ระบบหายใจมีความสัมพันธ์กับระบบใด

การแลกเปลี่ยนแก๊สของสัตว์มี 2 แบบคือ การแลกเปลี่ยนแก๊สในสัตว์น้ำ และการแลกเปลี่ยนแก๊สใน สัตว์บก ซึ่งมีลักษณะต่างๆดังนี้

1.การแลกเปลี่ยนแก๊สในสัตว์น้ำ

แก๊สออกซิเจนในน้ำมีปริมาณ 0.446% (ในอากาศมี 21%) และแก๊สออกซิเจนแพร่ในน้ำแพร่ช้ากว่าในอากาศประมาณ 1000 เท่า ยิ่งอุณหภูมิสูงแก๊สออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำก็ยิ่งน้อยลง ดังนั้นสัตว์ที่อาศัยอยู่ในน้ำจึงต้องทำให้น้ำไหลผ่านบริเวณที่มีการแลกเปลี่ยนแก๊สอย่างรวดเร็ว เพื่อให้ได้แก่มากและเพียงพอแก่การดำรงชีวิต

1.1 โพรโทซัว (Protozoa) ใช้ผิวลำตัวในการแลกเปลี่ยนแก๊ส โดยการแพร่ (diffusion) ของแก๊สโดยตรง (ใช้หลักความเข้มข้นที่แตกต่างกันของแก๊สภายนอกและภายในเซลล์)

1.2 สัตว์น้ำไม่มีกระดูกสันหลัง (Invertebrate)

ฟองน้ำ--> น้ำจะไหลผ่านเข้าทาง Ostia และไหลออกทาง Osculum ขณะที่เกิดการไหลเวียนของน้ำผ่านเซลล์จะเกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สได้ทันที ภาพประกอบจาก http://biology.unm. edu/ccouncil/Biology203/Summaries/SimpleAnimals.htm

ไฮดรา--> น้ำไหลเข้าออกทางช่องปากผ่าน Gastrovascular cavity ทำให้เกิดการไหลเวียนและเกิดการแลกเปลี่ยนแก๊ส

พลานาเรีย --> ใช้วิธีการแพร่ของแก๊สเข้าและออกทางผิวลำตัวเช่นเดียวกับไฮดรา

พลานาเรียมีผิวลำตัวแบนทำให้มีพื้นที่ผิวที่สัมผัสกับน้ำมาก

ยิ่งขึ้น

หอย-->หอยฝาเดี่ยวในขั้นการเจริญเติบโตจะมีการบิดตัวโดยหันเหงือกจากด้านหลังมาไว้ด้านหน้า เพื่อรับน้ำสะอาดเพื่อใช้ในการแลกเปลี่ยนแก๊สหอยสองฝาใช้เหงือกซึ่งอยู่ในช่องแมนเทิลช่วยในการหายใจ โดยที่หอยสองฝาจะมีเหงือก 1 หรือ 2 คู่ ที่เหงือกจะมีเส้นเลือดฝอยจำนวนมากทำหน้าที่รับแก๊สออกซิเจน

หมึก -->ไม่มีเปลือก มีเหงือก 1 คู่ (Dibranchia) อยู่ภายในช่องตัว น้ำที่ไหลผ่านลำตัวจะถูกดันออกทางช่องไซฟอน (Siphon) ซึ่งมีประโยชน์ในการแลกเปลี่ยนแก๊สและการเคลื่อนที่ หอยงวงช้าง (nautilus) ซึ่งเป็นพวกที่มีเปลือก มีเหงือก 2 คู่หรือ 4 อัน (Tetrabranchia) อยู่ในช่องแมนเทิล

แม่เพรียง (Nereis) --> พาราโพเดีย (parapodia) ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนแก๊ส โดยมีเส้นเลือดฝอยมาเลี้ยงบริเวณนี้เป็นจำนวนมาก

กุ้ง --> แลกเปลี่ยนแก๊สโดยใช้เหงือก ซึ่งอยู่ในส่วนเซฟาโรทอแรกซ์ (Cephalothorax) โดยน้ำไหลเวียนและผ่านเข้าสู่ช่องเล็กๆใกล้ๆรยางค์ขาเพื่อให้น้ำไหลเข้าสู่ช่องเหงือกและเกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สต่อไป

ดาวทะเล--> มีเหงือกเรียกว่า Dermal branchia ที่เหงือกมีขนเส้นสั้นๆช่วยในการโบกพัดให้น้ำที่มีออกซิเจนสูงผ่านเหงือกแล้วจะเกิดการแลกเปลี่ยนแก๊ส

