Ca să poată prelua aerul din atmosferă și să procure organismului oxigenul, ca să poată elimina din organism bioxidul de carbon în exces, rezultat din arderi, ca să poată să regleze centrul respirator din creier, în sfârșit, ca să poată echilibra presiunea atmosferică cu cea internă, aparatul respirator și-a dezvoltat câteva organe și sub aparate, din care fiecare are funcții deosebite, contribuind însă toate la complexul de fenomene mecanice, ventilatorii, chimice și fizice care constituie respirația.
Astfel, aparatul respirator este format din căi aeriene superioare (nasul, faringele și laringele) și căi aeriene inferioare (traheea, bronhiile și alveolele pulmonare).
Primul aparat prin care trece aerul inspirat este nasul, care are un rol foarte important în prepararea“ aerului ce trebuie să ajungă în plămâni încălzit, ușor umezit și lipsit de impurități, indiferent de faptul că în atmosferă aerul poate să fie foarte rece sau foarte cald, uscat sau foarte umed, plin de impurități sau microbi. Cavitățile nasului sunt căptușite cu o membrană (mucoasă) bogată în vase de sânge, care joacă rolul unui radiator. În drumul de la nări până la amigdale aerul poate să se încălzească cu aproape 30°. Numeroase glande mucoase, comunicarea cavităților nazale cu ochii (lacrimile se scurg în nas; când plânge, omul trebuie să-și sufle nasul), precum și alte mecanisme asigură permanenta umezire a aerului. Astfel încălzit și saturat cu vapori de apă, aerul este adus la temperatura și umiditatea necesare unei bune funcționări a întregului aparat respirator. Nasul joacă și rol de filtru eficace; perii dispuși la întrarea nărilor, firișoarelor fine de pe suprafața mucoasei, precum și mucusul secretat rețin particulele de praf și microbii, purificând aerul inspirat.
Mucoasa tuturor căilor aeriene până la alveole este acoperită cu cili, niște firișoare fine, dispuse ca un covor, care sunt animate de o mișcare vibratilă continuă de la interior spre exterior, în ritm de 12 mișcări pe secundă, aidoma unui lan de grâu bătut de vint.
Covorul de cili deplasează lama subțire de mucus care îl acoperă și care ,, fixează“ corpurile străine fine (pulberi, praf, microbi, secreții patologice), eliminând-o cu o forță de neînchipuit: 1 cm de cili vibratili ridică în fiecare minut 6 grame cu 1 mm, putând să urnească chiar o greutate de 360 grame.
Este de la sine înțeles cât de importante sunt aceste sisteme de purificare“, dacă ne gândim că omul inspiră în fiecare minut câteva milioane de particule de praf. Numai briza de zi care bate dinspre mare spre uscat este lipsită de praf. În schimb, chiar pe crestele munților pătrund la fiecare inspirație 10 000 de particule, iar în aerul din oraș numărul acestora ajunge la 5 miliarde, ceea ce face ca un locuitor din mediul urban să introducă în aparatul său respirator, în cursul vieții, aproximativ 50 kg de praf (echivalentul unui sac cu ciment), cantitate care este până la de zece ori mai mare în profesiunile în care inhalarea pulberilor este mult mai accentuată (mineri, măturători, cioplitori în piatră, fochiști, muncitori la sablaj sau cu ciment).
O dată cu praful pătrund în nas și microbi. Firișoarele și mucusul (care este antiseptic) rețin și omoară microbii; nasul este astfel prima și cea mai eficace barieră naturală împotriva infecțiilor, filtrând și sterilizând considerabil aerul care trebuie să ajungă în plămâni. Nasul reglează reflex reacția aparatului respirator fată de aerul atmosferic. Se desprinde -în concluzie – cât este de importantă inspirarea aerului „pe nas“ și nu pe gură, unde lipsesc aparatele de încălzire, de umezire și de purificare a aerului.
Din nas aerul trece prin faringe, aflat în regiunea în care calea respiratorie se desparte de cea digestivă, acolo unde cavitatea nazală comunică cu cavitatea bucală. Între faringe și trahee, la capătul superior al acesteia se află un aparat format din cartilaje, oscioare și mușchi, laringele, care se astupă cu un căpăcel, când înghițim și se deschide când respirăm. Prevăzut cu corzi fine, dispuse în calea curentului aerian, laringele s-a adaptat și s-a specializat, fiind organul vocii, emițând prin vibrația corzilor sunetele care caracterizează vocea umană.
Sub laringe se află un tub lung de 15 cm, format din inele cartilaginoase, denumit trahee. La partea inferioară, cam în dreptul inimii, traheea se bifurcă în cele două bronhii principale, care la rândul lor se ramifică aidoma unui arbore în aproape 25 de milioane de rămurele din ce în ce mai înguste, până la un diametru de jumătate de milimetru. Toate aceste canale și canalicule sunt căptușite cu o membrană fină, mucoasa, care cuprinde în grosimea ei glande ce secretă mucus și care este acoperită cu cilii care au fost menționați, iar peretele canalelor conține fibre musculare, ce permit să se mărească sau să se micșoreze calibrul acestor conducte.
