Параграф 27, ГДЗ к учебнику по биологии 9 класс Пасечник с ответом на вопросы (Линия жизни)

Земноводные (лягушка)

Лягушки дышат не только легкими, но и кожей. Это возможно благодаря тонкой и влажной коже, пронизанной капиллярами.

Легкие у лягушек простые, мешкообразные, с небольшой площадью поверхности. Лягушки глотают воздух, чтобы наполнить легкие. Движения грудной клетки отсутствуют.

Млекопитающие

Млекопитающие дышат только легкими, которые имеют сложную структуру с множеством альвеол, увеличивающих площадь поверхности.

Дыхательные движения осуществляются за счет движения грудной клетки и диафрагмы, что приводит к изменению объема грудной клетки и созданию отрицательного давления, которое втягивает воздух в легкие.

Объяснение различий

Лягушки ведут полуводный образ жизни, поэтому могут дышать как кожей, так и легкими. Млекопитающие живут на суше, поэтому им нужно дышать только легкими.

У млекопитающих более высокий метаболизм, чем у лягушек, поэтому им требуется больше кислорода. Сложные легкие обеспечивают эффективную газообменную поверхность.

Транспорт газов кровью осуществляется благодаря гемоглобину, который содержится в эритроцитах - красных кровяных клетках.

Кислород: При вдыхании кислород поступает в альвеолы легких, а затем переходит в кровь, где связывается с гемоглобином эритроцитов. Гемоглобин переносит кислород к тканям и органам.

Углекислый газ: Углекислый газ, образующийся в клетках, переходит в кровь. Часть его растворяется в плазме, а часть связывается с гемоглобином эритроцитов.

Транспорт: Эритроциты с кислородом и углекислым газом циркулируют по кровеносной системе, обеспечивая транспорт газов между легкими и клетками.

Механизм вдоха:

Сокращение межреберных мышц поднимает ребра, а сокращение диафрагмы уплощает ее, увеличивая объем грудной клетки.

Давление в грудной клетке снижается, что приводит к расширению легких.

Воздух из атмосферы заходит в легкие по дыхательным путям.

Механизм выдоха:

Расслабление межреберных мышц и диафрагмы уменьшает объем грудной клетки.

Давление в легких повышается, выталкивая воздух наружу.

Глубокое дыхание: При необходимости глубокого вдоха участвуют дополнительные мышцы: мышцы туловища и плечевого пояса.

Глубокий выдох: Сокращение межреберных и брюшных мышц увеличивает объем выдыхаемого воздуха.

Различия в типах дыхания: У мужчин преимущественно брюшной тип дыхания (за счет диафрагмы), а у женщин - грудной (за счет межреберных мышц).

Максимальный объем воздуха: ЖЕЛ - это максимальный объем воздуха, который человек может выдохнуть после максимально глубокого вдоха.

Среднее значение: Средняя ЖЕЛ у взрослого человека составляет около 3500 см³.

Влияющие факторы: ЖЕЛ зависит от возраста, пола, уровня физической подготовки человека.

Газообмен в легких:

Состав вдыхаемого воздуха: Вдыхаемый воздух содержит кислород, углекислый газ, азот и пары воды.

Газообмен в альвеолах:

Кислород из альвеол переходит в кровь.

Углекислый газ из крови переходит в альвеолы.

Роль крови: Кровь, приходящая в легкие из правого желудочка сердца, богата углекислым газом.

Гемоглобин: Кислород из альвеол связывается с гемоглобином эритроцитов, кровь становится артериальной и направляется к сердцу.

Газообмен в тканях:

Перенос кислорода: Кровь, богатая кислородом, поступает к тканям.

Отдача кислорода: Гемоглобин отдает кислород тканям, где его концентрация ниже.

Образование углекислого газа: В клетках кислород используется для окисления веществ, что приводит к образованию углекислого газа (CO2).

Удаление углекислого газа: CO2 переходит из клеток в кровь, часть связывается с гемоглобином, часть растворяется в плазме.

Транспорт CO2 к легким: Кровь с CO2 поступает в правое предсердие, затем - в правый желудочек и по легочным артериям направляется в легкие, где CO2 выводится из организма.

Кашель: Рефлекторное выталкивание воздуха из дыхательных путей с силой, чтобы избавиться от инородных тел, слизи или раздражающих веществ.

Чихание: Рефлекторное выталкивание воздуха из носовой полости с силой, чтобы избавиться от раздражающих веществ, попадающих в носовую полость.

Дыхание: Изменение частоты и глубины дыхания в зависимости от концентрации кислорода и углекислого газа в крови.

Задержка дыхания: Рефлекторная задержка дыхания при погружении в воду или при недостатке кислорода.

