呼吸系统
呼吸并不简单
一、我们也正吸着西扎呼出的氧气
西扎(古罗马名人)最后的呼吸是一个有名的故事。一摩尔的氧分子(31.9988克)在一个大气压中，其体积为22.4升左右，其中有6.02×1023个氧分子吧，这6.02×1023个又称为阿伏伽德罗数，就是不算其他氧气，所有的物质在一摩尔中应该含有6.02×1023个分子。这个数字是种怎么样的概念呢？当然看是看不到的，若考虑到地球上空气中的所有氧气，以此计算的话，并考虑到人吸一口气，吐一口气的话，这个计算结果将是很有趣。
假如氧气不是作为特殊的消费物质的话，那么在我们每吸入的一次空气中，一定有在古罗马时代被布鲁达斯暗杀的西扎死前最后从肺中呼出的氧气中的一个分子。从这个事例中，可以想象阿伏伽德罗数有多么庞大，同时也能知道一次的呼吸量能有多少，不过若不知道其中有多少氧气的话，也是很难计算。
二、什么叫呼吸？
现在我们已经知道，我们所吸入的氧气，一部分在体内已经变成CO2与水。不过这是在18世纪时才得到确认的事。在我们体内所发生的一切，比如物质燃烧等现象，对此我们一定会有些疑问吧。
1678年左右，英国的米要注意到，在抽出空气的瓶中火焰很快就会消失，他想这可能是因燃烧物要吸取空气中营养的缘故。他又将火与小动物一起放入瓶中，发现随着火熄灭，小动物也会死亡。并且看到小动物总是在有火的时候缓慢死去。他从这个结果推测到火的燃烧与呼吸对空气来说作用相同。
在这方面的研究中，一方面人们观察到有因火而导致周围变热，并且有烟产生。由此，斯塔鲁提出了有关燃烧的重要理论，就是在物质燃烧时，一定有燃素存在。就是说周围的空气有很多孔洞，空气已被燃素化。那么，为什么动物与火一起进入时就死亡呢？他认为动物在呼吸时也会产生燃素，由于从体内出来的燃素已经没有可进入的孔洞，所以导致了死亡。
从根本上击倒这种理论的是拉布阿杰。他在1776年发现了在物质燃烧中起到最重要作用的因素，这就是我们已知的氧气。
1790年，拉布阿杰在所发表的“关于动物的蒸散作用”中指出，动物所吃的食物在消化后产生碳与氢，通过血液送往肺中，在呼吸过程中变成CO2和水。
使这个学说得到进一步发展的是物理学家拉布兰杰，他发现血液在通过肺部时获得氧气，再由动脉向静脉移动时与水或碳结合成Co和水。这个发现大致与现在的观点相同。
三、呼吸急促的原因
当我们屏住呼吸时，逐渐会感到难受，再开始喘气时则呼吸很急促，要过一会才能恢复过来。在运动时，我们的呼吸也同样急促。这是因为在我们的体内有感知空气的感受器，当体内空气不足时，他会将此信息传至大脑。
另外，我们在睡觉时，呼吸是有规则地反复进行。这是由于体内有控制吸气、吐气、再吸气、吐气的指令。那么这个指令是从脑内还是从脊髓或肺，或身体的哪个部位发出去的呢？我们经常看到这种情。况：有人因交通事故颈椎(背上部的7个骨节处)部受伤后，不仅手足都不能活动，而且呼吸也不能进行。这样的人必须依靠人工呼吸器呼吸。这正巧表明了发出呼吸指令的是在颈脊椎的上方，实际上确实是在延髓部。
我们先从空气不足的信息怎样送达到脑部的过程开始说明。当体内缺少氧气或碳量多时，也就是PH值降低时，其感知场所在脑内有一个，在从心脏出来的大动脉与左右的颈动脉上各有一个。
