Суть процесу дихання

Більшість тварин задовольняє свої енергетичні потреби шляхом окислення компонентів їжі. Деякі тварини спроможні використовувати енергію органічних речовин у відсутності кисню, проте повне окислення цих речовин дає приблизно у 10 – 20 разів більше енергії. Їжа тварин складається в основному із трьох груп речовин: вуглеводів, жирів і білків. Повне окислення вуглеводів і жирів приводить до утворення тільки двох кінцевих продуктів – двоокису вуглецю і води, а під час окислення білків, крім цих речовин, утворюється невелика кількість інших кінцевих продуктів.

Процеси поглинання кисню і виділення двоокису вуглецю називають диханням, причому цей термін може відноситься як до газообміну у цілому, так і до процесів, що відбуваються у клітині. Тварини отримують кисень із середовища, у якому вони живуть, і виділяють у це середовище вуглекислий газ. Водні тварини використовують ті невеликі кількості кисню, що розчинені у воді. Багато дрібних тварин можуть одержувати достатню кількість кисню прямо через поверхню тіла, але більшість має спеціальні органи дихання – зябра, трахеї, легені.

Коли клітини використовують кисень для окислення поживних речовин, утворюється двоокис вуглецю, що переміщується у протилежному напрямку і виходить назовні через поверхню тіла або дихальні органи. Інший кінцевий продукт окислення – вода – просто включається у загальний водний запас організму і не створює особливих проблем.

Найважливішим, а іноді і єдиним фізичним процесом, що забезпечує переміщення кисню із зовнішнього середовища до клітин, є дифузія (тобто рух газу у вигляді розчиненої речовини у напрямку від області із високою концентрацією до низької). Дифузії часто допомагають макрорухи (наприклад, циркуляція крові), але саме градієнти концентрацій створюють основну рушійну силу для переміщення газів, що беруть участь у диханні.

Фізіологічно найбільш важливими газами є кисень, двоокис вуглецю і азот. Вони присутні в атмосферному повітрі у пропорціях, зазначених у табл. 11.1. Крім того, атмосфера містить водяні пари у кількостях, що суттєво варіюють.

Таблиця 11.1. Склад сухого атмосферного повітря