Fisiologia
Gli scambi gassosi tra alveoli e capillari
Negli alveoli polmonari avvengo gli scambi gassosi.
Il passaggio avviene per diffusione, cioè in base al principio che una sostanza si sposta
spontaneamente dalle zone dove si trova più concentrato a quella dove è meno concentrata.
Il meccanismo della respirazione
I polmoni non contengono muscoli, perciò non possono espandersi o contrarsi da soli. L'aria
entra ed esce semplicemente quando si ha una differenza tra la pressione atmosferica e
quella che c'è all'interno degli alveoli.
Queste differenze di pressione sono determinate dai movimenti dei muscoli intercostali e
del diaframma. La respirazione si divide in due fasi: inspirazioneed espirazione.
Un modello artigianale di polmone
Per capire meglio il meccanismo della respirazione si può
utilizzare un modello come quello che vedi nella foto che
potrai realizzare con materiale semplice.
Tirando la membrana verso il basso, la pressione dell'aria
nel tubo diminuisce, l'aria penetra allora all'interno dei
palloncini che si gonfiano.
Allo stesso modo, inspirando, il diaframma si abbassa, la
pressione dell'aria nella cavità toracica diminuisce e i polmoni
si riempiono dell'aria proveniente dai bronchi.
La respirazione è volontaria o involontaria?
La respirazione di solito avviene "automaticamente", senza l'intervento della volontà.
Infatti il movimento dei muscoli respiratori è controllato da un gruppo di cellule nervose che
si trovano in una zona del cervello. Queste a loro volta sono stimolate da sensori, che
misurano la concentrazione di anidride carbonica e di ossigeno nel sangue. Quando c'è poco
ossigeno il ritmo della respirazione aumenta. Questo meccanismo agisce anche quando non
siamo coscienti, per esempio quando dormiamo.
Possiamo tuttavia attivare la nostra volontà e intervenire sulla respirazione variando sia la
frequenza sia la profondità degli atti respiratori. I due sistemi di controllo possono anche
entrare in competizione tra loro. Se, per esempio, provi a trattenere il respiro, all'inizio ti
risulterà molto facile, in quanto i messaggi che arrivano ai muscoli della respirazione
attraverso la tua volontà sovrastano i messaggi che arrivano dal sistema involontario e che
vorrebbero farti riprendere la respirazione. Passando i secondi, però, aumenta l'anidride
carbonica presente nel sangue: i messaggi provenienti dal sistema involontario diventano
così più intensi e tu fai sempre più fatica a trattenere il respiro. A un certo punto,
nonostante i tuoi sforzi, sei obbligato a respirare perché il sistema automatico
prende il sopravvento su quello volontario.
Esperimento: Volume d'aria espirata
Materiale: Bottiglia di plastica - Cannuccia - Bacinella con
acqua.
Procedimento: Riempi la bottiglia - Versa la bottiglia quasi
piena in un recipiente con circa 10 cm d'acqua - Infila la
cannuccia dentro nella bottiglia facendo attenzione e non far
uscire l'acqua - Inspira profondamente e soffia nel tubicino Controlla il livello dell'acqua.
Hai calcolato la tua capacità polmonare!!!
La capacità respiratoria
Il volume d'aria inspirato ed espirato in un atto respiratorio normale è di circa 500
cm3 (volume corrente), ma esso può aumentare notevolmente secondo l'attività fisica.
Così, in un'inspirazione forzata può essere introdotto, in aggiunta al normale volume
corrente, un volume d'aria di 2000-3000 cm3 circa (volume di riserva inspiratoria),
mentre in un'espirazione forzata può essere emesso, in aggiunta al normale volume
corrente, un volume d'aria di circa 1000 cm3 (volume di riserva espiratoria). La somma
del volume corrente e dei volumi di riserva inspiratoria ed espiratoria è la capacità vitale,
pari a 4.000-4.500 cm3.
