Info om  djur   Fråga   Svar   Djurfakta   Artiklar   Källor 

Lunds universitet
Facebook

Hästens näsborrar
 
Fråga en zoofysiolog

Andning: lungor och luftvägar hos människan och andra däggdjur

Hur andas människan och andra däggdjur? Om lungor och lungsäckar. Om mellangärdet och andra andningsmuskler
Snorkla med snabel: om människans och elefanters lungor. Har större djur större lungor?
Varför har vi två näsborrar? Om näsans och luktorganets evolution från fisk till människa
Hur luftvägarna fördelar luft till olika lungdelar. Bronkioler och astma
Andas hundar med nosen eller munnen? Om fördelar och nackdelar med nosandning och munandning
Varför andas hästen alltid genom nosen? Om struphuvud, struplock och gom hos häst och hos människa
Mule eller nos? En språklig fråga
Hur kan giraffen andas med sin långa luftstrupe? Om det döda rummets betydelse
Lungornas evolution från fiskar till människa
Sök i alla svar och i alla djurartiklar
Åter till "Svar på frågor"


Datortomografi av människans lungor

Datortomografisk animation av människans lungor. Överst ser man luftstrupen. På den vänstra animationen ser man lungornas yta och gränserna mellan deras lober. Den vänstra lungan har två lober, den högra tre. På den högra animationen skymtar man luftvägarnas trädliknande förgrening inuti lungorna. Läs mer om lungornas och luftvägarnas uppbyggnad på en annan sida med videor och bild. Courtesy of KieranMaher at the English Wikibooks project, in the public domain.

Hejsan! Jag undrar hur ett däggdjur andas? - Lungor och lungsäckar. Mellangärde och andra andningsmuskler.

Alla däggdjur, inklusive människan, andas in med en sugpump och ut med en tryckpump. Pumpen påminner rätt mycket om en cykelpump. Här följer en beskrivning av hur människan och andra däggdjur andas.

Mellangärdet är en skelettmuskel som ligger som ett valv mellan bukhålan och brösthålan. När mellangärdet kontraheras (dras ihop) minskar välvningen och muskeln rör sig neråt, mot bukhålan. Då ökar brösthålans volym och därmed lungornas volym. När lungvolymen ökar sjunker trycket i lungorna och blir lägre än atmosfärstrycket som råder utanför lungorna. Tryckskillnaden driver luft in i lungorna. Luften sugs in i lungorna, den pressas inte in. Mellangärdet fungerar alltså som kolven i en cykelpump. Texten fortsätter under bilderna.

Mellangärdets funktioner vid inandning och utandning Förklaring: mellangärdet, lungorna och lungsäckarna

Animationen till vänster med förklaringar till höger visar hur mellangärdet, en skelettmuskel, drar ihop sig så att det rör sig nedåt vid inandning. Då utvidgas lungorna, vilket gör att trycket i dem sjunker under atmosfärstrycket så att luft sugs in i dem. Vid utandning i vila återvänder mellangärdet och lungorna till utgångsläget på grund av sin inneboende elasticitet. Bröstkorgens rörelser under andningen är inte utritade. Lungsäckarna är fyllda med vätska och fästa vid lungornas ytor och brösthålans väggar. När lungorna drar i dem, sjunker trycket inuti dem. Men de utvidgas inte, eftersom vätskor inte ändrar sin volym när trycket i dem ändras. Lungorna är således upphängda i brösthålans väggar med hjälp av lungsäcksvätskan. Modified image. Courtesy of Uwe Gille from Wikimedia Commons under this GNU License.

Under inandningen höjer vi också bröstkorgens främre del med hjälp av skelettmuskler som finns mellan revbenen. Eftersom revbenen är något nedåtriktade, kommer då avståndet mellan ryggraden och bröstkorgens framsida att öka. Därmed ökar brösthålans volym och ännu mer luft kan sugas in i lungan. Det kan du lätt konstatera genom att känna på bröstkorgen medan du andas in. Hicka är en krampartad inandning, läs om hicka på en annan sida. Texten fortsätter under faktarutan.