首先要讲一下在血管中的血液气体感受器。在人身上的颈总动脉中，有个分开为颈外动脉颈内动脉的部位。这个部位有个称为颈动脉体的如小米粒大小的器官，另外在大动脉弓的附近，有个称为大动脉体的器官，它们就是血液气体感受器部分。由颈动脉体发出的刺激经过颈动脉窦神经、吞咽神经，到达延髓的呼吸中枢。另外，从大动脉体发出的刺激经过迷走神经，到达延髓的呼吸中枢。
在延髓的呼吸中枢上，有吸气中枢与呼气中枢两种。一般情况下，吸气中枢是有规则地活动，当刺激吸气中枢时，呼吸就会加快。另一方面，呼气中枢仅在有加快呼吸的意图时才活动。也就是说正常时，我们只进行有意识的吸气，而呼气则靠肋骨的压力自然进行。
在大脑中还有能察觉肺的充满度的组织。有个叫赫一布二氏反射。在肺膨胀时它可把肺膨胀的信息传送到吸气中枢，再控制肺的扩张。所以开始吸气时肺膨胀后，这个信息即通过迷走神经传达，控制吸气中枢，吸气被抑制，转变为呼气。
四、到达19200米高度时全身将爆炸
如上所述，血液气体感受器也存在于延髓，这虽只是pH(酸度)的反应，但对CO2的浓度也反应，使呼吸加快。
我们在海里潜水时都要屏住呼吸吧，但对于采珠女来说，她们潜水能在很长一段时间内停止呼吸。一般人也只能停止呼吸3-4分钟，其后感到难受的原因，并不是自身屏气的原因，而是在血液中CO2浓度变高，PH降低，氧气浓度减少的缘故。能忍耐的时间长短当然也有一定特殊的精神原因，当第一次达到最大限度的屏气时间后，再一次屏气时间就能延长一些，若如此练习下去，也可能会说：“快该打破吉尼斯纪录了吧！”氧气的压力(称为分压)会随着高度的增加而降低。未经练习的人登高至3700米的高度时，就会产生神经症状。若乘飞机去西藏或秘鲁的话，高度可达到5540米，那时，人就会感到头痛、兴奋、困乏等。再到6100米以上时就会精神恍惚。让我们用理论值推算一下，我们周围的大气是760毫米汞柱时氧气分压应是其五分之一即150毫米汞柱，肺中的水蒸气饱和时，应该是47毫米左右，CO2是40毫米汞柱左右，在1万米时气压应为187毫米汞柱，此时若呼吸普通空气的话，其氧气分压为(187-40-47)/5-20毫米汞柱，所以在此情况下人不能够生存，若戴上氧气罩的话，可达100毫米汞柱就可以生存。
再进一步来看，若达到13700米的高度时，气压为100毫米汞柱，此时即使戴上氧气面罩，氧气压只能达到40毫米汞柱，生存则非常困难。理论上高度为19200米时，外气压是47毫米汞柱，这与水蒸气压相同，所以体内的水分会沸腾，全身就会爆炸！即使不是在这样极端的条件下，有时在高处也会导致高山病的发生。若急速登上2500米以上高度时，则在24小时内就会出现一些症状，如头痛、过敏症、不眠症、呼吸困难等，若这种情况下再进行急速运动的话，则会得高山肺水肿症。所以，去西藏或安第斯山脉时，开始要避免运动才好。
五、要注意氧中毒
我们经常遇到的是氧气不足，如一氧化碳中毒及氰酸中毒等。此时一氧化碳或氰酸主要影响血红蛋白与细胞色素，使血红蛋白与氧气不能结合。在这种情况下，要使氧的压力增高，使血红蛋白与氧结合后，才能使一氧化碳或氰酸离开血红蛋白，所以对于这种病人常采用高压氧疗法，在一个大容器里，使氧气达到高压。
但是，这并不是说氧对人体无害，有时也会发生氧中毒。比如当我们吸入100%氧气时，就会刺激气管引起咳嗽、咽喉痛。达到一个气压以上时肌肉会痉挛，目眩，昏睡，在4个气压下30分钟以上或6个气压下几分钟时，人便进入昏睡状态。所以，在较高气压的氧气中生活时间长的话，会有生命危险。