人类与动物的呼吸系统

本章也把鱼类与昆虫等其他动物的呼吸系统与人类系统比较，说明气体交换表面的结构如何配合该生物的栖息环境与生活方式。鱼鳃在水中运作；昆虫气管在空气中运作，但完全绕过血液系统。

呼吸的速率与深度并非固定不变。脑中一个称为延髓的控制中枢通过化学感受器监测血液中的二氧化碳浓度，并调节呼吸的速率与深度以维持该浓度稳定，这正是运动时呼吸会明显加快的原因。

由于肺泡、呼吸机制与吸烟的影响都是常见的考题来源，本章为每个概念配上标注图、一道例题以及一系列常见错误，让学生能够检验理解，而非单靠死记硬背。

本章的内容标准

1. 8.1 动物呼吸系统的类型
2. 8.2 呼吸的机制：吸气与呼气
3. 8.3 人类的气体交换
4. 8.4 Health Issues Related to the Human Respiratory System

关键概念

人类呼吸结构

吸入的空气经鼻腔被加温、加湿与过滤，再沿气管下行，气管分为两条支气管，分别通往两侧肺。每条支气管反复分支为更细的细支气管，最终连接数以百万计的微小气囊，肺泡，气体在此与血液交换。

呼吸的机制

吸气时，外肋间肌收缩使胸廓上提，膈同时收缩变平，两者都使胸腔容积增大、内部气压下降，空气因而从压力较高的大气流入。呼气时肌肉动作相反，胸腔缩小并把空气推出。

气体交换

在肺泡处，氧气从浓度较高的肺泡内空气扩散进入周围毛细血管中浓度较低的血液；二氧化碳则朝相反方向扩散，从血液进入肺泡内的空气，因为两种气体都各自顺其浓度梯度移动。

肺泡的适应

每个肺泡壁仅厚一个细胞，缩短了扩散距离；数以百万计的肺泡使两肺获得极大的总表面积；内衬湿润，让气体在穿过薄膜前先溶解；密布的毛细血管网不断把气体带走，维持陡峭的浓度梯度。

动物的呼吸系统

鱼类利用由富含血液的薄鳃丝构成的鳃从水中摄取溶解氧，水流通常与血流方向相反地流过鳃，以维持有利的浓度梯度。昆虫则通过称为气管的分支管道把空气直接送到组织，气管经体表的气门与外界相通。

健康问题

香烟烟雾中的化学物质会麻痹并最终破坏排列在气道内的纤毛，使黏液与被截留的颗粒不再被扫出，导致慢性支气管炎。同样的化学物质可破坏肺泡壁引致肺气肿，减少气体交换的表面积，也可能触发细胞失控分裂而导致肺癌。

呼吸速率的控制

呼吸速率并非固定；它主要由血液中的二氧化碳浓度而非氧气水平控制。化学感受器一旦侦测到二氧化碳升高，便向脑中的延髓发送信号，延髓通过神经冲动作用于肋间肌与膈，加快并加深呼吸，直到浓度恢复正常。

运动对呼吸的影响

运动时肌肉的呼吸作用加快，更快产生二氧化碳，其血液浓度因而更早、更大幅度地上升。延髓侦测到这一变化后加快并加深呼吸，摄入更多氧气并更快排出二氧化碳，以配合活跃肌肉更高的能量需求。

常见的呼吸系统健康问题

除了吸烟引起的支气管炎、肺气肿与肺癌外，哮喘会因发炎与黏液过多而使气道变窄，造成呼吸困难；肺结核则是损害肺组织的细菌感染。空气污染与职业性粉尘即使在非吸烟者身上也可能加剧或引发类似的损害，因此清洁的空气对肺部健康十分重要。

本章如何考查

SPM 生物通过三张试卷评估。试卷一有40道客观题（40分），时长1小时15分钟；试卷二为100分，分 A、B、C 部分，时长2小时30分钟；试卷三是考查科学过程技能的实作卷。本章内容可能出现在其中任何一张，因此课程为试卷一训练记忆、为试卷二训练结构化作答。

常见考法

• 用正确的肌肉名称解释吸气与呼气时胸腔的压力与容积变化。
• 列出全部四项肺泡适应，并把每一项与更快的扩散速率联系起来。
• 比较人类、鱼类与昆虫的气体交换表面，并解释各自为何适合其栖息环境。
• 解释化学感受器侦测到的二氧化碳浓度如何通过延髓控制呼吸速率。
• 把吸烟与特定的呼吸系统疾病联系起来，并说明每种情况下受损的结构。
• 解读呼吸速率或深度相对于运动强度或时间的图表。

常见错误

学习本章

本章的过程

• 吸气与呼气

本章的结构

• 肺泡
• 肺的结构与功能

关键术语

肺泡气体交换气管支气管膈膜

常见问题

来源:SRC-DSKP-EN, SRC-FORMAT