Тело человека: строение и функции

Глава 5 Легкие

Сокращение мышц, а также почти все другие жизненно важные процессы требуют расхода энергии. Источником этой энергии служат химические реакции, которые происходят внутри клеток, и самые важные из них с точки зрения энергии — это реакции, в которых участвует кислород.

Начнем с того, что современные теории происхождения жизни наверняка выдвигают предположение о том, что на нашей планете было мало или не было совсем свободного кислорода, доступного живым организмам. Однако с появлением растительности возник процесс фотосинтеза, при котором используется энергия солнечного излучения для разложения воды на водород и кислород. Водород способствует превращению двуокиси углерода сначала в углеводы, а затем во все остальные органические составляющие живой ткани. Кислород высвобождается в атмосферу, а после того, как зеленые растения размножились и покрыли поверхность Земли, атмосфера медленно наполнилась кислородом.

Тогда по крайней мере миллиард лет атмосфера Земли содержала значительную часть свободного кислорода (сейчас в ней 21 процент кислорода). Клетки свободно существовали на нем все это время, сочетая его с пищей для выработки энергии, в то время как зеленая растительность продолжала использовать солнечную энергию для восстановления кислорода в воздухе. В результате возник точный баланс, который, как мы надеемся, сохранится на неопределенно долгое время.

Конечно, мы считаем кислород в основном компонентом атмосферы, но это частично из-за того, что мы сами — существа наземные, живущие на дне воздушного океана и непосредственно зависимые от содержания кислорода в нем. С точки зрения дыхания мы полагаем, что вода — лишь то, в чем можно утонуть. Однако наибольший отрезок времени существования жизни на нашей планете поверхность Земли была неплодородной, и даже сегодня не более 15 процентов всех живых организмов обитает на Земле. Все живые организмы, не только много сотен миллионов лет назад, но и большая часть живых существ сегодня, обитают в море и не используют кислород непосредственно из атмосферы.

Но морские животные столь же зависимы от кислорода, как и мы. То, что они живут погруженные в воду, означает, что они получают кислород из природных вод Земли способами, к которым они приспособлены, а мы — нет.

Кислород будет растворяться в воде. Литр чистой холодной воды будет содержать приблизительно 5 миллилитров кислорода. В океанической воде, которая не является чистой, но содержит 3,5 процента растворенных твердых веществ, находится больше кислорода, то есть 9 миллилитров кислорода на литр (0,8 процента объема), что во всех океанских просторах достигает цифры 1018 литров кислорода. От этого растворенного кислорода и зависит жизнь в океане. В воде, лишенной растворенного кислорода, рыба утонет так же легко и быстро, как и человек.

Первая проблема, которая стоит перед любым организмом в отношении кислорода, — это получение его из окружающей среды и доставка в клетки. Клеточная оболочка полупроницаемая, то есть пропускает одни вещества и не пропускает другие; она также позволяет одним веществам проходить только в одном направлении, но никак не в другом. Однако она проницаема в любом направлении для очень небольших молекул, которые можно назвать свободно проникающими через микроскопические поры оболочки.

Одной из этих маленьких молекул, обладающих такой привилегией, является молекула кислорода; она свободно диффундирует через оболочку в обоих направлениях, поэтому может показаться, что мы ничего не добились. Несомненно, что, когда молекула кислорода попадает в клетку, другая молекула кислорода, которая находилась внутри, выходит из нее. Это может быть неплохо в случае, если кислород остается кислородом внутри клетки.

Однако любая молекула кислорода, которая диффундирует в клетку, сразу же соединяется с веществами, находящимися внутри ее. Кислород становится частью молекул, неспособных пройти через оболочку, и таким образом попадает в ловушку. Ничто не будет диффундировать наружу, в результате чего кислород совершает путь только в одном направлении: из окружающей среды в клетку.

В общем, как только какое-нибудь вещество передвигается из положения А в положение В и наоборот, общее движение происходит от высокой концентрации к низкой. Разница концентраций — это градиент концентрации и чем он выше, тем быстрее происходит общее движение. Именно в этом случае кислород переходит из окружающей среды, где, если она морская, он составляет до 0,8 процента всего объема, во внутреннюю часть клетки, где его концентрация как свободного молекулярного кислорода фактически равна нулю.

Это все, конечно, хорошо для организмов, которые состоят из одной клетки или относительно небольшого числа клеток, поскольку тогда оболочка каждой клетки имеет окружающую среду с одной стороны, а протоплазму — с другой, и диффузия может зависеть от поддержания адекватного притока кислорода. Когда мы рассматриваем довольно большие организмы, возникают новые проблемы. Чем больше организм, тем большая часть клеток располагается глубоко внутри его структуры и непосредственно не контактирует с окружающей средой слоями других клеток. Опасность кислородного голодания становится более реальной.

Для того чтобы объяснить это по-другому, я процитирую то, что называется «законом обратных квадратов»: если организм увеличивается в размерах, но сохраняет свою форму, его поверхность увеличивается до квадрата его длины, в то время как его объем составит его длину в кубе. Продемонстрируем, что это означает, на самом простом примере: предположим, организм имеет длину 1 сантиметр, площадь поверхности — 1 квадратный сантиметр и объем — 1 кубический сантиметр. Подобный организм длиной 2 сантиметра будет иметь поверхность 2 раза по 2, или 4, квадратных сантиметра, но его объем будет составлять: 2 умножить на 2 и умножить на 2, или 8 кубических сантиметров. Мы можем составить небольшую табличку, чтобы облегчить понимание:

Скорость, с которой кислород будет диффундировать в клетку, зависит от размера поверхности, через которую он должен пройти. Но число клеток, которые должны быть напитаны кислородом, зависит от объема организма. Если квадратный сантиметр поверхности едва может напитать кубический сантиметр объема необходимым кислородом, тогда 49 квадратных сантиметров поверхности едва смогут обеспечить 49 кубических сантиметров объема. Если потребовать, чтобы 49 квадратных сантиметров поверхности обеспечили необходимым кислородом 343 кубических сантиметра объема, то животное, зависимое от выполнения подобных требований, умрет.

Выходом для такого организма будет изменить форму, стать более длинным и более плоским, чтобы на единицу объема приходилось как можно больше поверхности. Но в определенный момент, однако, это вызывает новые проблемы, поскольку длинные и тонкие существа становятся неуклюжими.

Лучшим и более эффективным решением будет приспособить по крайней мере часть тела к задаче обеспечения организма кислородом. Кислород тогда станет поглощаться с большей скоростью, а это, в свою очередь, даст возможность при данной площади поверхности поддерживать гораздо больший объем. Оставшаяся часть внешней поверхности животного тогда может совсем избавиться от задачи собирать кислород и сделаться непроницаемой, она может быть покрыта роговой чешуей, костяным панцирем или твердой раковиной.

