- •Издание подготовлено на кафедре физиологии Санкт-Петербургской государственной академии физической культуры им. П. Ф. Лесгафта
- •Часть I общая физиология
- •1. Введение. История физиологии
- •Предмет физиологии, ее связь с другими науками и значение для физической культуры и спорта
- •Методы физиологических исследований
- •Краткая история физиологии
- •2. Общие закономерности физиологии и ее основные понятия
- •2.1. Основные функциональные характеристики возбудимых тканей
- •2.2. Нервная и гуморальная регуляция функций
- •2.3. Рефлекторный механизм деятельности нервной системы
- •2.4. Гомеостаз
- •2.5.2. Проведение возбуждения
- •3. Нервная система
- •3.1. Основные функции цнс
- •3.2. Основные функции и взаимодействия нейронов
- •3.2.1. Основные функции нейронов
- •3.2.2. Типы нейронов
- •3.2.3. Возбуждающие и тормозящие синапсы
- •3.2.4. Возникновение импульсного ответа нейрона
- •3.3. Особенности деятельности нервных центров
- •3.3,1. Особенности проведения возбуждения через нервные центры
- •3.3.2. Суммация возбуждения
- •3.3.3. Трансформация и усвоение ритма
- •3.3.4. Следовые процессы
- •3.4. Координация деятельности цнс
- •3.4.1. Значение процесса торможения в цнс
- •3.4.2. Постсинаптическое и пресинаптическое торможение
- •3.4.3. Явления иррадиации и концентрации
- •3.4.4. Доминанта
- •3.5. Функции спинного мозга и подкорковых отделов головного мозга
- •3.5.1. Спинной мозг
- •3.5.2. Продолговатый мозг и варолиев мост
- •3.5.3. Средний мозг
- •3.5.4. Промежуточный мозг
- •3.5.5. Неспецифическая система мозга
- •3.5.6. Мозжечок
- •3.6. Вегетативная нервная система
- •3.6.1. Функциональная организация вегетативной нервной системы
- •3.6.2. Функции симпатической нервной системы
- •3.6.3. Функции парасимпатической нервной системы
- •3.6.4. Вегетативные рефлексы
- •3.7. Лимбическая система
- •3.8. Функции коры больших полушарий
- •3.8.1. Корковые нейроны
- •3.8.2. Функциональное значение различных корковых полей
- •3.8.3. Парная деятельность и доминирование полушарий
- •3.8.4. Электрическая активность коры больших полушарий
- •4. Высшая нервная деятельность
- •4.1. Условия образования и разновидности условных рефлексов
- •4.2. Внешнее и внутреннее торможение условных рефлексов
- •4.3. Динамический стереотип
- •4.4. Типы высшей нервной деятельности, I и II сигнальная система
- •5. Нервно-мышечный аппарат
- •5.1. Функциональная организация скелетных мышц
- •5.2. Механизмы сокращения и расслабления мышечного волокна
- •5.3. Одиночное и техническое сокращение. Электромиограмма
- •Морфофункциональные основы мышечной силы
- •Режимы работы мышцы
- •Энергетика мышечного сокращения
- •Произвольные движения
- •6.1. Основные принципы организации движений
- •6.1.1. Общая схема управления движениями
- •6.1.2. Рефлекторное кольцевое регулирование и программное управление движениями
- •6.1.3. Три основных функциональных блока мозга
- •6.2. Роль различных отделов цнс в регуляции позно-тонических реакций
- •6.2.1. Роль спинного мозга
- •6.2.2. Роль коры головного мозга, мозжечка и ствола мозга
- •6.2.3. Рефлексы поддержания позы (установочные)
- •6.3. Роль различных отделов цнс в регуляции движений
- •6.3.1. Роль спинного мозга и подкорковых отделов цнс в регуляции движений
- •6.3.2. Роль различных отделов коры больших полушарий
- •6.3.3. Речевая регуляция движений
- •6.4. Нисходящие моторные системы
- •Сенсорные системы
- •7.1. Общий план организации и функции сенсорных систем
- •7.2. Классификация и механизмы возбуждения рецепторов
- •7.3. Свойства рецепторов
- •Кодирование информации
- •7.5. Зрительная сенсорная система
- •7.5.1. Общий план организации
- •7.5.2. Светопроводящие среды глаза и преломление света (рефракция)
- •7.5.3. Фоторецепция
- •7.5.4. Функциональные характеристики зрения