Contracția spastică de mai scurtă sau de mai lungă durată a acestor fibre musculare, provocată de o hipersensibilitate a acestora, determină o închidere temporară totală sau parțială a căilor de conducere a aerului, fiind una din cauzele declanșării unei crize de astm bronşic.
Ca perii unei pensule, fiecare rămurică se ramifică în 15-20 de ramuri, ce se termină în niște cămăruțe, alveolele pulmonare, care prin așezarea lor au aspectul unor numeroase boabe de struguri pe un ciorchine. Canalele aeriene, din ce în ce mai fine și mai înguste (bronhii, bronhiole) și alveolele formează țesătura fină a plămânului, un organ ca un burete, așezat în cavitatea toracică și având un schelet de fibre elastice, plin cu aer și vase de sânge. Privind o conopidă ne putem imagina structura plămânului, cu ramurile de bifurcare și alveolele în număr de aproximativ 400 de milioane de bobite nu mai mari decât o gămălie de ac.
În pereții alveolelelor se găsesc vase capilare de sânge. Se înțelege că dilatarea accentuată a acestor cămăruțe și a canalelor care se deschid în ele (eforturi sportive prelungite, suflători în sticlă sau instrumente muzicale, tuse violentă prelungită) poate să provoace ruperea pereților alveolelor, confluarea acestora și constituirea unor cămăruțe mari, unor bule, unui emfizem, stare patologică în care plămânul este umflat, hiperdestins.
Plămânul drept (format din trei lobi) și plămânul sting (format din doi lobi) sunt înveliți de o dublă foită subțire, pleura. În mod normal aceste foite sunt aderente, una învelind plămânul, cealaltă căptușind fața internă a toracelui; ele fac ca plămânii să fie solidari în mișcări cu toracele și diafragmul.
Prin dilatarea toracelui (operație pe care o fac mușchii inspiratori și contracția diafragmului care coboară), plămânii se umflă ca niște foale și aerul atmosferic pătrunde în alveolele destinsa (inspirația), iar prin îngustarea toracelui și ridicarea boltei diafragmului, aerul este dat afară din plămâni (expirația).
O dată cu căile aeriene se ramifică si arterele pulmonare (care aduc de la inimă la plămâni sângele încărcat cu bioxid de carbon) și venele pulmonare (care duce de la plămâni spre inimă sângele încărcat cu oxigen). Și vasele de sânge se despart în milioane de rămurele; împreună cu ramurile terminale ale arborelui respirator se ramifică în vage capilare sangvine, care îmbracă cele aproape 400 de milioane de alveole, așa incit fiecare spațiu aerian alveolar se află ca într-un coșuleț constituit dintr-o fină împletitură a rețelei vasculare.
Prin pereții alveolelor și vaselor capilare se face schimbul de gaze dintre aerul atmosferic și sânge. Globula roșie din sânge se plimbă în jurul unei alveole timp de o secundă, în care, pe de o parte fixează oxigenul din aerul atmosferic inspirat în alveolă, spre a-1 duce la țesuturi, iar pe de altă parte descarcă bioxidul de carbon (rezultat din arderile din organism) în aerul din alveolă, care urmează să fie eliminat prin expirație în atmosferă. Acest schimb într-un sens și în altul este asigurat de cele 400 de milioane de alveole, a căror suprafață desfășurată ce cifrează la 400 metri pătrați într-o inspirație profundă.
Plămânii sunt umpluți de obicei cu 3 litri de aer, la care se mai adaugă 0,5 litri la o inspirație obișnuită, ceea ce face ca în permanență să fie primenită 1/6 din aerul pulmonar. În repaus omul ventilează pe minute 8 litri de aer, la o activitate sedentară 16 litri, în mers 24 litri, la un efort (alergare) 50 litri. Într-o zi ventilează 24 000 litri de aer, volum care variază cu activitatea și tipul constituțional. La un efort mediu pot fi ventilați 3,5 litri de aer într-o inspirație, iar la un efort mare, cu antrenament 5,5 litri. Cele mai mari ventilații sunt atinse de sportivii care fac canotaj. Respirația se adaptează nevoilor de oxigen ale organismului. Ori de câte ori acestea sunt crescute (activitate musculară crescută, efort, febră, unele boli), frecvența respirației crește.
În sistemul nervos central și anume în bulb se află centrul nervos care comandă și reglează mișcările respirației prin nervii ce se distribuie în musculatura toracelui, motorul acestor mișcări. La acest centru vin impulsuri care îl excită sau îl deprimă și de la el pleacă spre mușchii respiratori comenzi pentru accelerarea sau încetinirea mișcărilor respiratorii. Prin voință mișcările respiratorii pot fi accelerate sau încetinite, dar în realitate centrul respirator este excitat de unii factori, printre care cei chimici (0 și CO2) sunt cei mai importanți. Bioxidul de carbon din sânge, într-o anumită concentrație, este excitantul fiziologic al respirației, un adevărat hormon respirator. Introducând numai oxigen în sângele unui animal, mișcările respiratorii încetează, deoarece musculatura toracelui nu mai primește comenzi de la centrul respirator, care este lipsit de CO,, excitantul lui natural.