Для того чтобы поддерживать высокую скорость поглощения кислорода, проходящего через определенную площадь, также необходимо пропускать через нее поток воды. Там, где вода стоячая, концентрация кислорода в водных слоях рядом с площадью абсорбции снижается по мере того, как кислород выходит из этих слоев в клетке. Это снижает градиент концентрации, и приток кислорода замедляется. Но если водные слои рядом с площадью абсорбции постоянно изменяются, градиент концентрации все время остается высоким.

Так, хордовые воспользовались схемой, при которой вода втекает через рот, а вытекает через щели, расположенные за головой. По пути поток воды, богатой кислородом, проходит через мембраны, представляющие собой множество тонких поверхностей, которые абсорбируют кислород особенно легко. Эти мембраны называются жабрами, а щели, через которые выходит вода, — жаберные щели. Между жаберными щелями находятся скелетные опоры, или жаберные перегородки. У акул жаберные щели отдельные и видны в виде вертикальных трещин слева и справа за головой. У костных рыб имеются жаберные пластинки (покрытия), закрывающие жаберные щели, с отверстием позади.

Довольно рано появились дополнительные средства для поглощения кислорода. Способность держаться на поверхности полезна любым живым существам, живущим в морских глубинах. Если рыба тяжелее воды, ее тянет ко дну, и приходится непрерывно и отчаянно прилагать усилия, чтобы не утонуть. Будь рыба легче воды, она поднималась бы к поверхности, и ей пришлось бы прилагать усилия столь же отчаянные и непрерывные, чтобы не взлететь. Наиболее целесообразно было бы, если бы нашлась возможность для рыбы регулировать собственный удельный вес. В этом случае она могла бы опускаться в глубину, подниматься на поверхность или оставаться в одном положении с минимальным мышечным усилием.

Решением этой проблемы стал внутренний воздушный, или плавательный, пузырь. С увеличением объема газа внутри пузыря общий удельный вес рыбы уменьшается, в то время как при снижении объема газа ее общий удельный вес возрастает. Плавательный пузырь соединяется с горлом, поэтому простейший путь регулирования подачи газа состоит в том, что рыба высовывается из воды, открывает рот и глотает немного воздуха или, наоборот, его выдыхает.

Но это выдвигает еще одну интересную возможность. Плавательный пузырь покрыт влажной оболочкой, и некоторое количество кислорода из проглатываемого воздуха будет растворяться под действием влаги. Такой растворенный кислород неминуемо диффундирует в клетки, с которыми контактирует, и вы получаете то, что можно назвать легкими. Это может быть чрезвычайно полезно. Если рыба живет в толще воды, которая по тем или иным причинам соленая и содержит мало растворенного кислорода, то любой дополнительный кислород, который она может получить, заглатывая воздух и пропуская его через плавательный пузырь, покажется ей манной небесной. Действительно, есть основание полагать, что костные рыбы впервые появились в пресной воде, которая зачастую оказывалась солоноватой, и что плавательный пузырь в первую очередь использовался как легкие и только во вторую стал служить в качестве регулятора плавучести.

Потом рыбы, которые мигрировали в богатые кислородом океаны, превратили примитивные легкие в чисто плавательный пузырь и не использовали его ни с какой-либо другой целью. По крайней мере, большинство из них. Тем не менее некоторые рыбы, которые продолжали жить в подсоленной воде, сохранили и даже усовершенствовали легкие. Существуют разные виды рыб, дышащих легкими, живущие сегодня в Африке, Австралии и Южной Америке, которые могут обитать в грязной, мутной воде и даже значительное время оставаться живыми в высохшей грязи, перейдя с жабр на легкие.

Около 300 миллионов лет назад определенные виды рыб, дышащих легкими, превратились в амфибии и, по крайней мере во взрослой жизни, совсем отказались от жабр. Легкие амфибий были довольно примитивными по сравнению с теми, что развились позднее у их более продвинутых потомков. Это легко можно увидеть на примере современных амфибий: взрослая лягушка, хотя и дышит легкими, все же впитывает много кислорода непосредственно кожей, что можно считать шагом назад.

Надо ртом у рыбы имеется пара ямок, выстланных клетками, способных определять химический состав воды, в которой рыба плавает. (У нас также есть такой же тип клеток, и мы называем ощущения, которые они вызывают, обонянием.) У некоторых высших рыб ноздри проходят в направлении рта и соединяются с задней его частью. Таким образом, пища, попавшая в рот, может быть попробована и на вкус и на запах, комбинированное ощущение более эффективно, чем только вкус или только запах. Такое положение дел сохранилось у всех четвероногих, включая и нас, и то, что мы считаем вкусом, на самом деле почти полностью запах. Доказательством этого служит состояние, когда от насморка нам закладывает нос так, что мы не чувствуем запаха. Вкус сводится почти на нет, и прием пищи становится делом не слишком приятным.

Как только установилась связь между обонятельными ямками и ртом, появилась возможность дышать с закрытым ртом. В то время как рыба должна непрестанно открывать и закрывать рот, чтобы вода проходила через жабры, лягушка дышит, закрыв широкий рот.

Лягушка использует нижнюю часть рта в качестве насоса. Это место выпячивается вниз и всасывает воздух в легкие через то, что когда-то было обонятельными ямками; и оно снова сжимается, чтобы с силой вытолкнуть воздух наружу. Рептилии и млекопитающие пользуются более эффективным насосным механизмом, потому что у них есть ребра, которые у современных амфибий отсутствуют. Когда межреберные мышцы приподнимают и расширяют грудную клетку, в груди создается разрежение, и воздух устремляется туда извне. Это — вдох. Затем другой набор межреберных мышц сжимает грудную клетку, с силой выдавливая воздух в выдохе. Оба процесса, повторяемые попеременно, составляют процесс дыхания.

У млекопитающих есть еще одно усовершенствование в виде диафрагмы. Когда грудная клетка у них приподнимается, куполообразная диафрагма выравнивается, еще больше увеличивая объем груди и ускоряя приток воздуха. Когда грудная клетка сжимается и опускается, диафрагма выпячивается вверх, помогая выталкивать воздух.

Как и лягушка, мы можем дышать с закрытым ртом, воздух поступает в легкие через выступающий посредине лица нос, точнее, через два отверстия в носу, каждое из этих отверстий — ноздря. Ноздря в действительности является отверстием, как бы «просверленным» в носу, так сказать, «носовой просверленной дырой» — и таково старое значение этого слова. Ноздри по-латыни называются nares.

