Изменения в дыхательной системе

Работа системы дыхания (совместно с кровообращением) по газо­обмену, который усиливается при мышечной деятельности, оценива­ется частотой дыхания, легочной вентиляцией, жизненной емкостью легких, потреблением кислорода, кислородным долгом и другими по­казателями. При этом следует помнить о том, что в организме имеют­ся особые механизмы, которые автоматически управляют дыханием. Даже в бессознательном состоянии процесс дыхания не прекращает­ся. Главным регулятором дыхания является дыхательный центр, рас­положенный в продолговатом мозге.

В состоянии покоя дыхание совершается ритмично, причем времен­ное соотношение вдоха и выдоха приблизительно равно 1:2. При выпол­нении работы частота и ритм дыхания могут изменяться в зависимости от ритма движения. Но практически дыхание человека может быть раз­личным в зависимости от обстановки. В то же время он может созна­тельно в некоторой степени управлять своим дыханием: задержка, изме­нение частоты и глубины, т.е. изменять его отдельные параметры.

Частота дыхания (смена вдоха и выдоха и дыхательной паузы) в по­кое составляет 16—20 циклов. При физической работе частота дыха­ния увеличивается в среднем в 2—4 раза. С учащением дыхания неиз­бежно уменьшается его глубина, изменяются и отдельные показатели эффективности дыхания. Это особенно четко видно у подготовлен­ных спортсменов (см. табл. 4.1).

Не случайно в соревновательной практике в циклических видах спорта наблюдается частота дыхания 40—80 в мин, обеспечивающая наибольшую величину потребления кислорода.

Силовые и статические упражнения широко распространены в спор­те. Их продолжительность незначительна: от десятых долей секунды до 1—3 с — удар в боксе, финальное усилие в метаниях, удержание поз в спортивной гимнастике и др.; от 3 до 8 с — штанга, стойка на кистях

и т.д.; от 10 до 20 с — в стрельбе, удержание соперника на «мосту» в борьбе и др. Эти упражнения и движения со спортивной точки зрения целесообразнее выполнять при задержке дыхания или на выдохе (см. табл. 4.2.), наибольшее усилие развивается во время задержки дыха­ния (хотя это неблагоприятно для здоровья).

Дыхательный объем — количество воздуха, проходящее через лег­кие при одном дыхательном цикле (вдох, дыхательная пауза, выдох). Величина дыхательного объема находится в прямой зависимости от степени тренированности к физическим нагрузкам. В состоянии по­коя у нетренированных людей дыхательный объем составляет 350— 500 мл, у тренированных — 800 мл и более. При интенсивной физиче­ской работе он может увеличиваться примерно до 2500 мл.

Легочная вентиляция — объем воздуха, который проходит через легкие за 1 мин. Величина легочной вентиляции определяется путем умножения величины дыхательного объема на частоту дыхания. Ле­гочная вентиляция в покое составляет 5—9 л. Ее максимальная вели­чина у нетренированных людей составляет 110—150 л, а у спортсме­нов доходит до 250 л.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — наибольший объем воздуха, ко­торый человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха. У раз­ных людей ЖЕЛ неодинакова. Ее величина зависит от возраста, массы и длины тела, пола, состояния физической тренированности человека и от других факторов. ЖЕЛ определяют при помощи спирометра. Средняя ее величина составляет у женщин 3000—3500 мл, у мужчин — 3800—4200 мл. У людей, занимающихся физической культурой, она значительно увеличивается и достигает у женщин 5000 мл, у мужчин — 7000 мл и более.

Потребление кислорода — количество кислорода, фактически ис­пользованного организмом в покое или при выполнении какой-либо работы за 1 мин.

Максимальное потребление кислорода (МПК) — наибольшее коли­чество кислорода, которое может усвоить организм при предельно тя­желой для него работе. МПК служит важным критерием функцио­нального состояния систем дыхания и кровообращения.

