Oběhová a dechová soustava

Hank: Všichni v živočišné říši potřebují kyslík k tvorbě energie. Kyslík je nutný k životu. Bez kyslíku umíráme. Ale jak jistě víte, vedlejší produkt tohoto procesu, buněčného dýchání, je oxid uhličitý neboli CO2, a nedělá našemu tělu ani trochu dobře. Nejenom že musíme dostávat do těla kyslík, musíme se také zbavovat CO2. A od toho máme dýchací a oběhovou soustavu, abychom dostali kyslík ze vzduchu našimi plícemi, rozvedli ho do všech našich buněk pomocí srdce a tepen, posbírali CO2, které nepotřebujeme, našimi žilami, a zbavili se ho pomocí plic, když vydechujeme. (veselá hudba) Když se řekne dýchací soustava, první co vás zřejmě napadne, jsou plíce. Ale někteří živočichové získávají kyslík bez plic, procesem zvaným prostá difuze, která usnadňuje plynům procházet přes membrány. Například členovci mají malé póry po celém těle, kterými se kyslík dostane do těla, kde je absorbován speciálními dýchacími strukturami. Obojživelníci mohou propouštět kyslík svou kůží, přesto jim pomáhají plíce a žábry dýchat, protože získávat kyslík jen pomocí difuze trvá šíleně dlouho. Tak proč musíme mít tyhle stupidní plíce místo abychom použili prostou difuzi? No pár důvodů by se našlo. Čím větší zvíře, tím více kyslíku potřebuje, a hodně savců je dost velkých, takže musíme aktivně hnát vzduch do našich plic, aby dostatek kyslíku koloval po těle. A savci a ptáci jsou teplokrevní, což znamená, že musí regulovat svou teplotu těla, a to jim bere velmi mnoho kalorií a spalování tolika kalorií vyžaduje moc kyslíku. Navíc aby mohl kyslík projít přes membránu, musí být membrána mokrá. Takže, aby čolek mohl získávat kyslík přes pokožku, musí být jeho pokožka stále vlhká, což není pro čolka velký problém, ale například já bych nechtěl být neustále vlhký. Co vy? Ryby jistě také potřebují kyslík, ale přijímají kyslík, který už byl rozpuštěn ve vodě, skrze své žábry. Jestli jste někdy viděli rybí žábry, budete si pamatovat, že jsou to jen zvrásněné vychlípeniny pokožky. Žábry zachytávají rozpuštěný kyslík a vylučují CO2. Existují i ryby, které mají plíce, třeba dvojdyšní, říkáme jim tak, jelikož dýchají i plícemi. Tyto ryby jsou první, u kterých se vyskytly plíce. Všechna zvířata od plazů výš dýchají plícemi hluboko v těle, prakticky hned za srdcem. Zatímco my komplexnější zvířata nemůžeme používat difuzi, abychom získali kyslík přímo, naše plíce to dokážou. Plíce jsou napěchované membránami rozpouštějícími kyslík. Hlen je udržuje vlhké. "Vlhký hlen" - to by byl ale název kapely! Plíce mají velký povrch, takže mohou přijmout hodně kyslíku naráz. Jen tak od pohledu se to nepozná, ale lidské plíce obsahují 75 metrů čtverečních membrány, která rozpouští kyslík. To je víc než povrch střechy mého domu. Difuze, kterou naše plíce provádějí, je dost jednoduchá. Nosem nebo ústy vdechujeme kyslík. Ten prochází hrtanem, který se pak rozděluje na jícen a průdušnici, která se dál rozděluje na dvě průdušky. Každá z nich pak vede do jedné plíce. Dále se pak ještě zužují do užších trubiček - průdušinek. A ty nakonec skončí v dutinkách - plicních sklípcích. Každý sklípek má tak pětinu milimetru v průměru. Každý jich ale máme zhruba 300 milionů. A tady se teprve dějí kouzla, přátelé! Sklípky jsou malé pytlíčky tenkých vlhkých