Revbensmusklernas funktioner vid inandning

Hur bröstkorgen höjs vid inandning

För den intresserade beskrivs här utförligare hur muskler mellan revbenen kan bidra till inandningen. Bilden visar hur bröstkorgen höjs vid inandning. Snedställda muskler mellan revbenen dras ihop (röda; delvis utritade). Då glider revbenen mot varandra, vilket leder till att bröstkorgen höjs. Musklerna är nu förkortade. Avståndet mellan ryggraden och bröstbenet har ökat, vilket innebär att brösthålans volym också ökat. Andra revbensmuskler, som lutar åt andra hållet, sänker bröstkorgen vid forcerad utandning så att brösthålans volym minskar. Vid forcerad utandning dras också bukmusklerna ihop och pressar bukhålans inälvor uppåt mot mellangärdet. Mellangärdet pressas då även det uppåt, vilket leder till att brösthålans volym minskar. Courtesy of Cruithne9 from Wikimedia Commons under this CC License.

Utandningen sker i vila helt enkelt genom att alla andningsmusklerna slappnar av. Bröstkorgen och lungorna är elastiska och drar då ihop sig som en luftfylld ballong, varvid luft pressas ut ur lungorna. Hela systemet når sitt viloläge precis efter en normal utandning i vila. När vi forcerar andningen (t.ex. vid löpning eller vid sång) kan vi pressa ut ännu mer luft ur lungorna med hjälp av särskilda utandningsmuskler. Vi drar bland annat in buken med hjälp av bukmusklerna. Då rör sig bukens inälvor upp mot mellangärdet och trycker det uppåt. Det är precis samma princip som gäller, när man trycker på bromspedalen på en bil och bromsarna påverkas via bromsvätskan. Vid forcerad andning andas vi också in mer luft genom att dra ihop inandningsmusklerna med större kraft. Texten fortsätter under bilden.

Lungor hos däggdjur och ödla

Lungor hos ett däggdjur (till vänster) och hos en ödla (till höger). Däggdjurslungorna är trädlikt förgrenade system av luftfyllda rör. De finaste rören slutar blint som lungblåsor, alveoler (infälld förstoring). Ödlornas lungor är i stället indelade i flera kammare. Ödlelungorna liknar ormarnas lunga, men saknar den säck som finns baktill i ormlungan. Läs om hur ödlor andas och om hur ormar andas på en annan sida. Copyright BIOEDNET and BIODIDAC.

Märkligt nog är lungan fäst tätt emot brösthåleväggens insida med hjälp av ett tunt vätskeskikt. Vätskan finns inne i en tillplattad säck, den så kallade lungsäcken. Lungan är elastisk och drar hela tiden i vätskeskiktet. Men eftersom man inte kan utvidga en vätska genom att dra i den, förblir lungan fäst i bröstkorgsväggens insida med hjälp av det mycket tunna vätskeskiktet.

Läs också artikeln "Kan människor andas vatten? Om våra luftvägar och lungor" på en annan sida. 2012, 2017.

Anders Lundquist

Till början på sidan



Elefanten Rajan simmar tillsammans med sin mahout och utnyttjar snabeln som snorkel. Läs mer om detta i texten nedan. Elefanten ligger lågt i vattnet. Det kan ha att göra med att stora däggdjur har proportionellt sett tjockare skelettben än små. Därmed upptar skelettet en större andel av kroppsvikten hos dem, något som ger dem en något högre densitet ("täthet"). Läs mer om skelett hos stora och små djur på en annan sida. From YouTube, courtesy of czarnaz5.

Har elefanter större lungor än människor och har de därför lättare att ta upp syre än människor? - Om elefanternas märkliga lungor.

Elefanter har förstås absolut sett större lungor än människor, men man måste mäta lungstorleken i förhållande till kroppsvikten. Kvoten mellan lungvolym och kroppsvikt har visat sig vara densamma för ett stort antal däggdjur. Det är rimligt att antaga att detta gäller också för elefanter. Det innebär att elefanter relativt sett har lika stora lungor som människan, det vill säga lungorna upptar lika stor andel i procent av kroppsvolymen. Vi antar då att elefanter och människor har ungefär samma densitet, "täthet". Läs på en annan sida om skillnader mellan stora och små djur.