Будь нос не чем иным, как простым отверстием для подачи воздуха, не было бы нужды усовершенствовать его структуру. Так, у китов, где он ни больше ни меньше, чем отверстие для воздуха, нос имеет единственное отверстие (у некоторых видов — двойное), расположенное на одном уровне с верхней частью головы, где может использоваться для быстрого опустошения и перезаполнения легких. Что касается процесса дыхания, у кита нет времени на ужимки.

Весь смысл состоит в скорости, и носовое отверстие или отверстия китообразных называются театрально — дыхало.

В то же время образ жизни достаточно изменчив, чтобы заставить любой орган выполнять вспомогательную и иногда вызывающую удивление функцию. Нос может утолщаться и раздуваться, как это случилось у свиней, и стать орудием для подрыва корней. Или же он может обзавестись мясистыми наростами, как у некоторых кротов, чтобы превратиться в чуткий орган осязания взамен бесполезных в темном подземелье глаз. Нос может даже в значительной степени удлиниться и стать манипулятором, как у слона, и превратиться в орган, по гибкости и чувствительности уступающий только руке примата.

Человек в этом смысле достиг компромисса. Нос у него прежде всего отверстие для воздуха и не выполняет никаких экзотических функций. Тем не менее он имеет гораздо более сложную структуру, чем простое дыхало кита; для нас дыхание не является делом неотложной важности, как у кита. Наши легкие могут наполняться более медленно, поэтому наши носовые проходы удлинились, сузились и стали более сложными, чтобы воздух мог не только войти через них, но и стать по пути кондиционированным — увлажненным и теплым.

В результате удлинения проходов нос стал заметно выдаваться посередине лица, оказавшись в уязвимом положении — легко может быть разбит и даже сломан. Перегородка, разделяющая ноздри (которая в идеале проходит точно посередине), может быть деформирована, в частности, искривлена. По этой причине одна из двух полостей носа сужается, что может привести к затруднению дыхания.

Наша собственная система кондиционирования воздуха начинается у самого входа в ноздри. Внутренняя поверхность кожи ноздрей у входа покрыта волосками, которые способны отфильтровывать любые грубые частицы, мелких насекомых или другие примеси, увлеченные воздушным потоком. У взрослых мужчин волосы над верхней губой могут служить дополнительной мерой предосторожности, но это не слишком важно, поскольку женщины и дети (не говоря уже о чисто выбритых мужчинах), не имеющие усов, по всей видимости, не страдают от этого.

Глубже в носу располагаются более тонкие устройства. Там воздушный ход принимает горизонтальное направление и проходит в направлении гортани. Вдоль этой горизонтальной части хода пролегают три костяных выступа, почти горизонтальные и параллельные друг другу. Они довольно замысловатой формы и в значительной степени изогнуты, напоминая морские раковины. Это носовые раковины, или просто раковины. Раковины разделяют воздушный ход по обеим сторонам носа на три канала, каждый из которых называется ход (по-латыни meatus). Между верхними носовыми раковинами и основанием черепа имеется углубление, которое содержит специальные клетки, благодаря которым мы ощущаем запахи. Ту же функцию несут обонятельные ямки рыб, глубоко утопленные внутри рыбьего носа.

Воздух, проходя по носовым ходам, постоянно контактирует с их теплыми влажными стенками, нагревается и увлажняется сам. Более того, из-за изогнутой формы раковин воздух вынужден постоянно менять направление. Мелкие частицы, которые смогли миновать волосатую ловушку ноздрей, не способны изменить направление столь же легко, как гораздо более легкие молекулы воздуха, и у каждого выступа частица вынуждена вступать в контакт с оболочкой полости носа.

Эта оболочка всегда липко-влажная, потому что содержит бокаловидные клетки, которые секретируют вязкую жидкость, называемую слизью. По этой причине оболочка носовой полости служит примером слизистой оболочки. Частицы, вступающие в контакт с носовой оболочкой, прилипают к ней, попадая в ловушку. Носовые ходы далее смачиваются жидкостью, просачивающейся из четырех пар полостей в лицевых костях. Они расположены в лобной (лобные пазухи), решетчатой (решетчатый лабиринт), клиновидной и верхнечелюстной (гайморова пазуха) костях и называются пазухами, или синусами (по-латыни так называется полость с единственным отверстием). Пазухи выстланы крошечными ресничками, которые образуют завихрения жидкости, проходящей через узкие отверстия, соединяющие их с носовыми ходами.

У большинства четвероногих млекопитающих пазухи расположены так, что сток происходит вниз. Однако, когда человек обрел вертикальное положение, пазухи несколько запрокинулись вверх и приняли почти горизонтальное положение. Сток оказался неэффективен, особенно когда носовая камера забита во время насморка, поэтому жидкость может скапливаться в пазухах, и тогда давление вызывает мучительную головную боль. Тот, кто испытал приступ гайморита, может быть уверен, что неприятным последствием нашего прямохождения стала не только сила гравитации, которую нам приходится преодолевать.

Слизистая оболочка носовых ходов также содержит ресничные клетки. Реснички постоянно движутся в направлении, противоположном воздушному потоку, и любая частица, которая избежала все ловушки, расставленные для нее, относится назад и вынуждена проходить их заново. Носовые ходы можно освободить от скопившейся слизи с пойманными ею инородными частицами посредством взрывоподобного выдоха воздуха: чиханья.

Это рефлекторное действие вызывается любым раздражением оболочки носа, и его невозможно контролировать сознательно, как вам прекрасно известно, если вы когда-либо пытались избежать чиханья, когда оно было нежелательным. В результате воздух (если, конечно, он загрязнен в разумных пределах) входит в легкие в на удивление чистом состоянии. К несчастью, современный человек использует воздух в качестве свалки отходов, а с этим не справиться даже нашему хорошо приспособленному носу. Несчетные тонны пыли и дыма нависают над каждым большим городом, и легкие городских жителей со временем постепенно чернеют.

Кондиционировать поступающий воздух легче в странах с теплым и влажным климатом. Это может быть одной из причин, по которой у африканских негров широкие ноздри и короткие носы. Жители Европы имеют узкие ноздри и длинные носы, а длинные и узкие носовые ходы повышают эффективность согревания и увлажнения.

Поскольку носовые ходы открыты внешнему миру, они принимают на себя главный удар всех его опасностей, а потому особенно подвержены инфекции. В результате пребывания в сырости или на холоде, поступив от уже зараженного человека, вирус простуды или гриппа может начать размножаться в носовых ходах. Слизистая оболочка реагирует усилением своей защитной функции до такой степени, что не только не помогает, а скорее начинает причинять неприятности. Обильный поток слизи вызывает знакомый всем насморк. Этот поток, сопровождаемый отеком многочисленных небольших кровеносных сосудиков в слизистой оболочке, закладывает ходы, затрудняет дыхание через нос либо делает его невозможным. Прибавьте к этому непрестанное рефлекторное чиханье — и картина бедствия исчерпывающая.

