Дыхательная система.

4.1. Процесс дыхания.

Дыхательная система состоит из дыхательных путей (полости носа, гортани, трахеи, бронхов), служащих для проведения вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и легких, в паренхиме, которых происходит газообмен. Дыхание представляет собой совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение оксида углерода. Оно включает следующие процессы: 1) обмен газов между атмосферным воздухом и легкими (внешнее дыхание или вентиляция легких); 2) обмен газов в легких; 3) перенос газов кровью; 4) обмен газов в тканях (внутреннее или тканевое дыхание).

Состав воздуха. Воздух, которым мы дышим, имеет постоянный состав: 1/5 кислорода и 4/5 азота, 0,03% - углекислого газа. В месте скопления людей воздух становится теплым и влажным, но он так же содержит 21% кислорода. Содержание кислорода в воздухе одинаково и в тепле, и в холоде, в дождь и ясную погоду, в Лондоне и Ялте. В высокогорье снижается давление кислорода во вдыхаемом воздухе, и кровь получает меньше кислорода. Дыхание 100% кислородом не увеличивает потребление организмом кислорода выше нормы. Форсированное дыхание так же не увеличивает потребление организмом кислорода. С точки зрение физиологии выражение «кожа дышит» неверно, т.к. кожа не имеет никакого значения для потребления кислорода.

При вдохе опускается диафрагма, и напрягаются наружные межреберные мышцы, грудная клетка расширяется. За счет разницы давления воздух всасывается и попадает в мельчайшие легочные пузырьки – альвеолы. Альвеолы образуют поверхность – 100 кв. м (поверхность тела – 2 кв. м). Тонкие мембраны альвеол густо снабжены капиллярной сетью. Величина легочного кровотока значительна, что способствует эффективному транспорту газов. Взрослый человек в покое совершает 16-20 дыхательных циклов.

4.2. Легочные объемы.

ЖЭЛ – это максимальный объем воздуха, который человек может выдохнуть после максимального вдоха.

Средняя ЖЭЛ человека 4000 мл = дыхательный объем 500 мл (ДО) + резервный объем вдоха 2000 мл (РВд) + резервный объем выдоха 1500 мл (РВыд). Но и после максимального выдоха в легких остается остаточный объем 1200 мл (легкие взрослых людей и дышавших после рождения детей не тонут). Сумма величин ЖЭЛ и остаточного объема составляет общую емкость легких, которая равна 5200 мл.

Легочные объемы зависят от тренировки, пола, возраста, определяются с помощью спирометра и спирографа. Обычно измеряют МОД (минутный объем дыхания).

4.3. Регуляция дыхания.

Дыхательные движения осуществляются за счет движения диафрагмы (мышечно -сухожильной перегородки) отделяющей грудную полость от брюшной. Края диафрагмы соединены с краями нижних ребер, а сухожильный центр сращен с основанием сумки перикарда. У диафрагмы есть два купола: один - над печенью, другой - над селезенкой.

Задержка дыхания на вдохе стимулирует газообмен и способствует насыщению его кислородом, а задержка выдоха - стимулирует подъём температуры и потовыделение. Что является признаком повышения общей энергетики организма. При этом нельзя делать задержки на максимальных выдохе и вдохе.

На клеточном уровне дыхание представляет собой процесс выработки электронов (под действием ферментов от молекул питательных веществ отнимаются протоны и электроны), которые передаются на специальное вещество – акцептор. Далее другие ферменты отнимают электроны и передают их на другой акцептор и т. д. пока энергия электрона полностью не запасется в виде энергии химических связей или не израсходуется. Наибольшее количество углекислого газа получается при употреблении углеводистой пищи.

Главный фактор регуляции дыхания - концентрация углекислого газа в крови. Повышение его уровня в крови, притекающей к головному мозгу, увеличивает возбудимость дыхательного центра (который усиливает сокращение мышц дыхательной мускулатуры) и пневматического центра (учащение дыхания), когда содержание углекислого газа нормализуется, стимуляция этих центров прекращается: частота и глубина дыхания возвращается к нормальному уровню.