Ett kilo elefant har mycket lägre ämnesomsättning och därmed lägre syrgasbehov än ett kilo människa. Det betyder att elefanten inte behöver andas (ventilera sina lungor) lika mycket som människan. Eftersom lungorna relativt sett är lika stora så leder detta till att elefanten har betydligt lägre andningsfrekvens (antal andetag per minut) än människan. En viss volym lunga transporterar därför mer syrgas hos människan än hos elefanten. Ur den synvinkeln är det människan som har de bästa lungorna. Men lungorna är väl anpassade till ämnesomsättningen hos båda djuren och det är därför meningsfullare att säga att båda djuren har lika bra lungor. Detsamma torde gälla för de flesta däggdjur, stora som små. Texten fortsätter under bilden.

Två elefantkalvar

Två elefantkalvar. Små elefantkalvar kan inte suga upp vatten i snabeln för att dricka. De måste, som andra däggdjur, böja sig ner och dricka direkt med munnen. Courtesy of Bernard Dupont from Wikimedia Commons under this CC License.

Elefanternas lungor har en mycket intressant egenskap. De är inte upphängda i brösthålans väggar med hjälp av vätskan i lungsäckarna, så som beskrevs i svaret på föregående fråga. Elefantlungor är unika genom att de är upphängda i brösthåleväggarna med hjälp av bindväv. Lungsäckarnas hålrum är således främst fyllda av bindvävsceller, inte med lungsäcksvätska. Bindväven är så pass lucker och elastisk att den tillåter lungorna att glida längs med bröstkorgsväggen, när elefanter andas ut och in. Lungsäckarnas väggar är dessutom förstärkta med tät kraftig bindväv. Funktionen med detta är omdiskuterad. En intressant möjlighet är att det är en anpassning till snorkelandning. Elefanterna härstammar kanske från vattenlevande djur som, helt nedsänkta i vattnet, andades genom att sticka upp snabeln över vattenytan. Dagens elefanter kan göra så när de simmar.

För den särskilt intresserade följer här en utförlig beskrivning av elefanternas mycket märkliga lungor och deras problem vid snorkling.

Hos nästan alla däggdjur är trycket inuti de tunna vätskefyllda lungsäckarna utanför lungorna lägre än atmosfärstrycket, beroende på att de elastiska lungorna drar dem inåt. Trycket inuti lungorna är ungefär lika med atmosfärens, något lägre vid inandning och något högre vid utandning. Under vatten påverkas kroppen av ett vattentryck som är högre än atmosfärstrycket. Vattentrycket ökar successivt med djupet och är cirka 2 atmosfärer på 10 meters djup, alltså dubbelt så högt som atmosfärstrycket. Under vatten blir därför trycken i blodcirkulationen, inklusive kapillärerna i lungsäckarnas väggar och i lungorna, mycket högre än normalt och högre ju djupare man befinner sig.

Om man andas med en snorkel är trycket inuti lungorna fortfarande ungefär lika med atmosfärstrycket, eftersom snorkeln är förbunden med atmosfären. Trycket inuti lungsäckarna är fortfarande något lägre än trycket inuti lungorna, eftersom lungorna drar i lungsäckarnas inre väggar. Om snorkeln är alltför lång blir det därför en alltför hög tryckskillnad mellan lungsäcksväggarnas kapillärer och deras omgivning. Då finns det en risk att stora mängder vätska pressas ut ur kapillärerna, så kallat ödem, och att kapillärerna brister, med blödningar som följd. Men detta händer inte hos snabelsnorklande elefanter. Fördelen med bindväven i deras lungsäckar är kanske att trycket i lungsäckarna utanför kapillärerna blir så högt att detta inte sker. Den stela bindväven ger alltså upphov till ett tryck, som motverkar det höga kapillärtrycket.

Ett ännu större problem för en snorklande elefant skulle uppstå, om trycket i lungornas kapillärer vore alltför högt på grund av det höga vattentrycket utanför djuret. Då skulle kapillärerna brista och lungorna fyllas med blod i stället för luft. Två stora vener för syrefattigt blod från kroppen in i brösthålan. Detta blod hamnar via höger förmak i hjärtats högra kammare, för att sedan pumpas ut till lungorna. Men om trycket är högt i vattnet och därmed också i vävnaderna utanför brösthålan, pressas de två venerna ihop, innan de når brösthålan. Då sjunker trycket i dem på grund av ökad resistans ("motstånd") mot blodflöde. Därmed blir höger kammare inte överfylld och trycket normalt i lungkretsloppet, inkusive dess kapillärer. Denna mekanism räddar troligen elefantens lungor vid snorkling.