Тот же набор неприятных реакций может возникнуть в ответ не на вирус, а на чужеродный белок, который сам по себе безобиден, но на который у организма повышенная чувствительность. В конце лета и осени, к примеру, пыльца многих растений «висит» в воздухе. Большинство из нас никак не реагирует на это. Частицы пыльцы отфильтровываются, как любые другие частицы, только и всего. Однако для тех, кто страдает сенной лихорадкой, контакт с частицами пыльцы вызывает у дыхательной системы спазм чрезмерной защиты. Это пример аллергической реакции. Точно так же, как в случае простуды, появляются насморк, частое чиханье и закупорка носовых ходов.

Носовые ходы соединяются с пищеварительным каналом сразу за ротовой полостью области, называемой горлом или глоткой. Объединение двух каналов (дыхательного и пищеварительного) в этом месте дает возможность умеренным комфортом дышать через рот. Действительно когда носовые ходы заложены от простуды или от аллергии, остается либо дышать через рот, либо умирать. Тем не менее два эти вида дыхания неравнозначны. Во рту нет приспособлений, необходимых для надлежащей очистки воздуха, и, за исключением тех случаев, когда это диктует необходимость, желательно дышать через нос.

Хотя два этих канала и соединяются в горле, они не остаются в таком положении, а впоследствии разделяются. К несчастью, в процессе этого они пересекаются. То есть дыхательный проход входит в гортань сзади, но ниже горла он располагается впереди пищевода. Такое пересечение предоставляет пище или воздуху возможность пойти по неправильному пути. В случае с воздухом это не представляет серьезной опасности. Во-первых, мало вероятности, что воздух пойдет не туда, — он движется в направлении более низкого давления, то есть в направлении к расширяющимся легким. Но даже если какая-то его часть и попадет в пищевод, в худшем случае он вызовет легкое временное чувство дискомфорта. В случае с пищей дело гораздо серьезнее. Несмотря на существующие меры предосторожности, еда или питье могут попасть в дыхательный ход под действием области низкого давления, точно так же, как и воздух. И если хоть небольшое количество твердого или жидкого вещества попадет в дыхательные проходы, дыхание может быть заблокировано, вызывая удушье.

Против этого, конечно, предприняты специальные меры предосторожности. Отверстие дыхательного прохода располагается позади и ниже языка и называется голосовой щелью. Сразу над голосовой щелью находится хрящевая створка, прилегающая к корню языка и называемая надгортанником. В процессе глотания, когда пища или вода продвигается по горлу, голосовая щель автоматически движется под надгортанником, образуя тугое уплотнение. Только один проход остается открытым, и он занят проглатываемой пищей, которая движется вниз, в направлении желудка, а не легких. Вы сами можете провести такой эксперимент: сделайте глотательное движение, и вы обнаружите, что при этом дышать невозможно.

Надгортанник и диафрагма объединенными усилиями производят звук, знакомый всем нам. Сжимающаяся диафрагма иногда подвержена периодическим спазмам, которые расширяют легочные полости и приводят к сильному напору воздуха. Надгортанник захлопывается над голосовой щелью, чтобы прекратить приток воздуха, и воздух, которому внезапно придали движение и так же внезапно остановленный, производит резкий звук, который мы называем икотой.

Организм не полностью зависит от безукоризненного функционирования надгортанника — дело ведь жизненно важное. Дыхательный проход ниже надгортанника выстлан ресничками, которые загибаются вверх, чтобы воспрепятствовать даже крошечным частичкам, которые могут туда попасть. Кроме того, любой контакт ощутимой частицы твердого вещества или капли жидкости с голосовой щелью вызывает ряд взрывных извержений воздуха, которые непременно «выдуют» ее наружу. Это, конечно же, кашель. Когда по какой-то причине надгортанник вовремя не переходит через голосовую щель, мы давимся, и нас сотрясает удушающий приступ кашля, который наверняка оставил у большинства из нас неприятные воспоминания.

Однако чаще всего мы связываем кашель с какой-то инфекцией. Воспаление в горле, которое часто сопровождает простуду, вынуждает слизистую оболочку этой области выделять слизь в избытке. Ситуация осложняется слизью, поступающей из воспаленных носовых ходов сверху. Спастический кашель, который сопутствует простуде, — это попытка организма избавиться от слизи.

Также не исключена возможность того, что после проглатывания пища и вода могут попадать в носовые ходы наверху. Это будет движение, происходящее вопреки силе тяготения, поэтому эта неприятность менее вероятна. Тем не менее организм предотвращает такую возможность, прижимая тканевую створку к верхнему дыхательному проходу при глотании как раз в тот момент, когда надгортанник закрывает нижний дыхательный проход. Тканевая створка, защищающая верхний дыхательный проход, является продолжением свода ротовой полости, или нёба. Поскольку свод ротовой полости образован костью, это твердое нёбо. Позади твердой части находится мягкий, обращенный назад, выступ — мягкое небо, и именно оно заканчивается охранительной тканевой створкой. Вы можете увидеть эту тканевую створку, если широко откроете рот и посмотрите в зеркало. Она свисает вниз из центра задней части ротовой полости, по виду напоминает виноградину и называется небный язычок. Небный язычок — причина храпа. Поток воздуха, проходящий мимо него, может вызывать его дребезжащую вибрацию. Бодрствуя, мы автоматически держим проход широко открытым, чтобы подобного не произошло, ночью некоторые из нас этого не делают, что окружающие обнаруживают к своему огромному сожалению.

Все, что движется, склонно производить вибрации воздуха, которые мы ощущаем как звук. По этой причине звук может быть атрибутом неживого мира, например когда волны накатывают на берег. Или может быть навязан живым организмам извне, и тогда листья дерева, например, шуршат на ветру. В мире животных тоже огромное разнообразие звуков — от резкого скрипа сверчка до трубного гласа слона.

Звуки имеют и отрицательную сторону. Если звук предвещает чье-то приближение, он может оказаться предупреждением для жертвы, за которой охотятся, поэтому кошка ходит на мягких подушечках лап, чтобы заглушить звук своих шагов. Чаще звук используется в качестве психологического оружия, как сигнальный код или как призыв к спариванию. Принимая во внимание, что живое существо должно отыскать представителя противоположного пола своего вида среди бесчисленного множества существ других видов, все, что увеличит шансы и быстроту нахождения и опознавания себе подобных, полезно.

У млекопитающих часть дыхательного прохода приспособлена для того, чтобы издавать звук. У человека эта специализированная область находится непосредственно под голосовой щелью. Она защищена щитовидным хрящом, который почти окружает ее. Щитовидный хрящ называется так потому, что обладает направленной вниз выемкой вверху его вентральной поверхности, что делает его похожим на греческий щит времен Гомера. Вы легко можете нащупать эту выемку пальцами, если потрогаете переднюю сторону шеи сразу под подбородком. Сразу за щитовидным хрящом находится еще одно жесткое кольцо — перстневидный хрящ.