МПК является показателем аэробной (кислородной) производи­тельности организма, т.е. его способности выполнять интенсивную физическую работу при достаточном количестве поступающего в ор­ганизм кислорода для получения необходимой энергии. МПК имеет предел, который зависит от возраста, состояния сердечно-сосудистой и дыхательной системы, от активности протекания процессов обмена веществ и находится в прямой зависимости от степени физической тренированности.

Утех, кто не занимается спортом, предел МПК находится на уров­не 2—3,5 л/мин. У спортсменов высокого класса, особенно занимаю­щихся циклическими видами спорта, МПК может достигать: у жен­щин _ 4 л/мин и более; у мужчин — 6 л/мин и более. С ориентацией на МПК дается и оценка интенсивности физической нагрузки. Так, интенсивность ниже 50% МПК расценивается как легкая, 50—75% МПК — умеренная, свыше 75% МПК — как тяжелая.

Кислородный долг — количество кислорода, необходимое для окис­ления продуктов обмена веществ, накопившихся при физической ра­боте. При длительной интенсивной работе возникает суммарный кис­лородный долг, максимально возможная величина которого у каждого человека имеет предел (потолок). Кислородный долг образуется в том случае, когда кислородный запрос организма человека выше потолка потребления кислорода в данный момент. Например, при беге на 5000 м кислородный запрос у спортсмена, преодолевающего эту дис­танцию за 14 мин, равен 7 л в 1 мин, а потолок потребления у данно­го спортсмена — 5,3 л, следовательно, в организме каждую минуту возникает кислородный долг, равный 1,7 л.

Нетренированные люди способны продолжать работу при долге, не превышающем 6—10 л. Спортсмены же высокого класса (особенно в циклических видах спорта) могут выполнять такую нагрузку, после которой возникает кислородный долг в 16—18 л и даже более. Кисло­родный долг ликвидируется после окончания работы. Время его лик­видации зависит от длительности и интенсивности работы (от не­скольких минут до 1,5 ч).

Перечисленные показатели дееспособности сердечно-сосудистой системы (ССС) и дыхательной функции и ее составляющих особенно значительны у пловцов, лыжников, бегунов на средние и длинные ди­станции.

Кислородное голодание организма — гипоксия. Когда в клетки тка­ней поступает меньше кислорода, чем нужно для полного обеспечения потребления в энергии (т.е. кислородный долг), наступает кисло­родное голодание, или гипоксия. Она может происходить не только из-за кислородного долга при физических нагрузках повышенной ин­тенсивности. Гипоксия может наступать и по другим причинам, как внешним, так и внутренним.

К внешним причинам относятся и загрязнение воздуха, и подъем на высоту (в горы, полет на самолете), и др. В этих случаях падает пар­циальное давление кислорода в атмосферном и альвеолярном воздухе и снижается количество кислорода, поступающего в кровь для достав­ки его к тканям. Если на уровне моря парциальное давление кислоро­да в атмосферном воздухе равно 159 мм рт. ст., то на высоте 3000 м оно снижается до 110 мм, а на высоте 5000 м — до 75—80 мм рт. ст.

Внутренние причины гипоксии зависят от состояния дыхательно­го аппарата и сердечно-сосудистой системы организма человека. Ги­поксия, обусловленная внутренними причинами, возникает и при хроническом недостатке движений (гипокинезия), и при умственном переутомлении, а также при различных болезнях.

Различаются следующие виды гипоксии:

•двигательная — при интенсивной мышечной нагрузке (которую каждый ощущал на заключительном отрезке при беге на длинную ди­станцию);

•гипоксическая — при снижении парциального давления в арте­риальной крови из-за внешних причин;

•циркуляторная (застойная) — при местных нарушениях цирку­ляции крови из-за длительных неудобных поз, из-за гипокинезии или сердечной недостаточности;

•анемическая — из-за снижения кислородной емкости крови (при кровопотерях и прочих причинах).

Есть и другие причины возникновения гипоксии, связанные с па­тологическими состояниями.

В табл. 4.3 представлены резервные возможности тренированных и нетренированных людей по наиболее важным физиологическим показателям.