Summa summarum, om en människas snorkel är alltför lång riskerar hon att drabbas av ödem och blödningar. Men en snabelsnorklande elefant undviker detta. Ett annat snorkelproblem gäller dock för både människor och elefanter. Den så kallade dödvolymen (döda rummet) blir alltför stor, om snorkelns volym är stor. Läs om dödvolymen längre ned på denna sida. 2014, 2018.

Anders Lundquist

Till början på sidan



Huvudet av en gädda (Esox lucius) Den odödlige italienske diktaren Dante Alighieri

Till vänster ses huvudet av en gädda (Esox lucius). Ovanför ögat ses två av gäddans fyra näsborrar. Till höger ses en av världslitteraturens förgrundsgestalter, den italienske diktaren Dante Alighieri (1265-1321), författare till "Den gudomliga komedin" och det italienska språkets fader. I underkanten av hans ädelt böjda näsa ses en av hans två näsborrar. Bilden är målad av den italienske renässansmästaren Sandro Botticelli (1445-1510) nästan 200 år efter Dantes död. Courtesy and copyright of Dirk Godlinski from Wikimedia Commons under this CC License (left), in the public domain (right).

Varför har vi två näsborrar?

Det är en mycket intressant fråga. Man skulle kunna säga att vi har två näsborrar dels för att vi har en högersida och en vänstersida av kroppen, dels för att fiskar för mycket länge sedan blev bättre anpassade till att använda sitt luktsinne, dels för att ett par näsborrar vandrat in i munhålan och blivit inre näsöppningar. Det finns faktiskt släktingar till oss bland ryggradsdjuren som har en näsborre och andra som har fyra näsborrar. Läs artikeln "Varför har vi två näsborrar? Om luktsinne, landliv och inre näsöppningar" som reder ut begreppen. 2001, 2014.

Anders Lundquist

Till början på sidan



Tvärsnitt genom en bronkiol Luftvägarna blir trängre vid astma

Till vänster ses ett mikroskopiskt tvärsnitt genom en bronkiol i lungan. Närmast det luftfyllda hålrummet ses ett mörkviolett cellskikt, epitelet. Utanför epitelet ses en mörkrött cirkulärt skikt av spolformiga glatta muskelceller. När de drar ihop sig stryper de ihop bronkiolen så att hålrummet blir trängre. Överst på bilden ses luftfyllda hålrum avgränsade av mycket tunna cellskikt (epitel). Det är gasutbytande lungblåsor (alveoler). Till höger ses en animation som schematiskt visar hur en bronkiol vid astma kan förträngas helt genom sammandragning av glatt muskulatur (ljusröd) och ansamling av slem (ljusgrönt). From Wikimedia Commons, courtesy of Jpogi in the public domain (left), and the National Institute of Health (modified by 7mike5000) under this CC License (right).

Jag har förstått att den glatta muskulaturen i bronkiolerna aktiveras vid allergiska reaktioner. I hur stor utsräckning används de vid vanlig andning?

Bronkiolerna är yttersta grenarna i de trädlikt förgrenade luftvägarna. De mynnar i de gasutbytande lungblåsorna (alveolerna). Deras väggar innehåller glatt muskulatur.

Utbytet av luft i lungorna (ventilationen) drivs aktivt av skelettmuskler och passivt av andningsapparatens, inklusive lungornas, inneboende elasticitet. Läs mer om ventilation av lungorna ovan på denna sida. Bronkiolernas glatta muskulatur driver alltså inte luftflödet i lungorna. Men de har en annan funktion som förbättrar syrgasutbytet. Deras glatta muskelceller påverkas direkt av koldioxidhalten och syrehalten lokalt i den del av lungorna som de försörjer.

Hög syrehalt och låg koldioxidhalt påverkar bronkiolernas muskelceller så att de drar ihop sig (dock inte lika mycket som vid astma). Då minskar deras diameter. Därmed ökar deras resistans ("motstånd") mot luftflöde. Detta gör att luftflödet till den del av lungan de försörjer minskar. Låg syrehalt och hög koldioxidhalt har motsatt effekt. Muskelcellerna relaxeras, bronkiolernas diameter ökar och deras resistans minskar. Detta gör att luftflödet till den del av lungan de försörjer ökar. Funktionen med dessa reaktioner är fördela andningsluften optimalt, genom att omdirigera (shunta) den mellan olika delar av lungorna. Andningsluften omdirigeras från de lungdelar som får mer syre än de kan ta upp till de lungdelar som får mindre syre än de kan ta upp.

