مع كلّ نفس يبدأ جسمك بعملية مذهلة! يدخل الأكسجين مع الشهيق، ويصل إلى الخلايا ليمنحها الطاقة لتعمل وتتحرّك. ثمّ تخرج بعض الفضلات على شكل غاز ثاني أكسيد الكربون مع الزفير. إنّها عملية تحدث بلا توقّف، وتحافظ على نشاطك وحيويتك في كلّ لحظة
ما العلاقة بين النباتات والهواء الذي نتنفّسه؟
أجرى العالم بريستلي تجربة حول عملية التنفّس في الكائنات الحيّة، وكانت خطوات هذه الترجمة كالتالي:
- وضع فأرًا في الناقوس أ ونباتًا في الناقوس ب.
- لاحظ بعد فترة زمنية معيَّنة موت كلّ من الفأر والنبات.
- بعد ذلك، وضع فأرًا ونباتًا معًا في الناقوس ج وانتظر فترة زمنية معيَّنة.
- في رأيك، ما الذي لاحظه العالم؟ اُذكر السبب؟
تركيب الجهاز التنفّسي
يُعدّ الجهاز التنفّسي من أهمّ أجهزة الجسم، لأنّه المسؤول عن عملية التنفّس الضرورية للكائنات الحيّة، حيث تُنتج من خلالها الطاقة اللازمة للقيام بالوظائف الحيوية.
يتكوّن الجهاز التنفّسي من عدّة أعضاء تعمل معًا، حيث يبدأ مسار الهواء من لحظة دخوله عبر الأنف أو الفم مرورًا بعدد من الأعضاء، وصولًًا إلى الحويصلات الهوائية في الرئتَين، ويعكس هذا المسار المنظَّم روعة إبداع الخالق - عزّ وجلّ - في تنظيم عملية التنفّس بشكل دائم ومستمرّ مدى الحياة.
1- الأنف: يمثّل المدخل والمخرج الرئيسي للهواء في الجهاز التنفّسي، ويحتوي النسيج المبطِّن للأنف على أوعية دموية يمرّ فيها الدم الذي يساعد على تدفئة الهواء الذي نستنشقه. وتفرز بطانة الأنف سائلًًا
لزجًا من المخاط، يزيد من رطوبة الهواء، ويعمل مع الشعيرات الدقيقة داخل الأنف على حجز الغبار الموجود في الهواء، بما في ذلك بعض الجراثيم.
2- البلعوم: تركيب عضلي مبطَّن جزئيًّا بالأهداب التي تساعد على ترشيح الهواء، وهو يُعتبر قناة مشتركة يمرّ من خلالها الهواء إلى الحنجرة والطعام إلى المريء.
3- الحنجرة: ممرّ للهواء بين البلعوم والقصبة الهوائية، وتحتوي على الأحبال الصوتية.
4- القصبة الهوائية: أنبوبة مزوَّدة بحلقات غضروفية ومبطَّنة بالأهداب لتنظيف الهواء باستمرار أثناء مروره إلى الرئتَين.
5- الشعبتان الهوائيتان: فرعان رئيسيان من القصبة الهوائية، يدخل كلّ فرع منهما إلى رئة، وتتفرّع كلّ شعبة إلى شعيبات تنتهي بأكياس هوائية دقيقة تُسمّى الحويصلات الهوائية يتراوح عددها بين 300 إلى 500 مليون حويصلة في الرئتَين.
6- الحويصلات الهوائية في الرئة: تمثّل الحويصلات الهوائية السطح التنفّسي الرئيسي لتبادل الغازات، وهي تعمل على زيادة مساحة سطح التبادل الغازي، وجدرانها رقيقة جدًّا ومحاطة بالشعيرات الدموية لتسهيل عملية انتشار الغازات بين الهواء في الحويصلات والدم، كما أنّها مبطَّنة بمادّة رطبة لتسهيل ذوبان الغازات وانتقالها، ولذلك فهي الجزء الفعّال في عملية التبادل الغازي.
7- الرئتان: عضوان إسفنجيان يقعان داخل التجويف الصدري فوق الحجاب الحاجز.
8- الحجاب الحاجز: عضلة قوية موجودة تحت الرئتَين، تفصل بين التجويف الصدري والتجويف البطني، ويتغيّر وضعها عند التنفّس.
مهارة العلوم
فسِّر: تُحاط الحويصلات الهوائية بالشعيرات الدموية
عملية التنفّس
عملية حيوية يقوم بها الجسم للحصول على الطاقة من خلال دخول الأكسجين إلى الجسم أثناء الشهيق وخروج ثاني أكسيد الكربون منه أثناء الزفير.
يحدث التنفّس من خلال عمليتَي:
1- الشهيق (اِستنشاق الهواء) :
تبدأ عندما تنقبض عضلة الحجاب الحاجز وتتحرّك إلى أسفل، ويتوسّع القفص الصدري ويرتفع إلى أعلى.
يزيد هذا التوسّع حجم الرئتَين، فيدخل الهواء المحمل بالأكسجين من الأنف أو الفم إلى القصبة الهوائية، ثمّ يتفرّع إلى الشعب الهوائية داخل الرئتَين، ويصل إلى الحويصلات الهوائية التي يتمّ فيها تبادل الغازات بين الهواء والدم عن طريق الانتشار.
