Bạn cần thở vì lý do tương tự như việc bạn cần ăn: Thở giúp bạn tạo ra năng lượng cho cơ thể.
Có lẽ bạn đã biết rằng thực phẩm là nhiên liệu cung cấp năng lượng cho cơ thể. Sau khi ăn, thức ăn được chuyển hóa thành các chất dinh dưỡng và đi vào máu.
Từ đây, các chất này được chuyển đến các tế bào. Bên trong tế bào thậm chí còn có những cấu trúc nhỏ hơn gọi là ty thể. Chúng giống như những động cơ cung cấp năng lượng cho toàn bộ cơ thể bạn. Ty thể sử dụng các chất dinh dưỡng từ thực phẩm làm nhiên liệu. Nhưng để biến các chất đó thành năng lượng, chúng cần thêm một thành phần nữa – oxy.
Tôi là một nhà sinh học nghiên cứu về động vật và thực vật. Tất cả các sinh vật sống đều cần oxy, ngoại trừ một số vi khuẩn và một số động vật nhỏ thì không cần. Bạn có thể ngạc nhiên khi biết có nhiều cách để lấy oxy – thở chỉ là một cách trong số đó.
Phổi và niêm mạc phổi
Khi bạn hít vào, phổi của bạn tạm thời giữ lại oxy, cho phép nó đi qua các bề mặt rất mỏng trong phổi vào máu.
Bởi vì bạn cần nhiều oxy nên phổi cần có diện tích bề mặt lớn để thực hiện nhiệm vụ nói trên. Nó đạt được điều này bằng cách có hàng triệu túi khí nhỏ bao quanh bởi các mạch máu gọi là mao mạch.
Nếu bằng cách nào đó toàn bộ bề mặt mao mạch trong phổi người được trải phẳng ra, thì bạn sẽ thu được một diện tích lớn hơn sàn của một lớp học thông thường, khoảng 125 mét vuông.
Làm thế nào để cơ thể nhận đủ oxy?
Nếu thở cũng giống như ăn, tại sao bạn cần thở nhiều hơn ba lần một ngày?
Lý do đầu tiên là không khí trên Trái đất chỉ có 21% oxy – phần còn lại chủ yếu là nitơ. Điều này có nghĩa là bạn cần thở năm 5 để có được lượng oxy tương đương với một phổi đầy khí này.
Ngoài ra, khi bạn thở, chỉ có một lượng oxy nào đó được đưa vào máu. Mặc dù con người và nhiều loài động vật có các protein chuyên biệt để thu giữ và vận chuyển oxy, nhưng vẫn có giới hạn về lượng oxy mà chúng có thể thu trong một lần thở. Do đó, để duy trì mức oxy trong cơ thể đủ cao để cung cấp năng lượng cho tất cả các tế bào, bạn cần liên tục thở.
Tất nhiên, một khi bạn hít vào thì bạn cũng phải thở ra. Khí bạn thở ra được gọi là carbon dioxide. Bạn có thể coi đó như là khí thải từ ty thể, phần còn sót lại sau khi cơ quan này đốt cháy oxy và chất dinh dưỡng để giải phóng năng lượng.
Động và thực vật khác ‘thở’ như thế nào?
Hầu hết các sinh vật sống đều lấy oxy mà không cần phổi.
Nhiều động vật sống dưới nước sử dụng mang, thứ giống như phổi nhưng đặt ở bên ngoài với một loạt các mao mạch nhô ra trong nước. Giống như phổi, các mạch máu nhỏ này cũng lấy oxy từ nước và thải ra carbon dioxide.
Côn trùng lấy oxy thông qua mạng lưới các ống dẫn khí nhỏ ngay dưới da, giống như ống khói của một tòa nhà. Hệ thống này hoạt động vì côn trùng có kích thước nhỏ nên các ống ở đủ gần tế bào để cung cấp oxy. Khi côn trùng lớn cần thêm năng lượng, chúng bơm không khí qua các ống bằng cơ bắp.
Cây có những lỗ nhỏ trên lá gọi là khí khổng. Chúng mở và đóng để không khí lọt vào khi cần. Rễ cây cũng có thể lấy oxy từ đất.
Bạn có thể đã từng nghe nói rằng thực vật trái ngược với con người: Chúng hít vào carbon dioxide và thở ra oxy. Điều đó đúng vì carbon dioxide là thành phần quan trọng trong quá trình quang hợp – quá trình thực vật sử dụng để tạo ra nhiên liệu đường của riêng mình – và oxy là sản phẩm phụ. Nhưng ty thể của thực vật cũng cần oxy để tạo ra năng lượng, giống như ty thể của con người.
Mặc dù hầu hết động vật và thực vật không hít thở như con người nhưng chúng đều có cách để có đủ oxy. Học cách các sinh vật giải quyết cùng một vấn đề theo những cách khác nhau là một trong những điều tôi yêu thích nhất về sinh học.
Bài viết của Christina S. Baer, Phó giáo sư Khoa học Sinh học, Đại học Binghamton, Đại học Bang New York, đăng lần đầu tiên trên The Conversation.
Theo The Conversation