membrán. Jsou naprosto pokryté drobnými úzkými vlásečnicemi. Kyslík prochází membránou a absorbuje ho krev ve vlásečnicích. Ta pak dále pokračuje oběhovou soustavou. A všechny buňky ve vašem těle jsou pak šťastné a zdravé. Když plicní sklípky kyslík předávají, vlásečnice ho vyměňují za oxid uhličitý, který oběhová soustava sesbírala z těla. Plicní sklípky a vlásečnice si vlastně tady ty dva plyny vymění. Plicní sklípky si vezmou CO2, a vyženou ho průdušinkami, průduškami a průdušnicí ven z těla nosem a/nebo ústy. Takže nádech! Blahopřeji, kyslík se právě dostal do vašeho krevního řečiště. Teď výdech. Úžasné. CO2 právě opustilo premisy. A přitom na to ani nemusíme nijak myslet. Můžete myslet na něco důležitějšího, třeba kolik křupek byste si dokázali naráz nacpat do pusy. Teď si říkáte: "to je super, Hanku, ale jak vlastně plíce fungují? Jak vydechují a vdechují?" Tak to je hodně zralá a dobrá otázka. Plíce fungují jako pumpa. Přitom ale nemají žádný sval, který by je smršťoval nebo rozpínal. Na to máme velkou vrstvu svalů, která sedí přímo pod plícemi a jmenuje se bránice. Na konci výdechu je bránice uvolněná. Představit si můžete takovou klenutou kupoli, která vám tlačí zezdola na plíce, čímž se plicím snižuje objem. Při nádechu se ale naopak stáhne a splácne, čímž umožní plicím, aby se zase zvětšily. Známe z fyziky, že jak objem nádoby roste, tlak uvnitř se snižuje a kapaliny i vzduch vždy jdou od vysokého tlaku k nízkému. Jak se tlak v plicích snižuje, dostává se do nich vzduch. Když se bránice uvolní, tlak v plicích je najednou vyšší než mimo tělo ve vzduchu, a odkysličený vzduch utíká ven. A to je dýchání. No a oběhová soustava také funguje jako pumpa, stejně jako dýchací soustava. Jen nepumpuje vzduch do plic a z plic, ale pumpuje krev do plic a z plic. Oběhová soustava dostává okysličenou krev z plic a roznáší ji po těle tam, kam je třeba. A pak odkysličenou krev přináší zpět do plic. Možná si říkáte: "Počkat, ale co srdce? Není v oběhové soustavě hrozně důležité?" Ale samozřejmě, klídek. Já to hned vysvětlím. Často o srdci mluvíme jako o velkém šéfovi oběhové soustavy. A samozřejmě by to byl dost problém, kdybychom srdce neměli. Každopádně prací srdce je, být jakýmsi motorem pro oběhovou soustavu. Dostávat krev do celého těla a pak také zpátky k plicím, aby se získala okysličená krev a zbavilo se CO2. Výsledkem je, že oběhová soustava savců vlastně vypadá tak trochu jako osmička. Okysličenou krev srdce pumpuje do zbytku těla. A až se zase dostane k srdci, tak se v kratším okruhu dostane k plicím, aby se přidalo kyslíku a ubralo CO2, než půjde zpátky k srdci. A tak dokola a dokola. Srdce má hodně náročnou práci. Naprosto zásadní pro oběhovou soustavu. Plíce jsou ale důležité pro červené krvinky, pošťáky roznášející kyslík a CO2. Způsob, jakým oběhová soustava krev cirkuluje po těle, je dost šikovný. Vzpomínáte si, jak se vzduch posouvá od vysokého k nízkému tlaku? Stejně tak to je s krví. Srdce se svými čtyřmi komorami je pořádně silný sval. A funguje to u něj tak, že v levé komoře je vysoký tlak. Vlastně to, že se zdá, že je srdce nalevo od středu, je tím, že levá komora je tak velikánská a svalnatá. Musí taková být, aby se tam zachoval dost vysoký tlak, aby se odtamtud dostávala okysličená krev. Z levé komory