接力赛最后一棒冲过终点,小川拼尽全力冲线后,弯下腰,大口喘息。呼吸变得急促,胸廓一起一伏,双腿有些发软,正在慢慢恢复。每呼吸一口新鲜空气,看似简单,却经历了复杂的旅程。
首先,这一口空气并不会直接进入腿部或身体各处的细胞,而是沿着呼吸道进入肺部深处的肺泡。这里,氧气经过肺泡壁进入血液,被红细胞携带着,通过血液循环送到全身各个需要能量的地方。例如,小川腿部疲劳的肌肉细胞,也正等待这股新鲜氧气来“补给”。
这一次深深的呼吸,其实是呼吸系统、循环系统和全身细胞共同配合的结果。想象一道“生命接力赛”,空气从外界进入体内、氧气在体内穿梭,各个系统紧密协作,维持着身体的运转。沿着小川的一口气的路径一步步追踪,你会发现身体里精彩的分工与合作。

呼吸系统由呼吸道和肺构成。呼吸道是空气进出身体的通路;肺是与血液进行气体交换的主要场所。平时,空气多从鼻进入;在某些情况下也可从口进入。无论从哪里进入,空气都不会直接抵达细胞。
可以把一次吸气的大致路线画成这样:
肺位于胸廓内,左右各有一个。支气管进入肺后不断分支,末端连接着数量很多的肺泡。肺泡像一串串小气囊,周围分布着毛细血管,正适合气体在这里与血液交换。
当我们说“空气进入肺”时,重点不是记住一长串名词,而是知道这些结构共同把外界空气送到肺泡。只有到达肺泡,氧气才能转交给血液继续运输。
尝试在互动图中点出空气的下一站。每点一次,都问自己:这里仍属于空气通路,还是已经到了和血液交换气体的地方?
小川冲刺后胸口起伏加快,说明呼吸运动在加强。呼吸运动主要依靠肋间肌、膈等呼吸肌的活动,使胸廓容积发生变化,带动肺随之扩张或回缩,空气便能进出肺。
所以,吸气的过程并不是“肺自己把空气吸进来”,实际上,吸气是由胸廓的扩张带动的。当肋间肌和膈等呼吸肌收缩时,胸廓容积增大,肺被动跟着扩张,肺内压力降低,外界空气便顺势进入肺部。不是肺自己主动“吸”,而是胸廓扩张形成了“吸气”的条件。
平静呼气也不是像挤压气球那样由肺主动“推出”空气。其实,肋间肌和膈这些呼吸肌在放松之后,胸廓容积自然减小,肺就随之回缩,肺内压力增高,空气于是被动排出体外。也就是说,吸气和呼气都和胸廓的容积变化密切相关,肺本身并不会主动“吸入”或“挤出”空气,而是随着呼吸运动被动完成气体的进出。

把两只手分别轻放在胸前和腹部,在安静坐着时自然呼吸几次,可以感受到胸部和腹部随呼吸微微上下起伏。你会发现,吸气时胸部和/或腹部会向外隆起,呼气时则回落。每个人呼吸习惯略有不同,有的人胸部起伏明显,有的人腹部起伏更明显,这都属于正常现象。
观察过程中不要憋气,也不要用力反复深呼吸,只需要平静自然地呼吸,感受胸廓和腹部的变化。不要把观察时的一两次快慢当作健康的判断标准——呼吸的频率、深浅会因为运动、情绪等多种原因而变化。如果在观察或体验过程中感到不适,应立刻停止,并告知老师或家长。同时,如果你在剧烈运动后短时间内呼吸变快,也是身体对氧气需求增加的一种正常反应。
一次安静观察只能帮助我们把“吸气时胸廓变大、呼气时胸廓变小”的模型和身体感觉对应起来。接力跑后呼吸会变得更深、更快,是因为全身活动时对氧气的需要和二氧化碳的排出量都增加了。
空气到达肺泡后,真正的“交接”过程就此开始。肺泡壁非常薄,仅有一层细胞,紧贴着它的毛细血管壁同样十分纤细,这极大地方便了气体的通过。
在肺泡处发生的主要过程包括:
这种气体通过肺泡和血液之间薄壁进行双向交换的过程,被称为肺泡与血液之间的气体交换。这个过程保证了我们身体能够持续获得新鲜氧气,同时有效排出代谢产生的二氧化碳,是呼吸过程中最关键的一步。

