الأحياء في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · Grades 1–9
26التنفس
احبس نفَسك وابدأ العدّ. فقبل الدقيقة بكثير يطالب صدرك، بإلحاح متزايد، بأن يتحرك من جديد. تستطيع أن تفوّت وجبة، والنوم يمكن أن ينتظر إلى الليل — أما الهواء فمطلوب الآن، على مدار الساعة، نحو خمس عشرة مرة في الدقيقة. فما هذا الأمر العاجل في نفَس من الهواء؟
26.1 حركتا التنفس
تعريف 26.1 (الشهيق والزفير)
التنفس تناوب لا ينتهي بين حركتين:
- الشهيق (استنشاق): يتسع الصدر فيدخل الهواء من الأنف أو الفم؛
- والزفير (إخراج): يرتخي الصدر فيخرج الهواء راجعًا.
وفي الراحة يتكرر الزوجان نحو مرة في الدقيقة — وأسرع عند الرضّع، وأسرع في الجهد — من غير أن تحتاج قط إلى التفكير في ذلك.
مثال 26.2 (مشاهدة الحركتين)
ضع كفّيك مبسوطتين على أضلاعك: فعند الشهيق يرتفع القفص الصدري ويتسع تحت راحتيك؛ وعند الزفير يهبط راجعًا. وخاصرة قطة نائمة تُظهر الارتفاع والهبوط نفسهما. والحركتان لا تتوقفان — في اليقظة والنوم، من أول صرخة إلى آخر يوم.
26.2 إلى أين يذهب الهواء
تعريف 26.3 (أعضاء التنفس)
يسافر الهواء المستنشَق عبر الأنف (أو الفم)، نازلًا في القصبة الهوائية — وهي الأنبوب الحلقي المتين الذي تحسّه في مقدَّم عنقك — ثم تنقسم إلى فرعين، فرع لكل رئة. والرئتان عضوان إسفنجيان يملآن القفص الصدري (خلف أضلاع التعريف 17.1)، وينتهيان بملايين الجيوب الهوائية الصغيرة، كل واحد ملفوف بأوعية دموية دقيقة.
ملاحظة 26.4 (إسفنجيتان عن قصد)
ملايين الجيوب بدل كيسين بسيطين: إنها حيلة المعي الدقيق من جديد (الملاحظة 25.6). فجدران تلك الجيوب كلها تتجمع في مساحة لقاء هائلة بين الهواء والدم — بقدر نصف ملعب تنس، مطوية في صدرك.
26.3 ما الغاية من التنفس
قضية 26.5 (أخذ الأكسجين وردّ ثاني أكسيد الكربون)
الهواء مزيج من الغازات، والجسم يريد واحدًا منها: الأكسجين. ففي جيوب الرئتين ينتقل أكسجين الهواء الطازج إلى الدم، فيوصّله إلى كل جزء من الجسم؛ وهناك يُستعمل، مع المغذيات، لتحرير الطاقة في القضية 18.1. أما غاز الجسم الفضلة، ثاني أكسيد الكربون، فيقوم برحلة العودة ويُزفر. وهواء الزفير أقل أكسجينًا وأكثر ثاني أكسيد كربون من هواء الشهيق — وذلك الفرق هو غاية التنفس.
برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎
مثال 26.6 (لماذا يقطع الجري أنفاسك)
حين تعدو تحرق رجلاك الطاقة بسرعة — فتحتاجان إلى الأكسجين بسرعة. فيلبّي التنفس: من نحو نفَسًا هادئًا في الدقيقة إلى أو أكثر، عميقة، بينما يسرع القلب (ويحكي الفصل 27 جانبه) ليعجّل التوصيلات. واللهاث بعد السباق هو الجسم يسوّي حسابات أكسجينه.
مثال 26.7 (المرآة المغبَّشة)
انفخ على مرآة باردة: ضباب. فهواء الزفير يعود مغيَّرًا — مدفَّأ، ومرطَّبًا، وأفقر أكسجينًا وأغنى ثاني أكسيد كربون من غير أن يُرى. والمرآة تُظهر الرطوبة؛ أما تبادل الغازات الذي لا تستطيع إظهاره فهو الجزء المهم.
طريقة 26.8 (العناية بالنفَس)
- هوّ الغرف كل يوم — فكثرة المتنفسين في غرفة مغلقة تعني هواءً راكدًا غنيًّا بثاني أكسيد الكربون؛
- وتنفس بأنفك في الهواء البارد أو المغبَّر: فهو يدفّئ ويرطّب ويصفّي؛
- واجرِ واسبح والعب — فالرئتان وعضلات التنفس المتمرنة تقوى وتعمق؛
- وأبعد الدخان عن رئتيك: فهو يوسّخ الجيوب الرقيقة، وهي لا تنظّف نفسها إلا ببطء.
26.4 تمارين
تمرين 26.1 ★
سمِّ حركتي التنفس وماذا يفعل الصدر في كل واحدة.
تمرين 26.2 ★
تتبّع مسار نفَس من الأنف إلى الجيوب الهوائية الصغيرة.
