Курс лекций по анатомо-физиологическим основам ФК и С (стр. 13 )

Процессы дыхания можно разбить на три этапа:

1.  Внешнее дыхание – процессы, связанные с непосредственным извлечением кислорода из внешней среды.

2.  Транспорт кислорода к тканям.

3.  Внутреннее дыхание – поступление кислорода в ткани и использование его там.

У человека и многих других животных внешнее дыхание осуществляется через специальную систему органов дыхания, возникшую в ходе эволюции. Она состоит из дыхательных путей и легких. Именно в легких происходит газообмен с кровью: кровь насыщается кислородом, а углекислый газ покидает её.

Затем наступает очередь крови, которая переносит кислород к тканям.

Наконец, в тканях происходят процессы внутреннего или тканевого дыхания, где кровь отдает тканям кислород, а принимает углекислый газ.

2.  Газообмен в легких.

Строение легких таково, что они могут поглощать и выбрасывать воздух. Механически – это напоминает губку.

Объемы вентиляции легких зависят от глубины вдоха и выдоха. Вентиляция легких – это газообмен между атмосферным воздухом и легкими. Существуют два противоположных понятия, которые надо запомнить, говоря о вентиляции легких. 1. Гипервентиляция – это произвольное усиление дыхания, связанное с метаболическими потребностями организма. 2. Гиперпное, непроизвольное усиление дыхания в связи с реальными потребностями организма.

Различают объемы вентиляции и их емкость.

1.  Дыхательный объем (ДО) – это объем воздуха, который человек вдыхает при спокойном дыхании. Этот объем составляет в среднем около 500 кубических сантиметров.

2.  Резервный объем вдоха (РО вдоха) – максимальный объем воздуха, который человек может дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха. Этот объем составляет 1500 – 2000 см в кубе.

3.  Резервный объем выдоха (РО выдоха) максимальный объем выдоха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха. Этот объем также составляет 1500 – 2000 мл.

4.  Остаточный объем воздуха (ОО) – это объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. Этот объем составляет порядка 1000 мл.

5.  Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – это объем легких за вычетом остаточного объема. Он составляет от 3,5 до 4,5 л ( ДО+ РО вдоха + РО выдоха = ЖЕЛ). У спортсменов ЖЕЛ выше на 1 - 1,5 л.

6.  Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) – это количество воздуха, остающегося в легких после спокойного выдоха. (ФОЕ = ОО + РО выдоха). У нормального человека ФОЕ равняется 2,5 – 3 л.

7.  Общая емкость легких (ОЕЛ) равняется сумме ЖЕЛ и ОО. В нашем примере 4,5 – 5,5 л.

Кроме того, в физиологии используют такие понятия как минутный объем воздуха (МОВ) и максимальная вентиляция легких (МВЛ).

МОВ – это объем проходящего воздуха за 1 мин. Он составляет 6 – 8 л.

МВЛ – это объем воздуха, который проходит через легкие при максимальной глубине и частоте дыхания. У молодого человека она достигает 120 л/мин, а у спортсменов может достигать 180 л/мин.

3.  Газообмен в тканях.

О механизме переноса газов кровью было рассказано в предыдущем разделе. Напомним лишь, что переход кислорода из легких в кровь и из крови в ткани происходит потому, что парциальное давление кислорода в крови ниже, чем в легочных пузырьках, а в тканях ниже, чем в крови.

При интенсивной работе парциальное давление кислорода в тканях, например, в мышцах, может быть равным нулю.

Важным показателем усвоения кислорода является коэффициент утилизации кислорода (КУК), выраженный в процентах. В покое он составляет 35 – 40 %. а при физической работе – 60 – 70%. Причиной увеличения коэффициента утилизации является снижение парциального давления и ускорение газообмена в тканях.

Для оценки потенциальных возможностей спортсменов используют показатель произвольной легочной вентиляции(ПВЛ). Произвольная легочная вентиляция – это способность произвольно учащать и замелять дыхание. При перенапряжении и перетренировке этот показатель может падать.

Пожалуй, важнейшим показателем, характеризующим физическое состояние спортсмена, является максимальное потребление кислорода (МПК). МПК связано с тренированностью человека напрямую: чем выше тренированность, тем выше МПК. У спортсменов МПК в среднем составляет 3 –5 л/мин, в отдельных случаях выше 6 л/ мин.

МПК на практике измеряется прямым и непрямым способом. Прямой способ требует достаточно сложной аппаратуры. Непрямой способ доступен всем, так как между величиной потребления кислорода (ПК) и частотой сердечных сокращений (ЧСС) существует прямая зависимость. Эта зависимость отражена в таблицах, которые можно найти в учебниках по спортивной физиологии.

Интенсивность анаэробного обмена может быть оценена по кислородному долгу. ( О чем более подробно будет рассказано в другом разделе курс.)

4.  Возрастные изменения в системе дыхания.