Arteriolerna är de små blodkärl som tömmer sig i kapillärerna. Lungcirkulationens arterioler innehåller glatt muskulatur som reglerar deras diameter. Artiolernas muskulatur påverkas även de av syrehalt och koldioxidhalt. Detta bidrar till att blodflödet till alveolerna fördelas optimalt.

Kall andningsluft och irriterande ämnen i andningsluften utlöser en sammandragning av bronkiolerna. Detta är skyddsreflexer som minskar risken för lungskador. Vid astma försvåras andningen dels av sammandragna bronkioler, dels av slemansamling i luftvägarna. 2019.

Anders Lundquist

Till början på sidan



Buskhund, Speothos venaticus

Detta är ingen hund. Hundar är vargar och tillhör därför arten Canis lupus. Bilden visar den sällsynta sydamerikanska buskhunden, Speothos venaticus. Detta djur liknar en tjock tax med korta öron, men tillhör ett eget släkte bland hunddjuren. Den håller mycket till i vatten och uppges till och med ha simhud mellan tårna. Courtesy of Markus Bonnevier from Encyclopedia of Life under this CC License.

Hej! Andas hundar mest med nosen eller med munnen? Min kompis säger att hundar kan andas med ögonen, stämmer det? - Om fördelar och nackdelar med att andas genom nosen och genom munnen.

Hundar kan faktiskt ibland andas in genom nosen och ut genom munnen! Inga djur andas med ögonen. Hundar andas antingen genom "sniffbulan" på nosen (där näsborrarna sitter) eller genom munnen. När hunden är i vila och inte rör sig så mycket, så andas den genom "sniffbulan". Fördelen med detta är att den sparar på vatten. Utandningsluften innehåller mycket vattenånga. Inuti nosen finns en stor slemhinneyta som kyls vid inandningen. Vid utandningen kommer vattenånga att kondenseras till vatten på den kalla slemhinneytan så att hunden inte andas ut så mycket vattenånga. Du har kanske sett hur vattendroppar kan bildas på en kall fönsterruta eller en kall spegel. Precis så fungerar det i hundens nos. Och det gör det inuti vår näsa också (fast vi har inte någon "sniffbula"). Läs mer om vattensparande nosar på en annan sida.

När hunden rör sig mycket och blir andfådd, så andas den genom munnen. Fördelen med detta är att passagen genom munnen är mycket vidare än den genom nosen. Luften tar sig därför lättare fram genom munnen. Man säger att en vidare passage har lägre resistans. Nackdelen är att hunden förlorar mer vatten. Men när man springer kan det vara bra att mer vatten avdunstar från luftvägarna. Då åtgår värme och man blir svalare. Vi gör förstås likadant som hunden när vi springer: vi andas genom munnen.

När en vilande hund är varm så flämtar den. Mer vatten avdunstar då från luftvägarna och svalkar hunden. Vi svettas i stället och blir svalare när svetten avdunstar. Märkligt nog så brukar en flämtande hund andas in genom nosen och ut genom munnen. Då blir avdunstningen från luftvägarna större och hunden kyls effektivare. Läs mer om flämtning och svettning på en annan sida. 2001, 2016.

Anders Lundquist

Till början på sidan



Hästens näsborrar

Man kan förstå att hästen måste ha vida näsborrar. Den andas nästan alltid genom näsan. Courtesy of Pitke from Wikimedia Commons under this CC License.

Vad är det rent anatomiskt som gör att hästar bara kan andas genom näsan när andra djur, till exempel hunden, kan andas både genom näsan och genom munnen?

Hästar kan i vissa fall andas genom munnen, men andas normalt bara genom näsan, även under fysiskt arbete. Detta har att göra med svalganatomin.

Först lite grand om svalgets anatomi hos människan. Se på nedanstående figur. Gommen är en vägg som avgränsar näshålan från den under denna liggande munhålan. Gommen består av en främre benförstärkt del (hårda gommen) och en bakre del (mjuka gommen) som bara innehåller mjukvävnad, inkluderande gomspenen. Bakom mjuka gommens bakkant bildar svalget en förbindelse mellan å ena sidan de två näshålorna och munhålan och å andra sidan luftstrupen och matstrupen. Luftstrupen mynnar framtill i svalgets botten, matstrupen baktill. Luftstrupens övre del är omgiven av struphuvudet (larynx). I struphuvudet finns mellan stämbanden röstspringan (glottis) som kan stängas vid sväljning. I struphuvudets övre framkant sitter struplocket (epiglottis) som fälls ner över luftstrupens mynning vid sväljning. Därmed hindras födan från att hamna i luftstrupen. Vid sväljning förs också mjuka gommen uppåt och hindrar födan från att nå näshålan. Texten fortsätter under bilden.

