mellhártya egymással szemben fekvő lemezei összefekszenek
A tüdő felületét a mellhártya (pleura) zsigeri lemeze vonja be. A mellhártya fali lemeze a zsigeri lemezzel folyamatosan összefügg és a mellkasfal belső felszínéhez tapad ki. A mellhártya fali és zsigeri lemezei szinte teljes felületükön egymáshoz simulnak, de a közöttük lévő vékony folyadékréteg miatt képesek elmozdulni egymáson.
A mellhártyalemezek közötti savós folyadékkal kitöltött térben (mellhártya üreg) a nyomás a külső légnyomáshoz képest kisebb („negatív nyomás”).
Belégzéskora mellkas térfogat növekedése következtében (elsősorban a külső bordaközti izmok és a rekeszizom kontrakciója lényeges e szempontból) a külső, légköri és a belső, a mellhártya üregben mérhető („negatív”) nyomás közötti különbség fokozódik, és a légutakon át beáramló levegő nyomása a tüdőt a mellkasfalhoz nyomja. A tüdő kitágul és levegővel telik meg. Kilégzéskora mellkas térfogatának csökkenésével (a belső bordaközti izmok összehúzódnak, a rekeszizom elernyed és így felemelkedik) a tüdő térfogata csökken, belőle kipréselődik a levegő.
Az említett folyamat során a tüdőben lévő teljes levegőmennyiség (teljes kapacitás) egyetlen légzési ciklusban nem cserélődik ki. A kicserélhető maximális levegőmennyiséget vitálkapacitásnak, a tüdőben maradt nem cserélődő levegőfrakciót reziduális térfogatnak nevezzük. Ez utóbbi levegőmennyiség erőltetett kilégzés során sem hagyja el a tüdőt.
Összefoglalás
Kezdetként felvázoltuk, hogy miért van szükség a légzőszervekre, s röviden jellemeztük a légzőhámokat.
Megállapítottuk, hogy a szerv működésének megértéséhez el kell különíteni a gázcsere és a víz- vagy légcsere folyamatait, meg kell vizsgálnunk azt, hogy a szervezetbe bejutott oxigén hogyan szállítódik, illetve hogy ebben légzőpigment szerepet játszik-e vagy sem. Megjegyeztük, hogy kezdetben a bőrizomtömlő képes volt ellátni a gázcsere feladatát is, így egyes állatcsoportokban nem alakultak ki légzőszervek. Ezután röviden kitértünk az ős-és újszájú állatok légzőszerveinek csíralemez eredetére, majd sorra vettük az ősszájúak körében előforduló légzőszerveket: a gyűrűsférgek és puhatestűek kopoltyúit, valamint az utóbbiak tüdejét. Bemutattuk a rákok
kopoltyúját és a rovarok légcsőrendszerét. Áttérve az újszájúakra megemlítettük a kopoltyúkosár fogalmát, megvizsgáltuk a gerincesek kopoltyúinak eredetükből adódó közös vonásait. A halak és kétéltű lárvák légzőszervéről áttértünk a kifejlett békák és hüllők tüdejének valamint légutainak bemutatására. Megvizsgáltuk a kettős légzés fogalmát, a madarak és az emlősök hangadó szervét, végezetül bemutattuk az emlősök tüdejének felépítését és működését.
Megválaszolandó kérdések és feladatok
1. Mi a légzés célja, mit jelent a gázcsere és a légcsere fogalma? Milyen felépítésűnek kell lennie egy bőrizomtömlőnek akkor, ha a gázcsere feladatát is el akarja látni?
2. Mi jellemző a légzőhámokra? Milyen csíralemez eredetűek az ős– és az újszájúaknál, s milyen légzőszerveket alakítanak ki?
3. Jellemezze az ősszájúak légzőszerveit, s részletesebben hasonlítsa össze a puhatestűek fésűs és lemezes kopoltyúit!
4. Milyen felépítésű és hogyan működik a tüdőscsigák tüdeje?
5. Mutassa be a gerincesek kopoltyúit azok eredete, felépítése és működése szempontjából!
6. Hasonlítsa össze a kétéltűek és a hüllők tüdejét, valamint légúti rendszerének alakulását!
7. Jellemezze a madarak légzőszervrendszerét, térjen ki a hangadásra és a kettős légzésre!
8. Mutassa be az emlősök légútait és tüdejének felépítését! Foglalja össze a hangadásról és a légzőmechanizmusról szóló ismereteit!