- •7.6. Слуховая сенсорная система
- •7.6.1. Обший план организации
- •7.6.2. Функции наружного, среднего и внутреннего уха
- •7.6.3. Физиологический механизм восприятия звука
- •7.7. Вестибулярная сенсорная система
- •7.7.1. Общий план организации
- •7.7.2. Функционирование вестибулярного аппарата
- •7.7.3. Влияния раздражений вестибулярной системы на другие функции организма
- •7.8. Двигательная сенсорная система
- •7.8.1. Общий план организации
- •7.8.2. Функции проприорецепторов
- •7.9. Сенсорные системы кожи, внутренних органов, вкуса и обоняния
- •7.9.1. Кожная рецепция
- •7.9.2. Висцероцептивная (интерорецептивная) сенсорная система
- •7.9.3. Обонятельная и вкусовая сенсорные системы
- •7.10. Переработка, взаимодействие и значение сенсорной информации
- •7.10.1. Обработка сенсорной информации в проводниковых отделах
- •7.10.2. Обработка информации на корковом уровне
- •7.10.3. Значение деятельности сенсорных систем в спорте
- •8. Кровь
- •8.1. Состав, объем и функции крови
- •8.2. Форменные элементы крови
- •8.2.1. Функции эритроцитов
- •8.2.2. Функции лейкоцитов
- •8.2.3. Функции тромбоцитов
- •8.3. Физико-химические свойства плазмы крови
- •8.4. Свертывание и переливание крови
- •8.4.1. Свертывание крови
- •8.4.2. Переливание крови
- •8.5. Регуляция системы крови
- •9. Кровообращение
- •9.1. Сердце и его физиологические свойства
- •9.2. Движение крови по сосудам (гемодинамика)
- •9.3. Регуляция сердечно-сосудистой системы
- •10. Дыхание
- •10.1. Внешнее дыхание
- •Состав воздуха (в %) при спокойном дыхании
- •10.2. Обмен газов в легких и их перенос кровью
- •Напряжение о и со (мм рт. Ст.) при спокойном дыхании воздухом
- •10.3. Регуляция дыхания
- •11. Пищеварение
- •11.1. Общая характеристика пищеварительных процессов
- •11.2. Пищеварение в различных отделах желудочно-кишечного тракта
- •11.2.1. Пищеварение в полости рта
- •11.2.2. Пищеварение в желудке
- •11.2.3. Пищеварение в двенадцатиперстной кишке
- •11.2.4. Пищеварение в тонком кишечнике
- •11.2.5. Пищеварение в толстом кишечнике
- •11.3. Всасывание продуктов переваривания пищи
- •12. Обмен веществ и энергии
- •12.1. Обмен белков
- •12.2. Обмен углеводов
- •12.3. Обмен липидов
- •12.4. Обмен воды и минеральных солей
- •12.5. Обмен энергии
- •12.6. Регуляция обмена веществ и энергии
- •13. Выделение
- •13.1. Общая характеристика выделительных процессов
- •13.2. Почки и их функции
- •6 ) Капсула Шумлянского-Боумена
- •13.3. Процесс мочеобразования и его регуляция
- •13.4. Гомеостатическая функция почек
- •13.5. Мочевыведение и мочеиспускание
- •13.6. Потоотделение
- •14. Тепловой обмен
- •14.1. Температура тела человека и изотермия
- •14.2. Механизмы теплообразования
- •14.3. Механизмы теплоотдачи
- •14.4. Регуляция теплообмена
- •15. Внутренняя секреция
- •15.1. Общая характеристика эндокринной системы
- •15.2. Функции желез внутренней секреции
- •15.2.1. Функции гипофиза
- •15.2.2. Функции надпочечников
- •15.2.4. Функции околощитовидных желез
- •15.2.5. Функции вилочковой железы и эпифиза
- •15.2.6. Эндокринные функции поджелудочной железы
- •15.2.7. Функции половых желез
- •15.3. Изменения эндокринных функций при различных состояниях
- •Часть II спортивная физиология
- •Раздел I общая спортивная физиология
- •1. Спортивная физиология - учебная и научная дисциплина
- •1.1. Спортивная физиология, ее содержание и задачи
- •1.2. Кафедра физиологии спбгафк им. П. Ф. Лесгафта и ее роль в становлении и развитии спортивной физиологии
- •1.3. Состояние и перспективы развития спортивной физиологии
- •2. Адаптация к физическим нагрузкам и резервные возможности организма
- •2.1. Динамика функций организма при адаптации и ее стадии
- •2.2. Физиологические особенности адаптации к физическим нагрузкам
