呼吸系统
hū xī xì tǒng
呼吸系统是把氧气带入体内并排出二氧化碳的器官系统，主要通过肺来完成。
Definition
呼吸系统是让你能够呼吸的一组身体部分：空气经鼻子或口腔进入，沿气管向下，进入肺部，在那里氧气进入血液，二氧化碳则被排出。它由鼻、咽、喉、气管、支气管、细支气管和肺组成，此外还有推动空气进出的膈肌和肋间肌，其功能是进行气体交换，氧气从被称为肺泡的微小气囊扩散进入血液，二氧化碳则沿相反方向扩散，随后被呼出体外。通气过程遵循玻意耳定律：胸腔容积的扩大会使肺内压低于大气压，从而使空气流入。气体通过厚度不足$1\ \mu\text{m}$的肺泡毛细血管膜进行交换，遵循由分压梯度驱动的菲克扩散定律；氧气主要由血红蛋白运输，而$CO_2$则主要以碳酸氢根的形式运输，这一转化由红细胞内的碳酸酐酶完成。通气速率由脑干中枢设定，其调节主要响应血液中的$CO_2$和pH值，而非氧气浓度。
Example
深吸一口气：你的胸腔扩张，空气涌入，几秒钟之内，空气中的氧气就已经进入血液，奔赴你的肌肉和大脑。吸入空气中大约含有$21$百分比的氧气和$0.04$百分比的二氧化碳，呼出的空气中大约含有$16$百分比的氧气和$4$百分比的二氧化碳；人的肺中大约有$3$到$5$亿个肺泡，总表面积约为$70\ \text{m}^2$。肺泡内的氧分压约为$100\ \text{mmHg}$，而静脉血到达时的氧分压约为$40\ \text{mmHg}$，因此氧气会扩散进入血液；而$CO_2$则朝相反方向移动，从约$46\ \text{mmHg}$降到约$40\ \text{mmHg}$。静息状态下，成年人每分钟大约呼吸$6\ \text{L}$空气，剧烈运动时可升高到每分钟$100\ \text{L}$以上。
Key Insight
你呼出的并不只是"用过的空气"，而是实实在在的二氧化碳，这些二氧化碳是你的细胞在从食物中释放能量时产生的。呼吸和细胞呼吸是两码事：呼吸是气体在肺部的进出，而细胞呼吸则是细胞内部利用氧气进行的化学反应。想要呼吸的冲动，来自不断升高、会降低血液pH值的$CO_2$，而不是氧气不足，这也是为什么憋气会在氧气真正耗尽之前就变得难以忍受，也是为什么潜水前过度换气很危险的原因。