Дихателна система (на латински: Apparatus respiratorius или systema respiratorium Rebecca Green, Knowledge Organization and Change: Proceedings of the Fourth International ISKO Conference, 15 – 18 юли 1996, Washington, DC, USA) е биофизиологична система, съставена от специализирани дихателни органи и образувания използвани от организмите в процеса на дишане. Чрез нея се реализира обменът на кислород и въглероден диоксид между организма и околната среда.
При въздушнодишащите гръбначни, като човека, дишането се осъществява в дихателни органи, наричани бели дробове. Постъпването на въздух в белите дробове, за да се снабдява тялото с кислород, се нарича вдишване, а изхвърлянето му оттам, за да се отдели въглероден диоксид, е издишване. При хората и другите бозайници анатомията на дихателната система включва трахея, бронхи, бронхиоли, бели дробове и диафрагма. Молекулите на кислорода и въглеродния диоксид се обменят пасивно, чрез дифузия, между газообразната околна среда и кръвта. Този процес се извършва в алвеолите на белите дробове.
При рибите и много безгръбначни дишането протича в хрилете. Други животни, като насекомите, имат дихателни системи с много проста структура, а при земноводните дори кожата играе съществена роля в газообмена. Растенията също имат дихателна система, но посоката на газообмена може да бъде обратна на тази при животните. Дихателната система на растенията включва и анатомични структури, като отвори от долната страна на листата, наричани устица.
В хода на еволюцията органите на дихателната система, освен основната си функция, придобиват и нови, като например участват в терморегулацията, имунната защита на организма или са развили анатомични особености, позволяващи на животните да издават звук, като по този начин активно да комуникират помежду си. Видоизменени бронхи при птиците образуват въздушни мехури, които олекотяват тялото и оказват благоприятно въздействие при полет.
Устройство на дихателната система при човека Структура
Дихателният апарат включва горни и долни дихателни пътища. Горните дихателни пътища или горен респираторен апарат включва носа, дихателни пътища на носа, синуси, ларинкс, фаринкс и гласови струни. Долните дихателни пътища са ларинкса под гласните струни, трахеа и бронхи; бели дробове, включително респираторни бронхиоли и алвеоли.
Физиология и функция на дишането В алвеоларната система на белите дробове, молекулите кислород и въглероден диоксид пасивно се обменят (обмен на газове), чрез дифузия между околната среда и кръвните клетки. При вдишване организмът приема кислород, а при издишване се отделя въглероден диоксид. Въздухът навлиза през носа или устата и преминава през трахеята до белите дробове. Въздухът лесно преминава през стената на алвеолите към кръвоносните капиляри, а от кръвния поток до всяка част от тялото. Въглеродният диоксид преминава по обратния път през алвеолите към белите дробове и чрез издишването се изхвърля навън. Газообменната функция се осъществява в резултат на тясното взаимодействие между органите на дихателната и кръвоносната система.
При вдишване белите дробове се разширяват, а при издишване се свиват. Това е възможно благодарение на мускулите и на движението на диафрагмата. Дихателната система осъществява и гласообразуването (фонацията), което прави възможно речевото общуване между хората.
Анатомично дихателната система се разделя на респираторна и въздухоносна част. Белите дробове са респираторната и част и са изцяло разположени в гръдната кухина. Кръвта достигаща до алвеолите е венозна и богата на въглероден диоксид, образуван при обменните процеси в организма. Тук той дифундира, а кръвта се обогатява с кислород от алвеолите и се превръща в артериална. Въздухоносната част се намира екстрапулмонарно и е съставена от носа, носната кухина, дихателната част на глътката, ларинкс, трахея и двата главни бронха. Въздухоносният път, освен че служи за преминаване на въздуха, изпълнява и няколко допълнителни функции. В него вдишаният въздух се преценява за годност, преминавайки през обонятелната част на носната кухина. Преди да достигне белите дробове, въздухът се затопля от кръвта, която циркулира в гъстите подлигавични сплитове на носната кухина. Лигавицата на въздухоносния път има и защитно въздействие, като овлажнява и очиства въздуха от прашинки и микроорганизми благодарение на секрета на многобройните слузни жлези и ресничестия епител. Ресниците придвижват напред към носа прашинките, обвити от жлезистата слуз.
Функциите на белите дробове се делят на две групи:
1. Основна респираторна и 2. нереспираторни
Респираторна функция на белите дробове се обуславя от газообменните процеси на възприемане на кислород, които протичат в тях; азообмяната е резултат от процесите вентилация, перфузия и дифузия.
Нереспираторни функции на белите дробове са тяхната защитна функция. Физиология на дихателната система, 18 април 2012
При животните Безгръбначни животни Нисши безгръбначни При голяма част от типовете нисши безгръбначни устройството на тялото е много просто и голяма част от метаболитните процеси се извършва с помощта на телесната празнина и повърхността на тялото. При всички липсва специализиран орган за осъществяване на дишането. Процесът е дифузен и се извършва през цялата повърхност на тялото. Обмяната на газовете в организма е тясно свързана с обмяната на веществата и отделянето им от организма. За първи път дихателна система се появява при многочетинестите червеи и е доста примитивна. Представена е от изменен в хриле гръбен цирус, в който навлизат кръвоносни съдове. Въпреки това обаче част от необходимия кислород се набавя от повърхността на тялото.
Мекотели Дихателната система при мекотелите е част от мантията на тялото и при различните класове и подкласове животни в зависимост от начина на живот и местообитанията се е обособява в хриле или бял дроб.