Вокруг голосовой щели находятся две тканевые складки, называемые голосовыми связками, а пространство между ними называется rima glottidis (что по-латыни означает «гортанная щель»). Голосовые связки прикреплены спереди к середине щитовидного хряща. Сзади каждая связка прикрепляется к одному из двух небольших хрящей, называемых черпаловидные хрящи.

Связки и хрящи вместе составляют голосовую полость, или, пользуясь греческим термином неясного происхождения, гортань.

Небольшие мышцы могут поворачивать черпаловидные хрящи таким образом, что голосовые связки отодвигаются друг от друга, образуя латинскую букву «V» вершиной вперед. При этом rima glottidis достаточно широка, чтобы воздух проходил, не задевая голосовых связок. Однако поворот в противоположном направлении сводит голосовые связки — они параллельно сближаются. Для воздуха остается только узкий проход, и, когда воздушный поток движется мимо голосовых связок, он вызывает их вибрацию. Именно это вы делаете, когда напеваете не открывая рта.

Чем быстрее и чем с большей силой воздух проталкивается мимо связок, тем громче звук. Более того, существует возможность подвергать голосовые связки разной степени напряжению. Чем напряженнее связки, тем выше тон звука. Мы не отдаем себе отчета в том, что напрягаем или расслабляем связки, но именно это делаем, когда поем.

Хотя с помощью тренировки певец может научиться проделывать удивительные манипуляции со своими голосовыми связками в области контролируемых вариаций высоты тона, существует предел, которого он может достичь, поскольку всего лишь напрягает или расслабляет голосовые связки. Короткие связки будут производить более высокие звуки, чем длинные, и именно поэтому мужские голоса в основном ниже женских. В то время как длина rima glottidis у мужчин до 1 дюйма, у женщин она всего около 0,6 дюйма.

Понятно, что у детей голосовые связки еще короче, судя по их высоким голосам и пронзительной резкости детского крика. У мальчиков гортань начинает увеличиваться в размерах в начале подросткового периода, и мальчишеское сопрано превращается в баритон. Эта перемена может произойти быстрее, чем мальчик научится управлять мускульными движениями, связанными с контролем напряженности голосовых связок. Подросток обнаруживает, что наступил возраст, когда его голос ломается, и он говорит, нелепо чередуя баритон с тенором. Это одна из отвратительных неприятностей раннего подросткового возраста. Окончательный размер гортани взрослого человека не обязательно зависит от размера тела. Рослый здоровый атлет может говорить писклявым тенором, а низкий хрупкий мужчина обладать звучным баритоном.

У мужчин гортань имеет угловой выступ на передней стороне шеи, отмечая угол срастания пластинок щитовидного хряща, наиболее заметный у худых. У женщин, гортань которых, во-первых, меньше, а во-вторых, находится под более толстым слоем жира, смягчающим линии тела, такой выступ не очень заметен.

При глотании, по мере того как гортань движется над голосовой щелью, голосовая щель (и гортань, которая ее окружает) приподнимается в ответ. Когда процесс глотания закончен, голосовая щель и гортань снова опускаются. В результате видимый выступ щитовидного хряща совершает явное (и немного смешное) колебательное (вверх-вниз) движение. Такое движение по большей части заметно у мужчин и создает впечатление, что нечто проглатываемое застряло в горле. Это воплотилось в легенде, в которой говорилось, что Адам никак не мог проглотить откушенный кусочек яблока, он застрял у него в горле. С тех пор у всех потомков Адама по мужской линии остался след в форме углового выступа (кадыка) гортани. Эта легенда, совершенно небиблейская и далекая от действительности, упомянута мною здесь только по причине того, что кадык еще обычно называют адамовым яблоком.

Носовые ходы, ротовая полость и грудная клетка вместе образуют резонирующую камеру для звуков, издаваемых голосовыми связками. Одни только голосовые связки создадут относительно несложный и слабый звук, и своей способностью кричать мы обязаны этой самой камере-резонатору. Обезьяны-ревуны имеют такие резонирующие камеры, что их крики слышны за милю и даже более. Более того, резонирующая камера добавляет оттенки обертонам, которые придают голосу тембр. Поскольку нет двоих людей, у которых нос, рот, горло и грудная клетка были бы одинаковой формы, нет двоих людей, которые имели бы совершенно одинаковые голоса. Наши уши обладают способностью различать мельчайшие различия в тембре, и именно поэтому мы сразу же узнаем голоса друзей, любимых, даже когда их искажают телефонные аппараты или когда мы не слышали их довольно давно. Именно поэтому мать быстро отличает громкий плач собственного младенца от криков других малышей по соседству и немедленно реагирует на единственный плач, оставаясь равнодушной к другим.

Человеку повезло — у него необычайно хорошо развитая гортань. (У большинства амфибий и рептилий по сравнению с человеком гортань довольно грубая. У птиц она имеется, но характерное птичье пение осуществляет другой орган — сиринх, или нижняя гортань певчих птиц.) Но не гортань человека имеет решающее значение в развитии человеческой речи, а его способность благодаря развитому мозгу и нервной системе контролировать многочисленные тонкие мышцы, которые изменяют состояние голосовых связок и природу резонирующей камеры.

В частности, рот легко, быстро и деликатно изменяет форму посредством движения губ, языка и щек, чтобы издавать различные звуки. Когда доступ воздуха не прерывается, произносятся различные гласные, а когда воздух с силой проталкивается через узкие отверстия, как при произнесении звуков «ф» или «с», либо поток воздуха временно полностью прерывается при произнесении звуков «п» или «к» — то согласные. Во время быстрого и постоянного изменения формы рта воспроизводится весь спектр сменяющихся звуков в форме достаточно сложной, чтобы выполнять роль коммуникативного кода.

Таким образом, абстрактные мысли могут быть выражены с удивительной ясностью.

Другие животные тоже общаются, и некоторые делают это не только с помощью звуков. (Пчелы обмениваются информацией с помощью танца, другие насекомые могут иметь «призыв к спариванию», который зависит от обоняния.) Тем не менее ни одно живое существо на земле, кроме человека^[10], не может общаться в столь сложной манере. Даже шимпанзе способен научиться говорить всего несколько нечленораздельных искаженных слов. Некоторые птицы могут научиться повторять человеческую речь и даже обзавестись небольшим словарным запасом, но они произносят слова по-другому, скорее «прочирикивают» их, чем выговаривают, и, конечно же, не понимают того, что говорят.