krev proudí do aorty - srdečnice, takové velké trubičky, a pak tepnami a cévami krev cestuje do celého těla. Tepny jsou svalnaté a mají silné stěny, aby v nich mohl být vysoký tlak, když krev putuje tělem. Tepny se rozvětvují do různých míst těla, do tepének. A dále do vlásečnic. Ty zabírají velkou plochu. A přinášejí kyslík všem buňkám, které ho potřebují. Zde se také do krve dostane CO2. A krev putuje dál žilami. Ty dělají opak toho co tepny. Místo toho aby se postupně zmenšovaly, rozvětvovaly dál, tak se naopak menší spojují do větších. A přináší odkysličenou krev do srdce. Největší rozdíl mezi většinou žil a tepen je, že žíly nemají silné stěny, mají je tenší a také mají chlopně, které zabraňují tomu, aby se krev dostala zpátky. To by bylo hodně špatné. Je to důležité, protože tlak v oběhové soustavě se snižuje, dokud krev nevteče do dvou zásadních žil. Tou první je dolní dutá žíla. Ta probíhá zhruba středem těla. Má na starost krev z dolní části našeho těla. Druhá je horní dutá žíla. Ta je nad srdcem a sbírá krev z horní poloviny těla. Společně pak vbíhají do pravé síně srdeční. To je místo v oběhové soustavě, kde je tlak nejnižší. Všechna odkysličená krev je teď zase v srdci. A musí do sebe dostat zase kyslík. Takže teče do pravé srdeční komory a pak do plicní tepny. Tepny vždy krev vedou OD srdce. V tomto případě ale obsahují okysličenou krev. Plicní tepna, jak název napovídá, krev vede do plic. Až se krev dostane do plicních sklípků a dostane se do ní čerstvý kyslík, teče do plicní žíly. Je to žíla, protože vede krev do srdce, i když vede okysličenou krev. Pak tedy dorazí do srdce, do levé srdeční síně a pak do levé komory. A celý koloběh se opakuje znovu a znovu. Takhle to celé funguje. Naše srdce jsou skutečně efektivní a úžasná. Musí být - jsme teplokrevní, což znamená, že si potřebujeme udržovat stálou teplotu těla. Být teplokrevný je super, jsme tak méně ohroženi změnami teplot než chladnokrevní živočichové. Kromě toho také enzymy, které v našich tělech plní různé funkce, fungují pouze v nějakém rozmezí teplot. U lidí je to rozmezí 36 a 37 stupňů Celsia. Na druhou stranu ale musíme pořád jíst, abychom si udrželi vysoký metabolismus a vytvářeli potřebné teplo. A na to potřebujeme spoustu kyslíku. Proto máme tak efektivní čtyřkomorové srdce a ohromné plíce. Studenokrevní mají naopak pomalý metabolismus, nemusí tolik jíst. Třeba hadovi úplně stačí jedna svačinka za měsíc. A protože nemají takový metabolismus, nepotřebují tolik kyslíku a jejich oběhová soustava nemusí být tak efektivní. Pamatujete, jak jsme si říkali o vývoji strunatců? Jedním ze znaků složitosti organismu byl počet částí srdce. Ryby mají jen dvě, jednu srdeční komoru a jednu síň. Krev se okysličuje při průchodu žábrami. Kyslík pak jde krví do celého těla a zpět k srdci, kde zase skrz žábry. Plazi a obojživelníci mají 3 části srdce. Dvě síně a jen jednu komoru. Ne všechna krev je tak okysličena při průchodu tělem. Okysličená krev je tedy pumpována do těla a mísí se s trochou neokysličené krvi. Není to extra efektivní, ale jak jsem říkal, ono to nevadí. Tak už to víte, takhle se kyslík dostane tam, kde je ho třeba. Otázkou je, co pohání bránici? Co pohání srdce? Kde se bere ta energie? Bere se v zažívacím ústrojí! A o tom si povíme příště.