حل
حل التمرين 26.2.
الأنف (أو الفم)، فالقصبة الهوائية، فالفرعان، فالرئتان، وأخيرًا ملايين الجيوب الهوائية الصغيرة الملفوفة بالأوعية الدموية.
تمرين 26.3 ★
كم مرة يتنفس طفل هادئ مستريح في الدقيقة تقريبًا؟ وماذا يحدث لهذا العدد في أثناء العدو، ولماذا؟
حل
حل التمرين 26.3.
نحو مرة في الدقيقة. وفي العدو يرتفع إلى أو أكثر، وأعمق أيضًا — فالعضلات الكادحة تحتاج إلى الأكسجين أسرع، فتحمّله الرئتان أسرع.
تمرين 26.4 ★
أي غاز يأخذه الجسم من الهواء، وأيًّا يردّ؟ وأين يحدث التبادل بالضبط؟
حل
حل التمرين 26.4.
يأخذ الأكسجين ويردّ ثاني أكسيد الكربون. والتبادل يحدث في جيوب الرئتين الهوائية الصغيرة، عبر جدرانها الرقيقة، مع الدم.
تمرين 26.5 ★
بم يختلف هواء الزفير عن هواء الشهيق؟ سمِّ ثلاثة فروق.
حل
حل التمرين 26.5.
هواء الزفير أدفأ وأرطب (وهو ضباب المرآة)، وأفقر أكسجينًا وأغنى ثاني أكسيد كربون.
تمرين 26.6 ★
لماذا بُنيت الرئتان ملايين جيوب صغيرة بدل كيسين بسيطين؟ وأي عضو آخر من أعضاء هذه السنة يستعمل الحيلة نفسها؟
حل
حل التمرين 26.6.
لأن تبادل الهواء والدم يحتاج إلى مساحة: فجدران ملايين الجيوب تتجمع في نصف ملعب تنس من مساحة اللقاء مطوية في الصدر. والمعي الدقيق يلعب الحيلة نفسها بطيّاته لامتصاص المغذيات.
تمرين 26.7 ★
لماذا كان التنفس بالأنف أفضل في يوم شديد البرد أو مغبَّر؟
حل
حل التمرين 26.7.
الأنف يدفّئ الهواء ويرطّبه ويصفّيه في طريقه إلى الداخل — فيبلغ الهواءُ الباردُ الجافُّ المغبَّرُ الرئتين الرقيقتين مهيَّأً.
تمرين 26.8 ★
جرّب: وأنت جالس هادئ، عُدّ أنفاسك دقيقة واحدة. ثم اقفز عشرين قفزة وعُدّ من جديد. اذكر العددين واشرح التغير.
تمرين 26.9 ★★
الوجبات تستطيع أن تنتظر ساعات؛ أما التنفس فلا يستطيع أن ينتظر دقيقة. فعلام يدل هذا في شأن ما يخزنه الجسم من الأكسجين، بالقياس إلى مخزونه من الغذاء؟
حل
حل التمرين 26.9.
على أن الجسم يخزن الغذاء بسخاء (ما يكفي ساعات أو أيامًا) لكنه لا يحتفظ بمخزون من الأكسجين تقريبًا — بالكاد ما يكفي دقيقة. فوجب توصيل الأكسجين باستمرار، نفَسًا بنفَس، ولهذا لا يستطيع التنفس أن يتوقف طويلًا.
تمرين 26.10 ★★
يشعر المرء بأن هواء الصف “خانق” في أواخر الصباح. فما الذي تغير في هوائه وفق القضية 26.5، وبم يوصي الطريقة 26.8؟
حل
حل التمرين 26.10.
خمسة وعشرون متنفسًا ظلوا يأخذون الأكسجين من هواء الغرفة ويردّون ثاني أكسيد الكربون طول الصباح: فصار هواؤها أفقر بالأول وأغنى بالثاني. والوصفة هي القاعدة الأولى: افتح النوافذ وهوّ الغرفة.
تمرين 26.11 ★★★
السلمون المرقط لا رئتين له: بل يجري الماء على غلاصمه الريشية، فيعبر الأكسجين المذاب في الماء إلى دمه هناك. فما العمل الذي تشترك فيه الغلاصم والرئتان؟ ولماذا يختنق السلمون في الهواء والأكسجين فيه وفير؟ (إرشاد: خارج الماء تنهار سطوح الغلاصم الريشية ويلتصق بعضها ببعض.)
حل
حل التمرين 26.11.
كلاهما موضع لقاء الدم والأكسجين: سطوح هائلة رقيقة مبطنة بالدم يعبر عندها الأكسجين إلى الداخل وثاني أكسيد الكربون إلى الخارج — فالغلاصم تأخذ الأكسجين المذاب في الماء، والرئتان تأخذانه من الهواء. وفي الهواء تنهار سطوح غلاصم السلمون الريشية ويلتصق بعضها ببعض: فتنكمش مساحة العبور الكبرى حتى تكاد تنعدم، ولا مساحة عبور يعني لا أكسجين، مهما يكن الهواء حوله غنيًّا.