Хрилете при мекотелите са разположени в мантийната празнина и са част от мантийния комплекс. Представляват удължени двойноперести образувания, наречени ктенидии. Това е по-разпространеният орган при представителите на типа. Обикновено хрилете са чифтен орган, съставен от различен брой ктенидии. При някои охлюви и нисши миди има само по един ктенидий, тъй като другите са редуцирани или са слабо развити. При главоногите ктенидиите са 2 или 4, двуперести. Цялата им повърхност е покрита с ресни, които трептят. В резултат на трептенето се предизвиква движение на водата около тях. Във всеки ктенидий влиза по един голям кръвоносен съд, който се разклонява до множество по-малки кръвоносни съдове и капиляри. При висшите представители хрилните нишки са съединени с напречни връзки и образуват двупластна мрежа. При някои миди ктенидиите са атрофирали, а газовият обмен се извършва през стените на мантийната празнина. Строежът на хрилете при мидите се използва като таксономичен критерий за разредите.
Белият дроб е също част от мантията и е орган, осъществяващ дишането при сухоземните мекотели и част от вторично върналите се към водни условия на живот, основно охлюви. Представлява богато кръвоснабдена част от мантията, която се съединява с външната среда посредством самостоятелен отвор.
При водни охлюви предимно от род Patella същинските хриле са закърнели. Те дишат с т.нар. адаптивни хриле, които представляват богато кръвоснабдени израстъци на мантията или други части на тялото.
Членестоноги
За първи път при членестоногите се появяват дихателни органи – трахеи. Освен тях като дихателни органи при много представители на типа съществуват и бели дробове и хриле.
Дихателна система при най-дребните ракообразни не е развита. Те дишат, чрез повърхността на тялото или обмяната на газовете се извършва през задното черво, в което периодично се поема и изхвърля вода. При огромна част от ракообразните дихателните органи са хриле, които са тясно свързани с крайниците. Филогенетично те отговарят на хрилете по параподите на многочетинестите червеи. Хрилете представляват пластинковидни или нишковидни израстъци с тънки, богато кръвоснабдени стени. При висшите ракообразни в главогръда се образуват хрилни празнини, в които хрилете са подредени в три редички. Първата е разположена в съответния крайник, а останалите две са изместени назад върху тялото. Втората двойка максили извършва активни движения и осигурява преминаване на вода през хрилните празнини. При незначителна част от ракообразните преминали към сухоземен начин на живот дишането се извършва със система наподобяваща трахейната при насекомите или с примитивни бели дробове сходни с тези на паякообразните. Представляват силно разклонени вдлъбнатини на крайниците, а повърхността им се мие от хемолимфа. Атмосферният въздух навлиза във вдлъбнатините и дифундира в хемолимфата.
При клас паякообразни дихателната система е представена от бял дроб, трахеи или и двете едновременно. Само най-дребните кърлежи дишат през повърхността на тялото. Счита се, че белите дробове са филогенетично по-стари дихателни органи, а трахеите възникват на по-късен етап от еволюцията като осигуряват по-добра адаптация и способност за сухоземен начин на живот. Белите дробове представляват малки чифтни ектодермални празнини, които обикновено са разположени в долната част на абдомена. Отвън се отварят с тънки цепки, а навътре представляват голям брой листовидни пластинки, в които се движи хемолимфа. Само бели дробове притежават скорпионите и някои нисши паяци. Трахеите са с ектодермален произход. Представляват сложно разклонени тръбици в тялото на животните. Отворите са чифтни, разположени в коремните сегменти, а най-малките трахеоли завършват сляпо, като достигат до всички органи и тъкани. Само трахеи притежават сенокосците, псевдоскорпионите, солпугите и някои видове кърлежи. Бели дробове и трахеи едновременно имат огромна част от паяците.
С изключение на най-нисшите и най-дребните насекоми, които дишат чрез дифузия, при всички насекоми дихателната система е от трахеен тип. Външните отвори на трахеите се наричат стигми и са разположени отстрани на членчетата на средногръда, задногръда и коремните членчета. Броят на стигмите при различните насекоми варира, като може да достигне до 10 чифта. Снабдени са със специален затварящ апарат. Следва къс входен трахеен канал, съединен с два или повече надлъжни трахейни канали, които многократно се разклоняват, като достигат до всички органи и системи. Последните, най-тънки разклонения, се наричат трахеоли и достигат до отделните клетки. По този начин трахейната дихателна система при насекомите е аналогична на кръвоносната система при гръбначните животни. При насекомите, които живеят във водна среда или са добре летящи, съществуват и въздушни торбички. Те са видоизменени силно разширени трахеи, които улесняват вентилацията. Живеещите във водата насекоми дишат с трахейни хриле. Тези органи представляват листовидни гънки на коремчето, които се разрастват на мястото на дихалцата. В тях навлизат стволовете на трахеите, които завършват сляпо. Такава трахейна система е от затворен тип.
Други висши безгръбначни Представителите на тип Онихофори притежават трахейна дихателна система, като по този признак наподобяват на насекомите. Част от бодлокожите дишат с органи, наречени кожни хриле. При морските звезди кожните хриле са в горната част на тялото и представляват къси израстъци, в които навлиза и телесната празнина. При морските таралежи кожните хриле са разположени в долната част на тялото, около устния отвор. При неяснохордовите дихателната система е съставена от хрилни цепнатини, водещи към хрилни торбички. Стените им са покрити с ресничест епител, а под него има богата капилярна мрежа.
Гръбначни животни Риби
Рибите са парафилетична група от няколко сходни по устройство, местообитание и начин на живот класа гръбначни животни, които са претърпели милиони години еволюция и днес родствените връзки между тях са твърде големи. Въпреки това обаче дихателната система при всички е изградена от хриле, които са в различна степен на развитие и усъвършенстване.