ปลา--> เหงือกของปลามีลักษณะเป็นแผงเรียกแต่ละแผงว่า Gill arch แต่ละ Gill arch มีแขนงแยกออกมาเป็นซี่เรียกว่า Gill filament แต่ละ Gill filament มีส่วนที่นูนขึ้นมาเรียกว่า Gill lamella ภายใน Gill lamella จะมีร่างแหของเส้นเลือดฝอยอยู่และเป็นบริเวณที่มีการแลกเปลี่ยนแก๊ส ปลาจะว่ายน้ำอยู่เสมอ ทำให้น้ำที่มีออกซิเจนผ่านเข้าทางปากและผ่านออกทางเหงือกตลอดเวลาช่วยให้แลกเปลี่ยนแก๊สได้ดีขึ้นโดยกระดูกปิดเหงือก (Operculum) ของปลาจะขยับอยู่ตลอดเวลาซึ่งจะทำให้เกิดการหมุนเวียนของน้ำที่เหงือกและเพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สได้ดียิ่งขึ้น

การแลกเปลี่ยนแก๊สในสัตว์บก

ไส้เดือนดิน(Earth worm) --> ใช้ผิวลำตัวในการแลกเปลี่ยนแก๊ส โดยผิวลำตัวของไส้เดือนดินจะเปียกชื้นอยู่เสมอ ออกซิเจนในอากาศจะละลายน้ำที่เคลือบอยู่ที่ผิวลำตัวของไส้เดือนแล้วจึงแพร่เข้าสู่เส้นเลือดฝอยที่กระจายอยู่ใต้ผิวหนังของไส้เดือน

หอยฝาเดี่ยว (Gastropod)ที่อาศัยอยู่บนบก --> หายใจด้วยปอด ซึ่งเปลี่ยนแปลงมาจากแมนเทิล โดยมีเส้นเลือดฝอยแตกแขนงจำนวนมก เรียกว่า Pulmonate lung ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนแก๊ส

แมงมุม (Spider)--> หายใจด้วย ปอดแผง หรือ Book lung ซึ่งติดต่อกับอากาศภายนอกได้ภายในมีลักษณะเป็นแผ่นบางเรียงซ้อนกันคล้ายหนังสือ แก๊สออกซิเจนจะแพร่เข้าสู่ของเหลวภายใน Book lung และถูกลำเลียงไปยังส่วนต่างๆ

แมลง (Insect)--> ใช้ระบบท่อลม (Tracheal system) ซึ่งประกอบด้วยรูเปิด (Spiracle) ที่บริเวณส่วนอกและส่วนท้อง และท่อลม (Trachea) แทรกกระจายเข้าสู่ทุกส่วนของร่างกาย ลำตัวของแมลงจะมีการเคลื่อนไหวและขยับอยู่เสมอในขณะหายใจ ทำให้อากาศไหลเข้าทางรูเปิด (spiracle) และเข้าสู่ถุงลม (airsac) แล้วจึงผ่านไปตามท่อลมและท่อลมย่อยซึ่งมีผนังบางทำหน้าที่แลกเปลี่ยนแก๊ส

** ดังนั้นระบบหมุนเวียนเลือดของแมลงจึงไม่ค่อยมีความสำคัญมากนักเพราะเนื้อเยื่อได้รับแก๊สออกซิเจนจากท่อลมย่อยโดยตรง**

กบ (Frog)--> ลูกอ๊อด หายใจด้วยเหงือก เรียกว่า external gill เมื่อโตเต็มวัยกบจะหายใจด้วยปอด (Lung) และผิวหนัง กบมีปอด 1 คู่ ไม่มีกะบังลม ไม่มีซี่โครงและกล้ามเนื้อกระดูกซี่โครง

นก (Aves)--> ใช้พลังงานสูง ระบบหายใจของนกจึงต้องดีมาก ปอดนกมีขนาดเล็กแต่มีถุงลม (Air sac) เจริญดีมาก ในขณะหายใจเข้ากระดูกอกจะลดต่ำลง ถุงลมขยายขนาดขึ้น อากาศจะผ่านเข้าสู่หลอดลมแล้วเข้าสู่ถุงลมที่อยู่ตอนท้าย ส่วนอากาศที่ใช้แล้วจะออกจากปอดเข้าสู่ถุงลมตอนหน้า ในขณะที่หายใจออก อากาศจากถุงลมที่อยู่ตอนท้ายจะเข้าสู่ปอดทำให้ปอดพองออกและอากาศจากถุงลมตอนหน้าถูกขับออกนอกร่างกายต่อไปเป็นอย่างนี้อยู่เสมอ ถุงลมไม่ได้ทำหน้าที่ในการแลกเปลี่ยนแก๊สแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายเทอากาศให้แก่ปอดได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ถุงลมยังอาจแทรกเข้าไปในกระดูกด้วย ทำให้กระดูกของนกกลวงและเบาจึงเหมาะในการบินเป็นอย่างมาก

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม (Mammal)--> มีระบบหายใจดีมาก หายใจโดยใช้ปอด ภายในประกอบด้วยถุงลมเล็กๆ ที่เรียกว่า แอลวีโอลัส (Alveolus) มีกล้ามเนื้อกะบังลม (Diaphragm) และกล้ามเนื้อกระดูกซี่โครงช่วยในการหายใจ ทำให้อากาศเข้าและออกจากปอดได้เป็นอย่างดี