Во взрослом возрасте мы не отдаем себе отчет о чрезвычайно сложных мышечных движениях, связанных с речью, но это лишь по той причине, что привычка стала нашей второй натурой. Те из нас, кто вырастил ребенка, знают, что требуются годы^[11], чтобы научиться говорить членораздельно.

Инфекции горла и носовых ходов изменяют форму резонирующих камер и тем самым — звук голоса, так его огрубляя, что мы говорим хрипло. Когда поражена слизистая оболочка гортани (ларингит), наша речь может превратиться в шепот. (При шепоте голосовые связки не действуют, а работают тканевые складки, иногда называемые «фальшивые голосовые связки», которые располагается сразу над самими голосовыми связками.)

Ниже гортани находится вертикальная трубка длиной около 4,5 дюйма и диаметром 1 дюйм, которая располагается сразу под вентральной поверхностью шеи. Важно, чтобы эта трубка всегда была открыта: если подача воздуха в легкие прервется даже на несколько минут, последует смерть. По этой причине трубка снабжена С-образными кольцами крепких хрящей для придания жесткости ее передней части и боковинам. Таких колец, разделенных волокнистой соединительной тканью, бывает от 16 до 20 штук. Они могут сжиматься под действием мышц, соединяющих открытые концы так, что диаметр трубки при желании может немного меняться.

Если запрокинуть голову, вы можете почувствовать эту трубку, проведя пальцами вниз по фронтальной стороне шеи. Вы также почувствуете рубчики, образованные чередованием хрящей и волокнистой ткани, что придает трубке ощущение шероховатости. Именно поэтому она и названа трахея (что по-гречески означает «грубый, шероховатый»), хотя более наглядное и менее классическое ее название — дыхательное горло.

Несмотря на хрящевое уплотнение, дыхательное горло все-таки можно закрыть силой. Однако для того, чтобы сделать это рукой, требуется значительное усилие, дыхательное горло нужно держать закрытым на протяжении нескольких минут вопреки дикому сопротивлению жертвы, которая от этого должна задохнуться^[12]. Совершить такое убийство не так уж и просто.

Чуть ниже точки, где шея встречается с туловищем, трахея расходится на две ветви, называемые бронхи (что по-гречески означает «дыхательное горло»).

Каждый бронх ведет к отдельному легкому, по пути подразделяется на все более мелкие, тонкие и многочисленные трубочки, вроде ветвей дерева. Это сходство и побудило назвать всю эту структуру «бронхиальным деревом». В более основательных ответвлениях также имеются придающие жесткость хрящевые кольца, но по мере того, как ответвления становятся меньше, хрящи становятся менее выступающими и в конце концов сходят на нет. Когда разрушительное действие простуды или какой-то другой инфекции простирается вплоть до бронхов (бронхит), спазмы кашля бывают особенно мучительны. Бронхит легко может стать хроническим, особенно у курящих.

Несколько меньшие по размеру ответвления бронхиального дерева (бронхиолы) являются источником другого сорта неприятностей. Тонкие ответвления воздушных ходов выстланы круговыми мышцами, которые посредством сжатия или расслабления могут изменять диаметр, способствуя таким образом регуляции воздуховместимости легких. Иногда, в результате инфекции или аллергической реакции на какое-нибудь чужеродное вещество, происходит спазматическое сокращение мелких мышц и отек слизистых оболочек бронхиол. Воздушные ходы сужаются, и вместимость легких сокращается. Иногда доходит до удушья, и, хотя приступ астмы (что по-гречески значит «дышать с трудом») редко бывает смертельным, он определенно может отравить радость жизни.

Окружение бронхиального дерева, которое отходит от каждого главного бронха, — это легкие. Они простираются от ключицы до диафрагмы, располагаясь по одному с каждой стороны тела. Вместе они заполняют почти всю грудную полость. Легкие не являются полным зеркальным отражением друг друга. Правое легкое, которое несколько больше левого, частично разделяется на три доли, левое — только на две. Эти доли до определенной степени автономны, и, если одна доля пострадает от серьезного заболевания, другие доли остаются здоровыми. В этом случае подверженную инфекции долю можно удалить, оставив остальные доли нормально функционировать. Удаление доли не будет серьезной помехой дыханию. У многих органов имеется природный запас прочности, когда общая производительность больше, чем это необходимо. В таких случаях даже при утрате некоторой части у органа остается возможность нести нагрузку, достаточную для всех разумных целей.

Максимальная вместимость легкого в среднем около 6500 кубических сантиметров. Однако это не объем легких, а площадь поверхности, которую они представляют. Воздух может абсорбироваться только на поверхности, и количество его где-то в центре легких, которое случайно оказалось вне контакта с поверхностью, абсорбироваться не может. Тот факт, что воздух находится внутри легких, не имеет значения. Он с таким же успехом может находиться хоть в Африке, разницы для абсорбции не будет.

Это действительно представляло бы проблему, будь легкие простой парой шарообразных органов, вмещающих воздух в полую внутреннюю емкость, ограниченную гладкими стенками. В этом случае поверхность легких, соприкасающаяся с воздухом, насчитывала бы почти 2000 квадратных сантиметров. Легкие действительно представляют собой относительно простые мешки у двоякодышащих рыб, амфибий и рептилий, но все они — хладнокровные существа (то есть животные с температурой тела, приблизительно равной температуре окружающей среды). Хладнокровные могут при надлежащих условиях впадать в анабиоз.

Птицы и млекопитающие — теплокровные животные. Температура их тела поддерживается около 40 °C (нормальная температура для человека обычно составляет 36,6 °C, независимо от температуры окружающей среды). Эта необходимость постоянно вырабатывать тепло в ответ на холодный ветер поддерживает химическую лабораторию нашего организма в рабочем состоянии с высокой производительностью. Скорость всех химических реакций возрастает с ростом температуры. Для поддержания высокой скорости работы нашего химического механизма необходимо гораздо больше кислорода, чем требуется поверхности хладнокровного животного такого же веса. По этой причине легкие в форме простого мешка нам не подходят. Двух квадратных футов поверхности нам недостаточно. Для увеличения площади поверхности приходится разделять и разделять внутреннюю часть легких, и именно это и делают бронхи и бронхиолы. Стенки бронхов и главных бронхиол слишком толстые, чтобы поглощать воздух, но по мере того как бронхиолы становятся меньше и тоньше, их стенки тоже становятся тоньше, до тех пор, пока, наконец, в самых мелких бронхиолах не возникнут условия для абсорбции. Эти дыхательные бронхиолы ведут в несколько ходов, каждый из которых заканчивается скоплением воздушных мешочков, похожих на крошечную виноградную гроздь. Воздушные мешочки заканчиваются крошечными воздушными клетками, альвеолами (по-латыни это означает «небольшая полость»).