Luftvägarnas anatomi hos människan

Schematiskt snitt genom huvudet hos en människa, från näsan till nacken. Man ser munhålans högra vägg och den högra näshålans högra vägg. Väggen mellan de båda näshålorna är borttagen. För förklaring, se ovanstående stycke, där ord på bilden står i fetstil. De tre paren näsmusslor är slemhinneklädda platta benutskott som gör nässlemhinnans yta större. Läs i föregående svar om hur man sparar vatten med hjälp av nässlemhinnan. Bihålorna är luftfyllda håligheter i flera av skallens ben. De har slemhinneklädda väggar och mynnar i näshålorna. Läs om bihålorna på en annan sida. Copyright 1996 Corel Corporation.

Det är märkligt att födans väg från mun till matstrupe korsar luftens väg från näshålan till luftstrupen. Förhållandet är inte särskilt funktionellt och kan leda till problem, i värsta fall dödsfall, genom att föda hamnar i luftstrupen. Risken för detta är större hos människan, eftersom struphuvudet har en lägre placering än hos andra däggdjur. Förklaringen hittar man om man studerar svalgregionens evolutionära historia hos ryggradsdjuren. Evolutionen leder inte alltid till perfekta lösningar.

Orsaken till struphuvudets låga placering hos människan är att huvudet ändrade läge i förhållande till resten av kroppen, när vi övergick till upprätt gång. Detta är inte bara till nackdel. Man tror att det gynnat utvecklingen av talförmågan, eftersom det gör att vi kan uttala fler typer av ljud.

När människor och hästar sväljer leds maten rätt väg på det sätt som beskrivits ovan. När människor inte sväljer så är struplocket öppet, men det är så lågt placerat att luften lätt kan passera från munhåla till luftstrupe. För oss är det till och med lättare att andas genom munnen än genom näsan och vi andas därför genom munnen när vi springer fort. I vila andas vi genom näsan. Fördelarna med detta är att vi sparar på vatten och värme. Läs om dessa mekanismer på en annan sida.

När hästen inte sväljer så är struplocket uppåtriktat och når ovanför mjuka gommens bakre kant. Detta innebär att munhålan är nästan helt stängd baktill. Hästen kan därför i princip bara andas genom näsan. En funktion med detta har ansetts vara att det hindrar föda i munnen från att komma ned i lungorna, om hästen skulle tvingas fly från ett rovdjur medan den betar. Näsandningen skulle också kunna var ett sätt att spara på vatten i en torr miljö. 2008, 2012.

Anders Lundquist

Till början på sidan



Mule eller nos? Kanske låter det som en löjlig fråga, men det är helt på allvar. Har sökt svar med inte hittat något bra än. Vad är skillnaden på mule och nos?

En nos är området kring näsborrarna hos däggdjur. Alla däggdjur kan sägas ha en nos. Kanske också groddjur och kräldjur. Ordet är ju ingen vetenskaplig term och därmed inte strikt definierad.

En mule definieras i många ordböcker som den hårlösa överläpp som finns hos många hovdjur och som hålls fuktig av slemkörtlar. Nötkreatur och hjortdjur har mular. Definitionen ger dock problem. Även hästar sägs ha en mule, men deras överläpp är täckt av korta hår och torr. Och det fuktiga, hårlösa området hos andra hovdjur inkluderar ju ofta näsborrarna. Själv skulle jag vilja definiera mulen som en slags nos som finns hos många hovdjur. Så definieras mule också i Svenska akademins ordlista. 2001.

Anders Lundquist

Till början på sidan



Giraffens långa hals används inte bara när den betar i träden. Hanarna använder huvudet som klubba när de slåss för att avgöra vem som står högst i rangskalan. Det lär ha hänt att en hane vunnit på knock-out. From YouTube, courtesy of Jamezation.

