Omul traieste pe fundul unui imens ocean de aer-atmosfera-adanc de cel putin 100 de kilometri. Pe suprafata pielii omului, care masoara aproximativ 1,5 m2, atmosfera exercita o presiune de 15 000 kg. Aceasta presiune nu ne turteste insa si nici macar nu o simtim, deoarece gazele din aer care au patruns in sange si in tesuturi fac in asa fel ca in corpul omenesc sa existe aceeasi presiune cu cea din exterior.
Aerul este un amestec de gaze: azot 79%, oxigen 20%, gaze nobile (argon, heliu, neon) 1%, bioxid de carbon 0,03% si urme de amoniac. Din acest amestec, organismul utilizeaza numai oxigenul, de care are nevoie in procesele vitale. Ca sa poata sa foloseasca oxigenul din atmosfera sa-l introduca in organism si sa elimine gazele rezultate din arderi, omul dispune de aparatul respirator, format din caile aeriene superioare (nasul, faringele si laringele) si cele aeriene inferioare (traheea, bronhiile si alveolele pulmonare).
Primul organ prin care trece aerul inspirat este nasul. Cavitatile nasului, captusite cu o membrana mucoasa bogata in vase de sange, joaca rolul unui radiator. In drumul de la nari pana la amigdale, aerul poate sa le incalzeasca cu 30°. Numeroasele glande mucoase, comunicarea nasului cu ochii (scurgerea lacrimilor in nas) si alte mecanisme asigura permanenta umezire a aerului. Nasul constituie si un filtru eficace: perii de la intrarea narilor, firisoarele fine de pe suprafata mucoasei, precum si mucusul secretat retin particulele de praf si microbii, purificand nasul. Mucoasa cailor aeriene pana la alveole este acoperita cu cili, niste firisoare fine dispuse ca un covor, care au o miscare vibratila continua de la interior spre exterior, in ritm de 12 miscari pe secunda, asemanandu-se cu un ac de grau, batut de vant. Acest covor de cili deplaseaza corpurile straine fine si le elimina cu o forta nemaipomenita: 1 cm8 de cili vibratili ridica in fiecare minut 6 g, putand sa urneasca chiar o greutate de 360 g. Se intelege importanta deosebita a acestor sisteme de curatire, daca ne gandim ca in fiecare minut omul inspira cateva milioane de particule de praf. Numai briza care bate dinspre mare este lipsita de praf. In schimb, chiar pe varful muntilor, la fiecare inspiratie patrund 10000 de particule, iar in aerul din oras, numarul acestora creste la 5 miliarde. In prezent, un locuitor din mediul urban introduce in aparatul lui respirator, in cursul vietii, 50 kg praf, cantitate care este de zeci de ori mai mare in profesiunile in care inhalarea pulberilor este accentuata (mineri, maturatori, cioplitori in piatra, fochisti, muncitori la sablaj, muncitori cu ciment). In masura in care o data cu praful patrund in nas si microbi, firisoarele si mucusul (care este antiseptic) retin si omoara germenii, nasul constituind cea mai buna bariera naturala impotriva infectiilor, sterilizand considerabil aerul care se duce spre plamani. Nasul regleaza reflex reactia aparatului respirator fata de aerul atmosferic.
Din nas, aerul trece prin faringe, aflat in regiunea in care caile respiratorii se despart de cele digestive, acolo unde cavitatea nazala comunica cu cavitatea bucala. Intre faringe si trahee, la capatul superior al acesteia din urma se afla un aparat format din cartilaje, oscioare si muschi, laringele care se astupa cu un capacel cand inghitim si se deschide cand respiram. Gratie unor coarde fine, dispuse in calea aerului, laringele este si organul vocii.
Sub laringe se afla un tub lung de circa 15 cm, format din inele cartilaginoase, denumit trahee. In partea inferioara, cam in dreptul inimii, traheea se bifurca in cele doua bronhii, care la randul lor se ramifica, aidoma unui arbore, in aproape 25 de milioane de ramurele din ce in ce mai inguste, pana la diametrul de 0,5 mm. Aceste canale sunt captusite cu o membrana (mucoasa) care are in grosimea ei glande care secreta mucus. Mucoasa este acoperita cu cilii despre care am amintit, iar peretele canalelor contine fibre musculare, care permit sa se modifice calibrul acestor conducte. Fiecare ramurica se desparte ca perii unei pensule in 12-20 de ramuri terminale, la capatul carora se afla alveolele pulmonare, niste camarute dispuse pe ramurile terminale ca boabele de struguri pe un ciorchine. Canalele aeriene din ce in ce mai inguste (bronhii, bronhiole) si alveolele formeaza tesatura fina a plamanului, care este un organ ca un burete, un schelet de fibre elastice plin cu aer si vase de sange asezat in cusca toracica. Atat plamanul drept (format din trei lobi), cat si cel stang (format din doi lobi) sunt inveliti intr-o dubla foita subtire, pleura. In mod normal, aceste foite sunt aderente, una dintre ele invelind plamanii, iar cealalta captusind toracele. Ele fac ca plamanii sa fie solidari in miscari cu toracele si diafragmul. Prin dilatarea toracelui si coborirea diafragmului plamanii se umfla ca o armonica si aerul atmosferic patrunde in alveolele destinse (inspiratie), iar prin ingustarea toracelui si ridicarea boltei diafragmului, aerul este dat afara din plamani (expiratie).
O data cu caile aeriene se ramifica si marile artere, care aduc de la inima la plamani sangele continand bioxidul de carbon, si venele, care duc de la plamani spre inima sange cu oxigen. Vasele de sange se despart, de asemenea, in milioane de ramurele si, impreuna cu ramurile terminale ale arborelui respirator, se desfac in vase capilare sanguine, care imbraca cele aproximativ 400 de milioane de alveole ca tesatura plasei cu care se fac targuielile. Globula rosie din sange se plimba in jurul unei alveole timp de o secunda, in care pe de o parte ea fixeaza oxigenul din aerul atmosferic aflat in alveola, spre a-l duce tesuturilor, iar pe de alta parte descarca CO2 (rezultat al arderilor din organism) in aerul din alveola, care urmeza sa fie eliminat in aerul atmosferic prin expiratie.
Intr-o inspiratie profunda, cele 400 de milioane de alveole ajung pana la 400 m2 , suprafata prin care se fac schimburile gazoase intre atmosfera si organism. De obicei, plamanii sunt umpluti cu circa 3 litri de aer, la care se mai adauga 0,5 litri la o inspiratie obisnuita. Aceasta inseamna ca in mod normal 1/6 din aerul plamanilor se primeneste. Omul in repaus ventileaza prin plamani aproximativ 8 litri de aer pe minut, iar cel care alearga, 50 litri pe minut. In 24 de ore, omul ventileaza cam 20.000 litri de aer, cifra care variaza cu activitatea si cu tipul constitutional.
In sistemul nervos central si anume in bulb, se afla centrul nervos care comanda si regleaza miscarile respiratiei prin nervii ce se distribuie in musculatura toracelui, motorul miscarilor respiratorii. Prin vointa putem sa acceleram sau sa incetinim miscarile respiratorii; in realitate, insa, centrul respirator este excitat automat de o serie de factori, printre care cei chimici (O si CO2) sunt cei mai importanti. Introducand numai oxigen in sangele unui animal, miscarile respiratorii inceteaza; animalul nu poate sa mai respire, deoarece centrul lui respirator nu mai trimite comenzi spre musculatura toracelui.