Вся эта тонкостенная структура, включая дыхательные бронхиолы, ходы (обычно называемые альвеолярные ходы), воздушные мешочки и альвеолы, составляет так называемую функционально-анатомическую единицу. Более образно ее можно назвать листом бронхиального дерева. Стенки альвеол представляют собой клеточные мембраны, и через эти тонкие мембраны может свободно проходить кислород, конечно же в обоих направлениях, но сами ткани организма фактически не содержат свободного кислорода, а воздух в альвеолах содержит его в большом количестве, поэтому поток направлен из легких в сам организм. (Пожалуйста, помните, что, хотя легкие и расположены внутри тела, воздух не проникает в тело. Этот воздух беспрепятственно связывается с воздухом, находящимся вне ваших ноздрей, и его можно считать находящимся внутри вашего тела с таким же успехом, как и воздух в дырке бублика — внутри самого бублика. Только тогда, когда кислород проникает через мембрану альвеол, он входит в организм.)

Поскольку объем легкого полностью подразделяется на функционально-анатомические единицы, легкое никак нельзя считать мешком, оно скорее представляет собой очень сложную губку. Поскольку воздух остается в этой губчатой массе даже после смерти, легкие, извлеченные из убитых животных, плавают в воде — единственные органы, которые не тонут. Поэтому-то мясники и назвали их легкими. Тем не менее легкие взрослого человека весят от 2 до 2,5 фунта.

Установлено, что губчатая масса легких содержит в целом около 600 миллионов альвеол, поглощение кислорода возможно на общей поверхности площадью по меньшей мере 600 квадратных футов. Тогда без увеличения общего объема легких поверхность, подвергающаяся абсорбции, в 300 раз превышает ту поверхность, которую имели бы легкие, будь они простым мешком. Другими словами, площадь поверхности легких, на которой совершается газообмен, в 25 раз превышает общую поверхность кожи тела.

Легкие, как и остальные дыхательные пути, подвержены инфекционным воспалительным процессам. Одним из распространенных заболеваний легких является долевая пневмония. Ее зачастую называют просто пневмония, хотя этот термин в действительности относится к целому семейству легочных воспалений. При долевой пневмонии выделяемая жидкость заполняет зараженную часть легких. Часто поражена бывает только одна доля, отсюда и название, но, когда болезнь захватывает доли обоих легких, возникает так называемая двусторонняя пневмония.

Вторая бактериальная болезнь легких — туберкулез — получила такое название потому, что в очагах заражения образуются воспаленные узелки, называемые туберкулы (что по-латыни означает «небольшая опухоль»). Другое название — чахотка относится к истощению тканей, которое сопутствует этой болезни, и в результате создается впечатление, что все тело чахнет. Рак, который может поразить любую ткань организма, в последние десятилетия все чаще возникает в легких, что, похоже, спровоцировано ростом табакокурения после Второй мировой войны, ведь этот недуг гораздо чаще встречается у заядлых курильщиков, чем у некурящих.

Воздуха в легких недостаточно, чтобы довольно долго поддерживать жизнь. Через несколько минут запас кислорода закончится, и будет необходимо возобновить подачу воздуха. Старый воздух выводится, а новый подается с помощью дыхания. У взрослого человека в состоянии покоя частота дыхания составляет от 14 до 20 вдохов в минуту, в зависимости от габаритов индивидуума. Чем меньше человек, тем больше частота его дыхания, именно поэтому дети дышат гораздо чаще, чем взрослые. (Если уж на то пошло, частота дыхания крысы составляет 60 вдохов в минуту, канарейки — 108. А лошадь делает всего 12 вдохов в минуту.)

Даже за короткий промежуток времени между вдохом и выдохом состав воздуха изменяется в результате процессов, происходящих в легких.

Воздух, который вы вдыхаете, на 21 процент кислород и на 0,03 процента двуокись углерода. Воздух, который вы выдыхаете, на 14 процентов кислород и на 5,6 процента углекислый газ. (Как видите, не весь кислород заменяется углекислым газом. Некоторая часть его связывается, образуя воду, что не принимается в расчет при вычислении состава воздуха. Он обычно подсчитывается на основе «веса в сухом состоянии», когда количество воды вычитается.)

Содержимое легких за один вдох и выдох не обновляется полностью. Фактически при обычных условиях покоя расширение и сжатие легких едва заметно. С каждым спокойным вдохом только 500 кубических сантиметров воздуха входит в легкие, а с каждым спокойным выдохом 500 кубических сантиметров воздуха их покидает. И даже эти цифры несколько преувеличены. При обычном вдохе первый воздух, попадающий в сами легкие, — это тот, который находился в бронхах, гортани и носу, то есть выведенный из легких в процессе предыдущего выдоха, но не вытолкнутый в окружающую среду. Затем, после того как процесс вдыхания завершился, некоторая часть свежего воздуха, который вошел через ноздри, остается в дыхательных ходах, где он бесполезен, и выдыхается снова еще до того, как сможет попасть в легкие. «Мертвая зона», представленная дыхательными ходами между ноздрями и легкими, составляет до 150 кубических сантиметров, поэтому свежий воздух, который действительно входит в легкие с каждым вдохом, может составлять не более 350 кубических сантиметров. Это только 1/18 общей вместимости легких и называется дыхательный объем.

Частичной замены воздуха внутри легких (альвеолярного воздуха) посредством нашего нормального поверхностного дыхания вполне достаточно для привычных целей. Мы к тому же способны сделать глубокий вдох, принуждая войти в легкие гораздо больше воздуха, чем попадает туда обычно. После того как 500 кубических сантиметров воздуха попали в легкие при спокойном вдохе, можно всосать 2500 дополнительных кубических сантиметров. С другой стороны, можно приложить усилие и вытолкнуть 700 кубических сантиметров дополнительного воздуха из легких после того, как завершится обычный спокойный выдох. Если постараться и выдохнуть из легких весь воздух, а затем сделать самый глубокий, какой только возможно, вдох, то гораздо более 4000 кубических сантиметров нового воздуха могут попасть в легкие за один вдох и выдох. Это жизненная емкость легких — ЖЕЛ^[13].

Даже приложив максимум усилий, легкие невозможно полностью лишить воздуха. После того как последний пузырек воздуха с усилием выталкивается наружу, там остается около 1200 кубических сантиметров. Это остаточный объем — мера необходимой неэффективности легких, вызванной тем фактом, что эти органы «тупиковые». (В этом отношении птицы приспособлены гораздо лучше, чем млекопитающие, поскольку у первых в некоторых из трубчатых костей и в мышцах имеются воздушные мешки. При дыхании альвеолярный воздух полностью выталкивается из легких и попадает в эти воздушные мешки, таким образом легкие основательно вентилируются. Эта несколько лучшая приспособленность важна для птиц, поскольку полет в воздухе — процесс более энергопоглощающий, чем передвижение по земле.)