2- الزفير (إخراج الهواء):
بعد وصول الأكسجين إلى الحويصلات الهوائية، تنبسط عضلة الحجاب الحاجز فترتفع إلى أعلى، وينخفض القفص الصدري إلى أسفل، هذا التقلّص في حجم الرئتَين يدفع الهواء المحمَّل بغاز ثاني أكسيد الكربون إلى خارج الجسم عبر الأنف أو الفم.
والقوّة الفاعلة في عمليتَي الشهيق والزفير هي عضلة الحجاب الحاجز والعضلات بين الضلوع، وليس الرئتَين، وذلك بدعم من الجهاز العصبي.
إثراء
يُقدَّر عدد الحويصلات الهوائية في رئة الإنسان بحوالي 300 مليون حويصلة هوائية في الرئتَين معًا، وهي تمثّل السطح الأساسي لتبادل الغازات (الأكسجين وثاني أكسيد الكربون) بين الهواء والدم، ويُقدَّر إجمالي مساحتها السطحية بما يعادل 70 إلى 100 متر مربّع، أي ما يعادل تقريبًا مساحة ملعب تنس، ما يعكس كفاءتها العالية في عملية التنفّس.
التبادل الغازي بين الدم والحويصلات الهوائية
يحدث التبادل الغازي بين الحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية، حيث ينتشر الأكسجين من الهواء الموجود في الحويصلات إلى الدم ويخرج ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات.
ويتمّ هذا التبادل بسبب فرق تركيز الغازات بينهما عبر جدران رقيقة جدًّا ومنفذة تسمح بمرور الغازات بسهولة.
خلال عملية الشهيق
يدخل الهواء الموجود في الرئتَين إلى الحويصلات الهوائية، حيث يكون تركيز غاز الأكسجين في الحويصلات
الهوائية أكبر من تركيزه في الشعيرات الدموية.
يذوب الأكسجين في الطبقة الرطبة المبطِّنة للحويصلة الهوائية، ومنها ينتشر إلى الدم عبر جدران الحويصلات الهوائية الرقيقة التي تسمح بنفاذ الأكسجين إلى الدم.
خلال عملية الزفير
يخرج الهواء من الرئتَين عندما يكون تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون في الشعيرات الدموية أعلى من
تركيزه في الحويصلة الهوائية.
ينتقل غاز ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلة الهوائية حيث يذوب وينتشر عبر جدران الحويصلات الرقيقة ويُطرح خارج الجسم عن طريق هواء الزفير.
مهارة العلوم
فسِّر: عضلة الحجاب الحاجز والعضلات بين الضلوع هي القوّة الفاعلة أثناء عمليتَي الشهيق والزفير
أتحقّق ممّا تعلّمت
السؤال الأوّل: اُكتب بين القوسَين كلمة صحيحة أمام العبارة الصحيحة وكلمة خطأ أمام العبارة غير الصحيحة في ما يلي:
1- الحنجرة أنبوبة مزوَّدة بحلقات غضروفية ومبطَّنة بالأهداب لتنظيف الهواء. (,,,,,,,,,,,,,)
2- الحويصلات الهوائية هي القوّة الفاعلة أثناء عمليتَي الشهيق والزفير.(,,,,,,,,,,,,,)
3- تتوقّف عملية التبادل الغازي من وإلى الحويصلات الهوائية على اختلاف تركيز الغازات فيها (,,,,,,,,,,,,,)
السؤال الثاني: رتِّب كلًًّّا ممّا يلي من 1 إلى 4 حسب أولوية الحدوث.
خطوات مسار الهواء في جسم الإنسان:
مرور الهواء عبر البلعوم وصولًًا إلى القصبة الهوائية.
(,,,,,,,,,,,,,) دخول الهواء من الأنف أو الفم.
(,,,,,,,,,,,,,) وصول الهواء إلى الشعب الهوائية في الرئة.
(,,,,,,,,,,,,,) تبادل غازَي الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الحويصلات الهوائية.
السؤال الثالث: أيّ ممّا يلي لا ينتمي إلى المجموعة مع ذكر السبب:
1 - في ضوء دراستك لتركيب الجهاز التنفّسي (البلعوم - المريء - الحنجرة - القصبة الهوائية).
الذي لا ينتمي:
السبب:
2- في ضوء دراستك لتركيب الجهاز التنفّسي (يدخل الهواء الى الرئتَين - تنقبض عضلة الحجاب الحاجز-
يرتفع القفص الصدري إلى أعلى - يقلّ حجم الرئتَين)
الذي لا ينتمي:
السبب:
السؤال الرابع: اِقرأ العبارة التالية، ثمّ أجِب عن المطلوب:
عضلة الحجاب الحاجز تفقد قدرتها على الانقباض والانبساط.
1 - ما تأثير ذلك على دخول الهواء إلى الرئتين؟
2 - فسِّر سبب إجابتك
السؤال الخامس: اُدرس الرسومات جيّدًا، ثمّ أجِب عن المطلوب:
1- الرسم أدناه يوضّح عملية التنفّس.
- العملية التي ينتج عنها نسب الغازات الموضَّحة في الرسم البياني يمثّلها الشكل رقم (……………)
- فسِّر سبب إجابتك…………………………