نبذة تعريفية عن تركيب ووظيفة الجهاز التنفسيّ لدى الكائنات الحية

1996 موسوعة الكويت العلمية للأطفال الجزء السابع

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الجهاز التنفسي تركيب الجهاز التنفسي وظيفة الجهاز التنفسي الطب

جهاز التنفس هو الجهاز الذي يقوم بتوصيل الأكسجين إلى الدم وتخليصه من ثاني أكسيد الكربون. ويتم ذلك من خلال ما يُسمى بالسطوح التنفسية.

ولا يوجد جهاز تنفس بالمعنى المعروف في الحيوانات البسيطة التركيب، مثل الحيوانات الأولية، والإسفنج، وجَوفيات المعي.

ففي هذه الحيوانات ينتشر الأكسجين من الماء إلى الجسم مباشرة، كذلك ينتشر ثاني أكسيد الكربون من الجسم إلى الماء.

وفي الحيوانات ذات القصبات الهوائية، مثلِ الحشرات، فإن الأكسجين يُنقل مباشرة إلى أنسجة الجسم عَبْرَ هذه القصبات المتفرعة إلى كل جزء فيه.

 

وفي جميع الحالات، سواء أكان الحيوان يعيش في الماء أم على البَر، فلكي يتم تبادل الغازات لا بد أن تكون هذه الغازات ذائبة في طبقة رقيقة من الماء على سطح التنفس. ولذا يجب أن تكون هذه السطوح رطبة باستمرار.

وسطوح التنفس قد تكون بسيطة، مثل مناطق معينة من الخلايا مُعرَّضَة لوسط الأكسجين، وقد تكون مُشَكَّلة في صُوَرٍ عديدة لزيادة المساحة المعرضة للأكسجين.

وتأخذ هذه السطوح أشكالا مختلفة لتتناسب مع بيئة الحيوان أو مرحلةٍ تكوينية فيه. وفي كل حالة ينتشر العديد من الأوعية الدموية الدقيقة في هذه السطوح، حيث تنتشر الغازات عبرها من الدم وإليه.

 

ففي بعض الحيوانات توجد سطوح التنفس بارزة من الجسم في الماء في صورة خياشيم، كي تحصل على الأكسجين القليل الموجود في الماء.

وتأخذ الخياشيم أشكالا متعددة، تهدف في النهاية إلى زيادةُ السطح المعرَّض للماء وبالتالي زيادة تبادل الغازات.

 

ولكن هذه الطريقة لا تناسب الحياة البرية، لأن أعضاء التنفس هذه تجف بسرعة في الهواء، ولذلك فإن الأحياء البرية تعتمد جزئيا على وجود السطوح التنفسية في داخل أجسامها الرطبة للحيوانات، وبالتالي تظل مبللة ولا تجف بسرعة وقد يكون السطح التنفسي بسيطا مثل الجلد.

وكلما كان الجلد رقيقا رطبا وذا نَفَاذية عالية كان التنفس الجلدي ناجحا. فثعبان السمك يستطيع القيام بنقل جزء كبير من غازاته التنفسية خلال جلده الغني بالأوعية الدموية.

وفي بعض البرمائيات (كالضفادع) تتساوى قُدرة الجلد والرئة في القيام بالوظيفة التنفسية.

 

وتوجد رئتان للحيوانات الفقارية البرية: البرمائيات، والزواحف البرية والمائية، والطيور، والثدييات شاملة الثدييات البحرية كالدلفين والحوت وغيرهما.

وتستقبل الرئة الهواء الجوي عبر ممرات تنفسية، وتوجد مضخة تضمن تهوية مستمرة للرئتين.

وهذه المضخة ليس عضوا مستقلا وإنما تتكون من القفص الصدري وعضلاته وعضلات الحجاب الحاجز.

فإذا وَسَّعت العضلات القفص الصدري وتفلطحَ الحجابُ الحاجز إلى اسفل، تمددت الرئتان وقلَّ فيهما ضغط الهواء، فيندفع الهواء إليهما من الخارج، وهذا هو «الشهيق».

 

أما إذا ضاق القفص الصدري وتحدَّب الحجاب الحاجز إلى أعلى، انكمشت الرئتان فزاد فيهما ضغط الهواء، فاندفع الهواء إلى الخارج، وهذا هو «الزفير»، ويَنظِّمُ حركة العضلات مناطق معينة من الدماغ تَضبط حركتها.

ويمر الهواء في أثناء الشهيق من الأنف (أو الفم، وهو أمر غير مستحب) إلى البلعوم فالحنجرة فالقصبة الهوائية فالشعبتين، قبل أن يصل الرئة.

وفي هذه الأثناء يتم تدفئة الهواء وتنقيته من العالقات الترابية وتزويده ببخار الماء، حتى لا تجف الأنسجة الرقيقة التي يصل إليها. وكل ذلك يقوم به البطانة المخاطية المبطَّنة لهذه الممرات.

 

وتتفرع الشعبتان في كل رئة إلى قصيبات أصغر فأصغر حيث تستدق أقطارها وجُدُرُها تدريجيا حتى تصبح غاية في الدقة والتفرع مكونة ما يسمى بالقصيبات التنفسية، ثم القنوات الحويصلية التي تنتهي إلى الحويصلات الهوائية.

وهذا كله يزيد من المساحة النهائية للسطح الذي يتم عبره تبادل الغازات زيادة هائلة.

ونتيجة لتفرع هذه الشجرة العظيمة يصل عدد الحويصلات الهوائية إلى نحو 300 مليون حويصلة. ومن ناحية أخرى يقابل هذه الحويصلات تفرعات دقيقة أخرى من الشعيرات الدموية تندس بين الحويصلات.

 

وقَدَّر بعض العلماء أن جملة مساحة سطوح هذه الحويصلات تساوي ملعبا للتنس! أي أنه لولا النظام البديع في الرئتين، لكان علينا أن نبسط أمامنا سطحا تنفسيا مساويا لملعب تنس، حتى نستطيع أن نحصل على الأكسجين اللازم لحياتنا.

وهذه المساحة تُعد مزدوجة الجدار أحدهما جدر الحويصلات والآخر جدر الشعيرات الدموية الملاصقة لها.

والجِداران غاية في الرقة، ويَسمَحان بانتقال الغازات من الناحية ذات الضغط الأعلى (أي الأكسجين من الهواء وثاني أكسيد الكربون من الدم) إلى الجهة ذات الضغط الأقل.

 

وتُرطِّبُ الحويصلاتِ طبقةٌ مائية تحوي مادة تجعلها مفتوحة باستمرار فلا تلتصق جدرها.

(ولمعرفة المزيد من أجهزة التنفس في الحيوانات الأخرى – كالقصبات الهوائية في الحشرات، والكتب الرئوية في العقارب والعناكب، والخياشيم في الأسماك).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]