这里要分清两种“移动”。空气在呼吸道中进出,是通路中的气体流动;氧气和二氧化碳在肺泡与血液之间交换,是肺泡处的气体交换。前者把空气送到交换地点,后者才把氧气交给血液、把二氧化碳交给将被呼出的空气。
肺泡多、周围毛细血管丰富,能让大量气体同时进行交换。我们不必把肺泡想成一个个装满空气的终点站:它更像接力区,氧气从空气一棒交给血液,二氧化碳则从血液一棒交给空气。
从肺泡进入血液的氧气,随后会随着血液循环到达全身各处的毛细血管。在组织细胞附近,血液中的氧气进入细胞。细胞进行生命活动时会利用氧气参与有机物的分解,释放能量;同时产生二氧化碳。二氧化碳进入血液后,随血液回到肺泡,再被呼出体外。
小川接力跑时,腿部肌肉细胞等正在进行旺盛的生命活动,需要更多氧气,也会产生更多二氧化碳。于是呼吸系统负责与外界交换气体,循环系统负责在肺和全身细胞之间运输气体,细胞则利用获得的氧气完成生命活动。这不是三个系统各做各的事,而是一段连续的接力。
易错辨析:“空气直接进入细胞”不正确。进入细胞的是由血液运输来的氧气,而不是整团空气。另一个常见误解是“呼气只排出没用的空气”。实际上,二氧化碳是细胞生命活动产生的气体,需要经血液带回肺部再排出。
呼吸系统每天都要与外界空气接触,保护它需要落实在日常选择上。教室和居室应保持适当通风;在尘土、烟雾较多的环境中,应尽量减少停留并按场所要求做好防护;运动要根据课程安排和自身情况进行,不拿屏气或过度换气当作“训练”。
更明确的一条底线是:拒绝吸烟,也远离二手烟。烟草烟雾中含有多种有害物质,会损害呼吸系统。青少年不尝试、不接受劝烟,也可以用“我想保护呼吸系统和运动状态”这样清楚、平和的理由拒绝。

保护呼吸系统不能只停留在口号,更需要体现在我们的日常行为中。只有不断选择通风良好的环境,注意减少灰尘和污染的暴露,才能让呼吸系统有一条通畅清洁的通路。与此同时,运动时遵守安全规范、根据自身状况合理锻炼,也是对呼吸系统健康的负责。
另外,积极远离烟草和二手烟,每一次主动拒绝吸烟都在保护我们的呼吸系统不受有害物质伤害。坚持这些细节,就是在守护那条从外界到肺泡、再到全身细胞的珍贵生命通路。
题干:小川跑完接力后吸入空气。请把下列结构按空气经过的顺序排列:肺泡、咽、支气管、鼻(或口)、气管、喉。再说明氧气怎样从肺泡到达腿部肌肉细胞。
先区分“空气在呼吸道中的路线”和“氧气进入血液后的运输路线”。
题干:小琳在模型图上画出“膈顶下降、胸廓容积增大”,并标注“空气排出”。她的标注对吗?请说明理由。
观察膈和胸廓容积的变化,再判断空气进出的方向。
题干:请用箭头写出细胞产生的二氧化碳从组织细胞离开、直到排出体外的主要路线,并在其中标出发生气体交换的部位。
回看小川冲线后的那次深呼吸:胸廓运动使空气抵达肺泡,肺泡把氧气交给血液;血液把氧气运到活动的细胞,又把二氧化碳带回肺部排出。每一次平常的呼吸,背后都是结构、运动、交换和运输共同完成的接力。