Внешнее звено системы дыхания детей раннего возраста отличается от такового у взрослых. Это естественно отражается на показателях внешнего дыхания и прежде всего на частоте дыханий в минуту, дыхательном объеме, минутном объеме воздуха, ЖЕЛ. Например, у ребенка 3 лет МОВ составляет 3100 мл, ЖЕЛ – около 1000мл, в то время как у 14 летнего подростка – эти показатели, соответственно, - 5000 мл и 2700 мл, а у взрослых людей – 8000 мл и 4000мл.

Тип дыхания ребенка первых лет жизни преимущественно брюшной. Грудной тип дыхания затруднен, так как ребра вследствие слабой эластической тяги занимают почти горизонтальное положение. У новорожденных эластическая тяга легких отсутствует, так как они нерастянуты, поэтому отрицательного давления в плевральной полости не наблюдается. Только с 3 – 7 лет в связи с развитием мышц плечевого пояса и увеличением эластической тяги легких ребра опускаются вниз, и грудной тип дыхания начинает преобладать над брюшным. Половые различия типа дыхания начинают выявляться с 7 – 8 летнего возраста и полностью формируются лишь к 14 – 17 годам. У девушек формируется грудной тип дыхания, а у юношей – брюшной.

Главной опасностью для неправильного развития дыхания является гиподинамия. При этом дыхание становится поверхностным, а ещё хуже, если оно осуществляется, главным образом, через рот. Тренировки способствуют увеличению произвольной легочной вентиляции, увеличивают частоту и глубину дыхания, делают его более полноценным.

5.  Регуляция дыхания.

Регуляция дыхания может происходить произвольным и непроизвольным путем.

Непроизвольная регуляция осуществляется дыхательным центром, основным компонентами которого являются центры вдоха и центры выдоха, расположенные в продолговатом мозге. Парасимпатическая часть нервной системы контролирует вдох и выдох, а симпатические нервы вызывают растяжение стенок альвеол и их сужение. Таким образом, процесс дыхания происходит рефлекторно, когда вдох стимулирует выдох и наоборот.

Главным гуморальным фактором, контролирующим частоту дыхания является концентрация углекислого газа в крови. При повышении концентрации углекислого газа в крови специальные рецепторы посылают сигнал в центр вдоха. От центра вдоха через диафрагмальные и грудные нервы импульс поступает в диафрагму и межреберные мышцы. что ведет к их сокращению. Таким образом, автоматически стимулируется вдох. При вдохе альвеолы расширяются и рецепторы, находящиеся в них, посылают импульсы в центр выдоха. Так стимулируется выдох. Весь этот цикл непрерывно и ритмично повторяется на протяжении всей жизни организма.

Произвольная регуляция частоты и глубины дыхания осуществляется под контролем коры больших полушарий. но через дыхательный центр.

В настоящее время показано, что концентрация кислорода также играет роль при регуляции дыхания. Однако это, по-видимому, резервный механизм, влияние которого на процесс в целом относительно невелико.

6.  Дыхание в необычных условиях.

(для самостоятельной работы).

Необычные условия дыхания возникают в горах и при погружении на большие глубины.

В горах кислорода меньше, что вызывает состояние гипоксии. Оно связано с уменьшением парциального давления кислорода. Например, на высоте 5450 метров над уровнем моря атмосферное давление вдвое ниже. Хотя процентное содержание кислорода в воздухе не меняется, но концентрация его на единицу объема вдвое меньше.

Дыхательная активность стимулируется хеморецепторами. На больших высотах уменьшение легочной вентиляции, вызванное потребностью в большем количестве кислорода, приводит к тому, что из крови в легкие поступает большее количество углекислого газа и снижается кислотность крови. Повышение щелочности крови вызывает состояние, называемое алкалоз или "горная болезнь", выражающаяся в недомогании, сильной усталости.

Кровеносная и дыхательная системы постепенно приспосабливаются к этим необычным условиям. Через несколько дней выводится щелочная моча и симптомы "горной болезни" исчезают. Концентрация углекислого газа снова становится основным фактором, определяющим интенсивность дыхания. Наступает процесс акклиматизации. (Подробнее смотри в параграфе, посвященном альпинизму и горному туризму).

При погружении на большие глубины в дыхательной и кровеносной системах происходят значительные изменения. В начале погружения рефлекторно снижается ЧСС и замедляется ток крови. АД остается на прежнем уровне, так как сосуды сужаются. Некоторые сосуды сжимаются полностью, то есть отключаются вообще. При этом меняется кровоснабжения: кровью снабжаются только самые главные органы – головной мозг, сердце и некоторые части нервной системы. Эти изменения означают, что кислород в крови используется медленно, но при этом остается всегда доступным для тех органов, которые наиболее чувствительны к гипоксии. У человека при работе на больших глубинах из-за повышенного парциального давления кислорода может возникнуть кессонная болезнь. Опасность этого заболевания требует особого процесса декомпрессии – постепенного перехода от повышенного давления к нормальному.

14. ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ И ВЫДЕЛЕНИЕ.

План лекции и семинарского занятия.

1.  Теплообразование и температура тела человека.

2.  Роль почек в выделительных процессах.