Oddychanie to najważniejszy proces metaboliczny. Większość organizmów zamieszkujących ląd oddycha tlenowo. Z tym typem oddychania związane są dwa procesy: wymiana gazowa i transport gazów. Za wymianę gazową odpowiedzialny jest układ oddechowy (nazywany inaczej układem wymiany gazowej), a transport gazów odbywa się poprzez krew.
Ewolucyjnie pierwszy układ wymiany gazowej wykształcił się u pierścienic, a przyjął postać skrzel zewnętrznych, umieszczonych na odnóżach. Taki rodzaj skrzel funkcjonuje po dziś dzień u dużych skorupiaków i mięczaków. U ryb ich funkcję pełnią przekształcone szpary skrzelowe w gardzieli (silnie ukrwione). W organizmie człowieka pozostałością tej szpary jest kanał słuchowo-gardzielowy (tzw. trąbka Eustachiusza).
Małe zwierzęta (średnicą ciała nie przekraczające 1 mm) a także niektóre większe, ale mające niskie wymagania metaboliczne, przeprowadzają wymianę gazową całą powierzchnią ciała (meduzy, płazińce, koralowce, nicienie...). U niektórych płazów (salamandry bezpłucne) wymiana gazowa także zachodzi całkowicie przez powierzchnię ciała lub jest metodą zaspokajającą duży procent (70%) zapotrzebowania na tlen.
Tlen jest gazem, który przez błony przechodzi wyłącznie w środowisku wodnym lub silnie wilgotnym (takim jak gleba, deszczowe lasy tropikalne i mgliste), dlatego u organizmów lądowych o dużych wymiarach konieczne było przeniesienie organów wymiany gazowej do wnętrza ciała, by zachować warunki niezbędnej wilgotności. Organy takie to na przykład płucotchawki pajęczaków, tchawki owadów, płuca dyfuzyjne mięczaków czy wreszcie płuca wentylacyjne kręgowców. Powierzchnia służąca wymianie gazów musi być nie tylko nawilgocona (np. poprzez rzadki śluz), ale też silnie ukrwiona i pokryta niezrogowaciałym nabłonkiem.
Budowa układu oddechowego u człowieka przedstawia się następująco:
- nozdrza zewnętrzne
- jama nosowa (podzielona na dwie połowy przez przegrodę zbudowaną przez chrząstki i kości; pokryta nabłonkiem migawkowym (z drobnymi rzęskami), który wydziela śluz; w niej znajdują się olfaktoreceptory - receptory zapachowe) - jej zadaniem jest oczyszczanie (rzęski), nawilgacanie (śluz) i ogrzewanie powietrza wdychanego
- wokół jamy nosowej znajdują się zatoki oboczne nosa ("woreczki" wypełnione powietrzem)
- nozdrza wewnętrzne, które przechodzą w
- gardziel - miejsce krzyżowania się dróg oddechowych i pokarmowych
- krtań - w niej znajdują się struny głosowe (jest odpowiedzialna za artykulację dźwięków) i nagłośnia (struktura zamykająca wlot do dróg oddechowych podczas przełykania pokarmu, nie dopuszczając w ten sposób do ich zatkania); ma swój własny, chrzęstny szkielet (9 chrząstek połączonych więzadłami i mięśniami)
- tchawica - także ma swój szkielet chrzęstny (tworzą go chrząstki w kształcie półpierścieni, czemu zawdzięcza dużą sprężystość), pokrywa ją nabłonek wielorzędowy migawkowy, a wyścieła mięśniówka gładka
- tchawica rozdziela się na dwa oskrzela, przechodzące w płuca (lewe - dwupłatowe i prawe - trzypłatowe); oskrzela główne rozgałęziają się, tworząc sieć oskrzeli o mniejszej średnicy, a te przechodzą w zakończone pęcherzykami płucnymi oskrzeliki; w oskrzelach zachodzi kolejny etap oczyszczania, nagrzewania i nawilżania powietrza płynącego do płuc
- płuca - są ostatnią strukturą układu oddechowego; umiejscowione są wewnątrz klatki piersiowej; pokryte są błoną opłucną, której śluzowata powierzchnia zapewnia odpowiednią wilgotność dla procesów wymiany gazowej; dodatkowo, opłucna tworzy tzw. jamę opłucnej, w której panuje niewielkie podciśnienie dla zapewnienia maksymalnego napięcia pęcherzyków płucnych; płuca budują miliony pęcherzyków, co zwiększa powierzchnię wymiany gazowej (u człowieka wynosi ona około 100 metrów kwadratowych!).
Płuca kręgowców muszą stale być wentylowane, co znaczy tyle, że musi być z nich usuwane powietrze z dwutlenkiem węgla, a na jego miejsce wprowadzone powietrze z nową dawką tlenu. U ssaków taka wentylacja możliwa jest dzięki skurczom mięśni międzyżebrowych (podobny proces zachodzi także i gadów i ptaków). U ssaków dodatkową pomoc w przesuwaniu powietrza zapewnia przepona.
Całkowita pojemność płuc człowieka wynosi ok. 4700-5700 ml, w czym zawarta jest także tzw. pojemność zalegająca, której nie można usunąć (a wynosi ona aż 1200 ml).
Wymiana gazowa zachodząca w płucach polega na tym, że tlen zawarty we wdychanym powietrzu przenika z pęcherzyków płucnych do naczyń włosowatych, a z naczyń włosowatych na tej samej drodze wymiany, dwutlenek węgla przenika do pęcherzyków i z wydychanym powietrzem wyrzucany jest poza organizm.
Za ruchy oddechowe odpowiadają ośrodki nerwowe znajdujące się w zamózgowiu. Nad ich prawidłowym działaniem czuwa kora mózgowa. Na to jak często i jak intensywnie oddychamy wpływają różne bodźce (wzrokowe, słuchowe, węchowe i dotykowe) i czynniki (np. pora dnia, stan organizmu: czy śpimy czy nie, stężenie hormonów we krwi, itp.). Jednak są to czynniki drugiego znaczenia, gdyż bezpośrednią przyczyną częstości ruchów oddechowych jest stężenie dwutlenku węgla we krwi.
Układ oddechowy narażony jest na wiele chorób, dlatego ważne jest by stale dbać o niego.
- utrzymywać właściwą higienę osobistą (wentylować pomieszczenia, często zmieniać pościel, unikać kurzu i pyłu)
- ograniczać kontakty z chorymi
- nie palić tytoniu (powoduje to degenerację pęcherzyków płucnych, co zmniejsza powierzchnię wymiany gazowej); długotrwałe palenie tytoniu może powodować zapalenia oskrzeli, rozedmę płuc, stany zapalne, wrzody żołądka, chorobę wieńcową, raka płuc i krtani, u kobiet ciężarnych uszkodzenia płodu
- uprawiać ćwiczenia fizyczne
- oddychać przez nos