Другой фактор, который стимулирует дыхание – это недостаток кислорода. Однако дыхательный центр чувствителен не так к недостатку кислорода, как к избытку оксида углерода.

При тяжелой мышечной работе образуется молочная кислота, которая увеличивает кислотность крови, что, способствует усилению дыхания (одышка).

Пребывание человека в условиях пониженного атмосферного давления (полеты на большой высоте, подъемы на горные вершины) приводит к горной болезни (гипоксия). Причиной является низкое парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе, что сопровождается затруднением его транспортировки из легких в кровь. Наблюдается увеличение ЧСС и ЧД, уменьшение глубины дыхания, головная боль, мышечная слабость, потеря остроты слуха и зрения, нервно-психические нарушения, обмороки.

Пребывание человека в условиях повышенного атмосферного давления (при погружении под воду или прокладке тоннелей на большой глубине) приводит к кессонной болезни. Увеличивается количество растворенного кислорода и азота в крови. Легкая форма – кожный зуд, боль в суставах и мышцах, одышка, головокружение, рвота. Тяжелая форма – судороги, смерть.

В спортивной деятельности при повышенных требованиях к дыхательной системе, увеличивается сила дыхательных мышц, подвижность грудной клетки, что способствует увеличению объема легких. Самая эффективная тренировка легких – это физическая тренировка.

4.4. Максимальное потребление кислорода.

МПК является показателем физической работоспособности. Существует высокая степень зависимости между способностью человека к максимальному потреблению кислорода и его способностью к интенсивной мышечной работе. Потребление кислорода определяется как разность в содержании газа в объемах вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в течении 1 мин. Каждый литр кислорода, который потребляет организм, дает 5 ккал энергии. Чем больше кислорода получит организм и, следовательно, энергии, тем более интенсивную работу может выполнить человек.

В покое потребность в кислороде составляет 1/4 л в мин. Потребление кислорода начинает увеличиваться с началом работы и пропорционально интенсивности работы. Увеличение идет до предела, которому соответствуют индивидуальное максимальное потребление кислорода от 2л до 6 л. Работоспособность будет наиболее эффективной, если потребление кислорода не превышает уровень 50% МПК. В данном случае содержание молочной кислоты (продуктов распада) находится в относительном покое. При возрастании потребления кислорода более 50% МПК концентрация молочной кислоты резко увеличивается и продолжает увеличиваться после достижения 100% МПК.

МПК зависит от размеров тела, возраста, пола, уровня тренированности. Наивысшая величина МПК фиксируется в возрасте 18-20 лет. У мужчин МПК на 30% больше, чем у женщин. Наивысшие показатели МПК отмечены у спортсменов, развивающих выносливость: лыжники, велосипедисты, стайеры, пловцы.

Спорт.

Физические упражнения оказывают благоприятное вли­яние на функцию аппарата внешнего дыхания. Увеличива­ются легочные объемы, возрастает мощность вдоха и вы­доха, улучшается соотношение между кровотоком и венти­ляцией в легких, ускоряется переход кислорода из альве­олярного воздуха в кровь. Весь процесс внешнего дыхания становится более эффективным и экономичным, что выра­жается в повышении коэффициента использования кислоро­да, насыщении им артериальной крови, уменьшении коли­чества шунтируемой через легкие венозной крови.

Увеличение вентиляции легких улучшает очистительно-эвакуаторную функцию бронхов и тем самым способствует профилактике бронхитов и пневмоний. Укрепляется дыха­тельная мускулатура, в частности диафрагма, что благо­приятно сказывается на функции органов брюшной полости. Улучшается отток венозной крови и лимфы из органов брюшной полости благодаря более энергичному действию «мышечного насоса» диафрагмы и повысивших тонус мышц брюшной стенки; повышается желчевыделительная функ­ция печени, нормализуется моторно-эвакуаторная функция всего желудочно-кишечного тракта.

Этот эффект физических упражнений оказывает профилактическое действие на заболевания желудка, печени, желчного пузыря, кишечника, предупреждает развитие хронических гастритов, холециститов, колитов.