Lo scambio di aria fra l’esterno ed interno si chiama ventilazione polmonare.
La ventilazione polmonare si attua attraverso due processi:
- Uno di tipo meccanico, che allo scopo di far entrare e uscire l’aria;
- Uno di tipo chimico, che consiste in una serie di reazioni tra l’aria e il sangue.
La ventilazione polmonare avviene attraverso gli atti respiratori, che in un adulto sono da 16 a 18 al minuto, in un ragazzo da 20 a 22, in un lattante più di 40.
Con ogni atto respiratorio noi introduciamo circa 400 cc di aria, di cui però soltanto 250 cc raggiungono gli alveoli.
La quantità di aria che raggiunge gli alveoli e chiamata aria alveolare, mentre la parte rimanente viene espulsa con l’aria espirata, il fiato che è formato dall’aria alveolare e dall’aria introdotta che non ha raggiunto gli alveoli.
Inspirazione ed Espirazione
La respirazione è l’insieme degli scambi gassosi ai polmoni e l’ambiente esterno. Ma come entra ed esce l’aria dai polmoni? L’apparato respiratorio è privo di muscolatura; tuttavia, in ogni animale e nell’uomo è facile notare come il torace si alzi e si abbassi con un ritmo abbastanza costante.
Questo movimento è provocato dall’azione dei muscoli intercostali e del diaframma, che fanno dilatare o restringere il volume della cassa toracica nella quale si trovano i polmoni. In questo modo si determina alternativamente l’espansione e il rilassamento dei polmoni stessi con un meccanismo esclusivamente passivo.
Quando il volume aumenta, si crea una depressione all’interno dei polmoni che richiama l’aria dall’esterno; quando diminuisce, l’aria viene espulsa dagli alveoli verso l’esterno.
L’ingresso dell’aria nelle vie respiratorie viene chiamato inspirazione; l’uscita dell’aria nei polmoni viene chiamata espirazione.
Grazie movimenti respiratori che si ripetono ciclicamente l’aria di polmoni viene ricambiata in modo da tenere un’elevata concentrazione di ossigeno. Il ritmo della ventilazione polmonare può essere controllato parzialmente dalla volontà, ma viene regolato soprattutto da centri nervosi sensibili alla concentrazione di anidride carbonica nel sangue. Infatti, durante uno sforzo, il ritmo accelera, poiché il nostro organismo ha bisogno di una maggiore quantità di energia, mentre quando si dorme il respiro è lento. Infatti durante il sonno le cellule consumano meno ossigeno e producono meno anidride carbonica di quando si è invece attivi.
I muscoli intercostali e il diaframma vengono stimolati da un centro nervoso detto centro respiratorio, un gruppo di cellule nervose che si trova in una parte del sistema nervoso, esattamente nel midollo allungato.
Nell’inspirazione, i muscoli intercostali si contraggono il diaframma si abbassa aumentando così il volume della gabbia toracica, mentre la pressione interna diminuisce e quella atmosferica spinge l’aria nei polmoni.
Nell’espirazione i muscoli intercostali si rilassano, il diaframma si innalza facendo così diminuire il volume della gabbia toracica; l’aria viene espulsa all’esterno.
Il processo chimico della respirazione
L’aria espirata contiene meno ossigeno dell’aria inspirata, dal momento che una certa quantità di ossigeno viene trattenuta; nell’aria espirata è presente, inoltre, un po’ di anidride carbonica, in percentuale maggiore che nell’aria inspirata.
L’azoto, invece, non entra a far parte della respirazione. L’aria inspirata contiene il 21% di ossigeno, mentre quella espirata nei contiene i 16%; l’aria inspirata contiene lo 0,03% di anidride carbonica mentre quella espirata il 4%; gli altri componenti passano da 0,97% al 2% e la variazione maggiore si ha nel vapore acqueo, poiché l’aria espirata nei contiene una quantità maggiore.