Meccanica respiratoria

Il metabolismo aerobico delle cellule dipende dal costante rifornimento di ossigeno e nutrienti dall'ambiente, accompagnato dalla rimozione dell'anidride carbonica. Negli animali acquatici semplici e di piccole dimensioni queste necessità vengono soddisfatte per diffusione semplice attraverso la superficie corporea. La velocità di diffusione, tuttavia è limitata dalla distanza, perciò la maggior parte degli animali pluricellulari si serve di un apparato respiratorio associato ad un apparato circolatorio. L'apparato respiratorio assume varie forme, ma tutte presentano una grande area di superficie compressa in un piccolo volume. Infatti, negli animali più complessi, l'apparato respiratorio è costituito da due componenti separate: una pompa muscolare e una superficie di scambio sottile e umida. Negli esseri umani la pompa è rappresentata dalla struttura muscoloscheletrica del torace, mentre i polmoni veri e propri sono formati dall'epitelio di scambio e dai vasi sanguigni associati. Le quattro funzioni principali dell'apparato respiratorio sono:
(1) Scambio di sostanze gassose tra atmosfera e sangue. L'ossigeno viene portato nell'organismo per essere distribuito nei tessuti, mentre la CO2 prodotta dal metabolismo viene eliminata;
(2) Regolazione omeostatica del pH corporeo. I polmoni possono modificare il pH dell'organismo tramite l'escrezione o la ritenzione selettiva di CO2;
(3) Protezione da patogeni inalati e da sostanze irritanti. Come tutti gli epiteli in contatto con l'ambiente esterno, l'epitelio presente nell'apparato respiratorio è protetto da meccanismi che intrappolano e distruggono sostanze nocive prima che possano entrare nell'organismo;
(4) Vocalizzazione. Il movimento dell'aria attraverso le corde vocali genera vibrazioni utilizzate per parlare, cantare e altre forme di comunicazione.