Jag arbetar som anestesisjuksköterska och har sedan studierna funderat på giraffens anatomi, när det gäller luftvägar. Hur stor dödvolym (ej syresatt luft i andningsapparaten) har giraffen? Hur stor tidalvolym har giraffen? Är det möjligt att intubera och söva en giraff? Vore tacksam för svar.

Först några definitioner. Tidalvolymen är den volym luft som andas in vid ett andetag. Dödvolymen, döda rummet eller "dead space" (egentligen den anatomiska dödvolymen) är den andel av tidalvolymen, som normalt stannar kvar i luftvägarna, där det inte kan ske något gasutbyte. Återstoden av tidalvolymen kommer ner i alveolerna (lungblåsorna) och de allra yttersta delarna av luftvägarna. Det är bara denna andel av tidalvolymen, som kan utbyta syre och koldioxid med blodet. Den gasutbytande volymen är alltså tidalvolymen minus dödvolymen. Giraffens problem är att den, på grund av den långa halsen, kan förväntas ha en mycket stor dödvolym. Om dödvolymen är för stor, borde den volym som kommer ner i alveolerna bli för liten. Hur kan då giraffen få i sig tillräckligt med syre?

Jag har haft anledning att studera litteraturen på området, eftersom jag brukar använda giraffens ventilation som problemlösningsfråga på fysiologikurserna. Äldre studier anger att giraffen har större dödvolym samt större total lungkapacitet och därmed större tidalvolym i vila än vad man skulle förvänta sig för ett djur med giraffens kroppsvikt. Detta stämmer med formeln för alveolär ventilation, det vill säga luftutbytet i alveolerna

Alveolär ventilation [liter luft/min] = Andningsfrekvens [andetag/min] x (Tidalvolym - Dödvolym) [liter luft/andetag]

och skulle kunna leda till en för kroppsvikten normal alveolär ventilation. Samtidigt anger man att giraffen har en lägre andningsfrekvens än normalt för kroppsvikten vilket skulle ge en mindre dödvolymventilation och därmed en effektivare ventilation. Men man hade få försöksgiraffer och djuren var i en del fall stressade. Texten fortsätter under bilden.

Brachiosaurus

En rekonstruktion av den gigantiska växtätande dinosaurien Apatosaurus (tidigare Brachiosaurus), som levde under juraperioden (cirka 200-150 miljoner år före nutid). Den hade en betydligt längre luftstrupe än giraffen. Man vet inte hur den löste problemet med sin stora dödvolym. Men en hel del tyder på att de utdöda dinosaurierna hade en andningsapparat av samma typ som fåglarčna med enkelriktat flöde i lungorna. Därmed skulle den ha betydligt mindre problem med dödvolymen än däggdjur, som har ett dubbelriktat flöde i lungorna. Läs om hur fåglarna andas på en annan sida. Courtesy of Nobu Tamura under this GNU License.

Senare studier anger att giraffen har för kroppsvikten normal andningsfrekvens och tidalvolym. Den löser sitt dödvolymproblem genom att ha en smalare luftstrupe, vilket minskar dödvolymen. Dödvolymen anges till cirka en tredjedel av tidalvolymen vilket torde vara i samma storleksordning som hos människan. Men även här hade man få försöksdjur (ett resp. tre).

I den senaste studien, från 2011, undersökte man inte mindre än 46 giraffer. De var dock döda, något som begränsar värdet av arbetet. Man kom fram till att giraffen, trots sin smala luftstrupe, har en större dödvolym, än vad man skulle förvänta sig hos ett däggdjur med giraffens kroppsvikt. Man menade att den kompenserar för den stora dödvolymen genom att ha en större tidalvolym, än vad man skulle förvänta sig. Detta skulle göra att den alveolära ventilationen blir så stor som man skulle förvänta sig hos ett däggdjur med giraffens kroppsvikt. Det skulle dock medföra två nackdelar. För det första skulle resistansen ("motståndet") mot luftflöde i luftstrupen bli stor. För det andra skulle giraffen inte kunna öka den inandade luftvolymen särskilt mycket, när den springer. Man kan gissa att sista ordet inte är sagt i frågan.