ระบบหายใจ (Respiratory system) เป็นระบบที่นำอากาศซึ่งมีออกซิเจนเข้าสู่ปอด จากการหายใจเข้า เพื่อให้ร่างกายนำออกซิเจนไปใช้ในกระบวนการเผาผลาญพลังงาน (Metabolism) ในขณะเดียวกันยังเป็นการรับเอาคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นของเสียจากกระบวนการดังกล่าว ส่งออกนอกร่างกาย จากการหายใจออก

อวัยวะที่เกี่ยวข้อง

ทางเดินหายใจส่วนบน ประกอบด้วย จมูกและปาก (Nose and Mouth) หลอดคอ (Pharynx) หลอดเสียง (Larynx)

ขณะหายใจเข้า อากาศจะผ่านรูจมูก เข้าโพรงจมูก ที่โพรงจมูกจะมีเส้นขนและต่อมน้ำมันที่ช่วยกรองและจับฝุ่นละออง รวมถึงการปรับความชุ่มชื้นและอุณหภูมิอากาศให้เหมาะสม หลังจากนั้นอากาศจะผ่านหลอดคอและกล่องเสียง ด้านบนของกล่องเสียงจะมีฝาปิดกล่องเสียง ซึ่งจะปิดในระหว่างการกินอาหาร เพื่อไม่ให้อาหารตกเข้าสู่หลอดลม

ทางเดินหายใจส่วนล่าง ประกอบด้วย หลอดลม (Trachea) หลอดลมเล็กหรือขั้วปอด (Bronchus) ปอด (Lung) ซึ่งมีหลอดลมฝอย (Bronchiole) ถุงลม (Alveoli) เยื่อหุ้มปอด (Pleura)

อากาศเมื่อผ่านกล่องเสียง จะเข้าสู่หลอดลมที่ซึ่งมีขนอ่อนขนาดเล็กและเยื่อเมือกคอยดักจับสิ่งแปลกปลอม ก่อนแยกเข้าสู่หลอดลมเล็กหรือขั้วปอดทั้งด้านซ้ายและขวา ที่ปอดหลอดลมเล็กจะลดขนาดเป็นหลอดลมฝอย และถุงลมในปอด โดยปอดแต่ละข้างจะมีถุงลมปอดประมาณ 300 ล้านถุง ล้อมรอบด้วยเส้นเส้นเลือดฝอยปอดซึ่งมีขนาดเล็กและบางเพียงพอในการแลกเปลี่ยนออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ โดยเป็นการเชื่อมต่อระหว่างระบบหายใจกับระบบไหลเวียนโลหิต

การทำงานของระบบหายใจ

ในขณะที่หายใจเข้า อากาศที่มีออกซิเจนจะไหล่ผ่านทางเดินหายใจส่วนบน เข้าสู่ทางเดินหายใจส่วนล่าง ที่บริเวณถุงลมปอด ออกซิเจนจากถุงลมปอดจะแพร่เข้าสู่หลอดเลือดฝอยรอบ ๆ ถุงลมปอด และรวมตัวกับฮีโมโกลบิน (Haemoglobin; Hb) ที่ผิวของเม็ดเลือดแดง (Red blood cell) กลายเป็นออกซีฮีโมโกลบิล (Oxyhemoglobin; HbO2) ซึ่งมีสีแดงสด โดยเลือดที่มีออกซีฮีโมโกลบินนี้จะถูกส่งเข้าสู่หัวใจและสูบฉีดผ่านหลอดเลือดไปยังเนื้อเยื่อต่าง ๆ ทั่วร่างกาย ที่เนื้อเยื่อ ออกซีฮีโมโกลบินจะสลายให้ออกซิเจนและฮีโมโกลบิน โดยออกซิเจนจะแพร่จากหลอดเลือดฝอยเข้าสู่เนื้อเยื่อ และถูกนำไปใช้ในกระบวนการเผาผลาญเพื่อให้พลังงานแก่เซลล์ของเนื้อเยื่อต่อไป

ในทางกลับกัน คาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นของเสียจากกระบวนการเผาผลาญ ก็จะแพร่จากเนื้อเยื่อเข้าสู่หลอดเลือดฝอย โดยผ่านขั้นตอนทางเคมีระหว่างการเดินทาง โดยเมื่อถึงบริเวณถุงลมปอด คาร์บอนไดออกไซด์จะแพร่จากเส้นเลือดฝอยจะแพร่เข้าสู่ถุงลมปอด และถูกขับออกจากร่างกาย ผ่านการหายใจออก

ระบบหายใจและระบบไหลเวียนเลือดมีความสัมพันธ์กันอย่างไร

ระบบหายใจมีความสําคัญต่อร่างกายอย่างไร

ระบบทางเดินหายใจคืออะไร

ระบบหายใจมีอะไรบ้างและทำหน้าที่อะไร