Дыхание находится как под сознательным, так и под неосознанным (непроизвольным) контролем. Вы можете, если пожелаете, заставить свои легкие подчиняться вашему желанию — заниматься дыхательной гимнастикой или полностью задержать дыхание на несколько минут. Этот осознанный контроль важен, поскольку дает нам возможность плавать под водой или миновать место, наполненное ядовитыми парами. Менее очевиден тот факт, что мы не можем говорить, если не будем контролировать свое дыхание. (Попробуйте говорить не переводя дыхания и делая время от времени быстрые вдохи между словами. Именно эта задержка дыхания заставляет вас замолчать, чтобы передохнуть после того, как вы говорили слишком быстро и слишком долго. И одно из необходимых требований театральной жизни состоит в том, что актер учится контролировать свое дыхание до такой степени, чтобы быть способным произносить пространные речи или петь длинные арии звучным голосом без необходимости останавливаться, чтобы восстановить дыхание, за исключением тех ненавязчивых пауз, которые не противоречат замыслу постановки.)

Но с дыханием в большей мере связан неосознанный контроль. Когда мы спим или бодрствуем, но думаем о другом, дыхание следует равномерному ритму с частотой и интенсивностью, предназначенными доставлять нам кислород, в котором мы нуждаемся в данный момент.

Этой неосознанной скоростью дыхания управляет концентрация углекислого газа в альвеолах. Если концентрация превышает норму, дыхание учащается и становится глубже. Если концентрация снижается и становится ниже нормального предела, дыхание замедляется и становится поверхностным.

Когда осознанный контроль дыхания доводит человека до критической точки опасности, на сцену вступает неосознанный контроль. Таким образом, если вы намеренно дышите неглубоко или задерживаете дыхание, вам быстро станет не по себе. Рано или поздно вы сдадитесь, и, поскольку позволили двуокиси углерода скопиться в своих легких из-за недостаточной их вентиляции, вам волей-неволей придется пройти период глубокого и быстрого дыхания, которое снизит концентрацию углекислого газа до нормы. Даже если вы примете твердое решение задерживать дыхание до тех пор, пока не потеряете сознание, неосознанный механизм контроля все равно вступит в действие. Детям, которые угрожают покончить жизнь самоубийством, перестав дышать, никогда не удается этого сделать.

Если же вам приходилось стоять на вершине холма, наверняка свежий деревенский воздух производил на вас такое сильное впечатление, что вы начинали делать глубокие вдохи и в конце концов расходовали почти весь альвеолярный углекислый газ. У вас начинала кружиться голова (опьянение кислородом), и приходилось сидеть приходя в себя, фактически приостановив дыхание.

Скорость дыхания изменяется неосознанно и по причинам иным, чем ваше намеренное вмешательство в работу легких. Когда скорость химической активности организма возрастает в результате физической нагрузки — занятий спортом или подъема по лестнице — либо от чрезмерного нервного напряжения, вырабатывается и вливается в легкие больше двуокиси углерода. Дыхание автоматически становится глубоким и быстрым, у вас возникает одышка.

Если, однако, вы пребываете в тишине и в неподвижности (то есть когда факторов, раздражающих ваши органы чувств, немного или они монотонны по своей природе), ваше дыхание становится поверхностным. Это, в свою очередь, включает процесс засыпания. При условиях, когда погружение в сон будет социально неприемлемо, желательно основательно провентилировать легкие; имеющий в этом случае место тип принудительного вдоха называется зевок. К несчастью, в обществе зевок считается скорее признаком сонливости и скуки, чем попыткой нарушить ритм поверхностного дыхания, который приводит к засыпанию, поэтому откровенный зевок так же неприемлем в обществе, как и погружение в сон. В условиях, когда вы не можете ни спать, ни зевать, попытка остаться бодрствующим может стать пыткой.

Легочная ткань эластична и при жизни находится в растянутом состоянии, поэтому ей свойственна нормальная тенденция к сокращению. При рождении легкие младенца конечно же не наполнены воздухом. В момент, когда он делает первый вдох (традиционно стимулированный шлепком по ягодицам в положении ребенка головой вниз), легкие наполняются и расширяются, прижимаясь к ребрам грудной клетки. Этот контакт опосредованный. Легкие окружены оболочкой, называемой плеврой (что по-гречески значит «ребро»), которая прилегает к легким, затем складывается вдвое и прилегает к грудной клетке. Получается двойная оболочка (с жидкостью между двумя слоями), по которой ребра и легкие могут скользить друг относительно друга с незначительный трением. Иногда плевра воспаляется от инфекции (такое состояние называется плеврит), и тогда дыхание становится мучительно болезненным.

Когда грудная клетка приподнимается, диафрагма давит вниз, легкие вынуждены расширяться, даже вопреки своей тенденции к сокращению. Альтернативой двухслойной плевре могло бы быть разделение их с помощью вакуума, но подобная ситуация невообразима. (Если у вас есть присоска типа той, что находятся на концах игрушечных детских стрел, попытайтесь приставить ее к влажному кафелю стены ванной и затем оторвать, не прибегая к скольжению или отслаиванию. Сделать вам это будет нелегко, — значит, большая сила требуется и для того, чтобы отделить легкие от ребер при обычных обстоятельствах.)

Во время дыхания природная эластичность легочной ткани полезна, и для выдоха требуется меньшее мышечное усилие, чем для вдоха. Если бы воздух действительно мог попасть между ребрами и легкими, то эластичность легочной ткани обернулась бы большой опасностью. Рана в груди позволяет воздуху войти и нарушить вакуум, так что легкое сразу же спадается. Если рану закрыть, легкое будет медленно расширяться снова, поскольку воздух между легким и ребрами абсорбируется организмом.

Хирурги иногда намеренно используют такой эффект. Когда возникает необходимость дать легкому восстановиться после какой-либо болезни или хирургической операции в условиях, когда оно не будет постоянно раздражаться движениями, между легким и ребрами можно ввести воздух так, что одно легкое (конечно же не оба) спадется на некоторое время. К счастью, человеческий организм может продолжать вполне нормально существовать всего с одним действующим легким.

Движения при дыхании, к счастью, столь просты, что могут быть инициированы извне, даже когда собственный дыхательный механизм организма полностью выходит из строя. Это так называемое искусственное дыхание, приемов которого существует несколько. При некоторых легкие пострадавшего сжимаются под непосредственным давлением силы, а затем им дают расслабиться, снова и снова повторяя процедуру с периодичностью 10 или 12 раз в минуту. Воздух можно вдувать в легкие пострадавшего изо рта в рот. Последнее действие, когда его необходимо поддерживать продолжительный период времени, может имитировать механический аппарат искусственного дыхания.