В выдыхаемом воздухе больше кислорода, чем в альвеолярном воздухе, потому что в альвеолах происходит газообмен между воздухом и кровью. Кровь отдает углекислый газ в альвеолы, а забирает оттуда кислород. Поэтому в альвеолярном воздухе концентрация кислорода снижается, а концентрация углекислого газа возрастает.

Когда человек выдыхает, воздух из альвеол выходит наружу, и в нем остается определенное количество кислорода. Также в выдыхаемом воздухе содержится некоторое количество углекислого газа, но его концентрация ниже, чем в альвеолярном воздухе.

1. Рецепторы:

Хеморецепторы: Расположены в аорте и сонных артериях, чувствительны к изменениям концентрации кислорода и углекислого газа в крови.

Механорецепторы: Расположены в легких, чувствительны к растяжению легочной ткани.

2. Афферентный путь:

Сигналы от рецепторов по нервным волокнам поступают в дыхательный центр.

3. Дыхательный центр:

Расположен в продолговатом мозге, регулирует частоту и глубину дыхания.

4. Эфферентный путь:

Нервные импульсы от дыхательного центра по двигательным нервам передаются к дыхательным мышцам.

5. Исполнительные органы:

Диафрагма: Крупная куполообразная мышца, отделяющая грудную полость от брюшной. При сокращении диафрагмы она уплощается, увеличивая объем грудной клетки.

Межреберные мышцы: Расположены между ребрами. При сокращении межреберных мышц ребра поднимаются, также увеличивая объем грудной клетки.

Мышцы брюшного пресса: Помогают выдоху, увеличивая давление в брюшной полости.

6. Внешнее дыхание:

Вдох: Сокращение диафрагмы и межреберных мышц увеличивает объем грудной клетки, создавая отрицательное давление в легких, и воздух втягивается.

Выдох: Расслабление мышц приводит к уменьшению объема грудной клетки, выталкивая воздух из легких.

Принципиальные различия у мужчин и женщин:

Объём легких: У мужчин объем легких обычно больше, чем у женщин, что связано с различиями в строении грудной клетки.

Дыхательный объём: У мужчин дыхательный объем (количество воздуха, вдыхаемого за один вдох) также может быть больше.

Частота дыхания: В целом, у женщин частота дыхания несколько выше, чем у мужчин.

Лёгкие сами по себе не имеют мышц, но они могут расширяться и сжиматься благодаря изменениям объема грудной клетки, который создается сокращением и расслаблением дыхательных мышц.

Механическая модель:

"Надувной шар": Представьте воздушный шар, помещенный в контейнер, который может расширяться и сжиматься. Контейнер имитирует грудную клетку, а воздушный шар - легкие.

"Мышцы": Добавьте резиновые ленты или пружины, которые будут прикреплены к контейнеру и имитировать дыхательные мышцы.

"Вдох": При сокращении "мышц" (резиновых лент) контейнер расширяется, создавая отрицательное давление внутри него. Это заставляет воздушный шар (легкие) расшириться и заполниться воздухом.

"Выдох": При расслаблении "мышц" (резиновых лент) контейнер сжимается, выталкивая воздух из воздушного шара (легких).

Объяснение:

Дыхательные мышцы (диафрагма и межреберные мышцы) изменяют объем грудной клетки, что приводит к изменению давления внутри нее.

Легочная ткань эластична и легко растягивается при увеличении объема грудной клетки.

При сокращении мышц давление в грудной клетке становится меньше атмосферного, и воздух втягивается в легкие.

При расслаблении мышц давление в грудной клетке становится больше атмосферного, и воздух выходит из легких.

Таким образом, легкие не сами по себе расширяются и сжимаются, а пассивно следуют за изменениями объема грудной клетки, которые вызываются сокращением и расслаблением дыхательных мышц.

Данные:

Объем воздуха за один вдох/выдох: 500 см³

Содержание кислорода во вдыхаемом воздухе: 16%

Содержание кислорода в выдыхаемом воздухе: 16% - 4% = 12%

Количество дыхательных актов в минуту: 18

Длительность урока: предположим, что урок длится 45 минут

Расчеты:

1. Количество кислорода, потребляемого за один вдох: 500 см³ 0.16 = 80 см³

2. Количество кислорода, выделяемого за один выдох: 500 см³ 0.12 = 60 см³

3. Количество кислорода, потребляемого за один дыхательный акт: 80 см³ - 60 см³ = 20 см³

4. Количество кислорода, потребляемого за одну минуту: 20 см³ 18 = 360 см³

5. Количество кислорода, потребляемого за урок (45 минут): 360 см³/мин 45 мин = 16200 см³

Общее потребление кислорода:

Кислорода, потребляемого одним учеником за урок: 16200 см³

Количество учеников: 27

Общее потребление кислорода классом за урок: 16200 см³/ученик 27 учеников = 437 400 см³

Ответ: Класс из 27 учеников потребляет 437 400 см³ кислорода за один урок.