Det normala hos däggdjur är att lungstorleken (och därmed förmodligen tidalvolymen) är direkt proportionell mot kroppsvikten. Andningsfrekvensen (andetag/minut) följer däremot en exponentiell ekvation och frekvensen minskar med ökad kroppsvikt. Det stämmer perfekt med den ekvation som relaterar syrgaskonsumtionen till kroppsvikten. Ämnesomsättningen i vila per kg kroppsvikt och därmed syrgaskonsumtionen per kg kroppsvikt minskar nämligen också med ökad kroppsvikt. Läs mer om ämnesomsättning och kroppsvikt på en annan sida.

Man söver giraffer, men det är förknippat med en rad problem. Man undviker tydligen att intubera dem, bland annat för att anatomin gör det svårt att få tuben in i luftstrupen. Men det är väl osannolikt att du får en giraff som patient. 2008, 2012, 2014.

Anders Lundquist

Till början på sidan



Lunga hos en afrikansk lungfisk (Protopterus)

Vänster lunga hos en afrikansk lungfisk (Protopterus). man ser också levern och kordan. Längs kordan ser man delar av några av de hos lungfiskarna svagt utvecklade ryggkotorna. Lungfiskar kan ha förhållandevis välutvecklade lungor, mer välutvecklade än lungorna hos många groddjur. Modified image, original courtesy of Mokele and the University of Cincinnati from Wikimedia Commons under this GNU License.

Hur har människans lungor uppkommit och utvecklats under evolutionen?

Ryggradsdjurens lungor utvecklades först som luftandningsorgan hos tidiga fiskar för flera hundra miljoner år sedan. Dessa fiskar levde förmodligen i sötvattensamlingar där syrebrist lätt uppstod. Det var därför av stort överlevnadsvärde att kunna andas luft. Lungorna uppkommer som en utbuktning från svalget, bakom munhålan. Utbuktningen delar sig i två grenar svarande mot de båda lungorna.

Bland dagens fiskar påträffas pariga eller opariga lungor fortfarande hos lungfiskarna och hos vissa andra fiskar. Den största gruppen av nu levande fiskar, de egentliga benfiskarna (Teleostei), har i stället en oparig gasfylld simblåsa. Simblåsan tros vara en omvandlad lunga. Den har i varje fall ett gemensamt ursprung med lungorna. Simblåsan har hos en del benfiskar en förbindelse med svalget, motsvarande luftstrupen. Hos andra har denna förbindelse gått förlorad. Ytterligare andra har förlorat simblåsan helt. Det handlar bland annat om bottenlevande fiskar som inte behöver någon simblåsa. Simblåsans innehåller gas. Gasen ger fiskarna flytförmåga så att de inte behöver förbruka muskelkraft för att hålla sig stilla på ett visst djup i vattnet. Läs mer om hur simblåsan fungerar på en annan sida. Många tropiska fiskarter lever i miljöer där de riskerar att utsättas för syrgasbrist. Flera av dessa fiskarter har återigen anpassat sig till luftandning. Olika arter andas luft med olika organ. Huden, munhålan, gälhålan, magsäcken och simblåsan kan alla användas som luftandningsorgan hos dessa fiskar. Läs mer om luftandande fiskar på en annan sida.

Lungor finns idag hos de ovan nämnda fiskarna samt hos alla landryggradsdjur, utom en del salamandrar och en grodart. De senare har förlorat lungorna och andas enbart med huden. Hos lungfiskar och groddjur är lungorna enkla säckar vars inre väggyta något förstoras av veckbildningar. Hos reptiler är veckbildningen kraftigare och gasutbytesytan således större. Hos många reptiler är lungan indelad i flera kammare. Läs om ormarnas lungor och om fåglarnas lungor på andra sidor och om däggdjurens lungor ovan på denna sida. Läs också artikeln "Hur uppkom lungorna under ryggradsdjurens evolution? Vad kom först, lungor eller simblåsa?" på en annan sida. 2004, 2008, 2016.

Anders Lundquist

Till början på sidan

Till "Svar på frågor"


Zoofysiolog, skribent och webbansvarig:
Anders Lundquist, senior universitetslektor emeritus
Adress: Biologiska institutionen, Lunds universitet, Biologihus B, Sölvegatan 35, 223 62 Lund
Telefon: 046-222 93 53
E-post:
Senast uppdaterad: Se årtal efter varje svar.
Webbplatsen använder kakor. Surfar du vidare, godkänner du detta. Läs mer här.

Creative Commons License
Detta verk är licensierat under en Creative Commons Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar 2.5 Sverige Licens.