主題6:生物體的恆定性

單元:呼吸與氣體的恆定

一、  生物的呼吸作用
生物細胞需要氧氣來進行呼吸作用,產生能量提供細胞使用,讓細胞能夠表現各種生命現象,是生物體內最重要的代謝作用。完整的呼吸作用即是生物細胞利用氧氣,將養分分解,產生二氧化碳、水及能量的過程。呼吸作用的反應方程式如下:

呼吸作用除了產生能量給細胞利用之外,還會產生二氧化碳的代謝廢物,必須透過呼吸構造將二氧化碳排除,並從空氣中吸取氧氣供細胞使用,而維持氧氣的獲得與二氧化碳的排除,就是呼吸與氣體恆定性的主要任務。

二、  生物的呼吸構造
不同的動物具有不同的呼吸器官,負責氧氣的吸收與二氧化碳的排除,
例如:魚類的鰓、兩生類及蚯蚓可用皮膚協助呼吸、爬蟲類鳥類與哺乳類利用肺臟來進行呼吸等。雖然各呼吸構造外型差異很大,但都具有以下三個共通特性,以利氣體交換:
1)具有分支、絲狀及泡狀的突起,增加氣體交換表面積。
2)構造內部布滿著微血管,有利氣體的擴散。
3)表面潤,有助於氣體的溶解。
單細胞生物直接透過氣體的擴散與外界交換氣體;而植物體則是利用氣孔與皮孔的構造,作為氣體交換的通道。

三、  人體的呼吸系統
人體的呼吸系統由鼻、咽、喉、氣管、支氣管和肺臟所組成,各構造功能介紹如下:(請見下圖)

1)鼻子:
鼻腔中具有鼻毛及黏液,能將空氣中較大的灰塵濾出,讓較乾淨的氣體進入氣管中。

2)氣管:
氣管壁上具有許多纖毛,纖毛朝著向外的方向擺動,能使更微小的雜質隨纖毛擺動而排出。

3)肺臟:
肺臟位於胸腔內,由許多肺泡組成,肺泡上布滿微血管,來進行氣體的交換。
                    
圖片來源:國立編譯館

四、  呼吸運動與氣體的交換
呼吸運動專指「吸氣」與「呼氣」的動作,這些動作會影響胸腔體積的變化,使得肺部因胸腔壓力改變而脹大縮小,完成氣體的交換。

1、吸氣時胸腔的變化:(請見上圖)
吸氣時肋骨上舉,橫膈膜收縮下降,此時密閉的胸腔體積擴大,造成胸腔壓力變小,外界氣體就經鼻、咽、喉、氣管、支氣管而進入肺臟,肺臟也隨著脹大,完成吸氣的動作。

2、呼氣時胸腔的變化:(請見上圖)
呼氣時肋骨下降,橫膈膜舒張而上升,此時密閉的胸腔體積縮小,造成胸腔壓力變大,擠壓肺臟內的氣體往外排出,肺臟也隨著變小,完成呼氣的動作。
吸氣與呼氣運動的比較如下表所示:

3、呼吸運動的調節:
成人的呼吸運動每分鐘約1518次,當劇烈運動時,血液中的二氧化碳會增加,於是刺激腦幹,促使呼吸運動加快,藉以排除過多的二氧化碳。

創用CC標示:
CC