- •2.3. Срочная и долговременная адаптация к физическим нагрузкам
- •2.4. Функциональная система адаптации
- •2.5. Понятие о физиологических резервах организма, их характеристика и классификация
- •3. Функциональные изменения в организме при физических нагрузках
- •3.1. Изменения функций различных органов и систем организма
- •3.2. Функциональные сдвиги при нагрузках постоянной мощности
- •Систолического (сок) и минутного объемов крови (мок) при различной работе
- •3.3. Функциональные сдвиги при нагрузках переменной мощности
- •Мощности (а) — бег на 10 км и при работе переменной мощности — игра в футбол (б) и волейбол (в)
- •3.4. Прикладное значение функциональных изменений для оценки работоспособности спортсменов
- •4. Физиологическая характеристика состояний организма при спортивной деятельности
- •4.1. Роль эмоций при спортивной деятельности
- •4.1.1. Значение эмоций
- •4.1.2. Психофизиологические механизмы проявления эмоций
- •4.2. Предстартовые состояния
- •4.2.1. Формы проявления и физиологические механизмы предстартовых состояний
- •4.2.2. Регуляция предстартовых состояний
- •4.3. Разминка и врабатывание
- •4.3.1. Разминка
- •4.3.2. Врабатывание
- •4.4. Устойчивое состояние при циклических упражнениях
- •4.4.1. Виды устойчивого состояния
- •4.4.2. Физиологические особенности устойчивого состояния при циклических упражнениях
- •4.5. Особые состояния организма при ациклических, статических и упражнениях переменной мощности
- •4.5.1. Особые состояния при стандартных ациклических и статических упражнениях
- •4.5.2. Особые состояния при ситуационных упражнениях
- •5. Физическая работоспособность спортсмена
- •5.1. Понятие о физической работоспособности и методические подходы к ее определению
- •5.2. Принципы и методы тестирования физической работоспособности
- •Оценка физической работоспособности по индексу Гарвардского степ-теста (по: Аулик и. В., 1979)
- •5.3. Связь физической работоспособности с направленностью тренировочного процесса в спорте
- •5.4. Резервы физической работоспособности
- •Предельные сдвиги в висцеральных системах при мышечной работе
- •Распределение кровотока в покое и при физических нагрузках различной интенсивности
- •6. Физиологические основы утомления спортсменов
- •6.1. Определение и физиологические механизмы развития утомления
- •6.2. Факторы утомления и состояние функций организма
- •6.3. Особенности утомления при различных видах физических нагрузок
- •6.4. Предутомление, хроническое утомление и переутомление
- •7. Физиологическая характеристика восстановительных процессов
- •7.1. Общая характеристика процессов восстановления
- •7.2. Физиологические механизмы восстановительных процессов
- •7.3. Физиологические закономерности восстановительных процессов
- •Процессов в изменении работоспособности
- •7.4. Физиологические мероприятия повышения эффективности восстановления
- •Раздел II частная спортивная физиология
- •8. Физиологическая классификация и характеристика физических упражнений
- •8.1. Различные критерии классификации упражнений
- •Соотношение анаэробных и аэробных источников энергии (%) при различной длительности физических упражнений
- •8.2. Современная классификация физических упражнений
- •8.3. Физиологическая характеристика спортивных поз и статических нагрузок
- •8.4. Физиологическая характеристика стандартных циклических и ациклических движений
- •8.4.2. Стандартные ациклические движения
- •8.5. Физиологическая характеристика нестандартных движений
- •9. Физиологические механизмы и закономерности развития физических качеств
- •9.1. Формы проявления, механизмы и резервы развития силы
- •9.1.1. Формы проявления мышечной силы
- •9.1.2. Физиологические механизмы развития силы
- •9.1.3. Функциональные резервы силы
- •9.2. Формы проявления, механизмы и резервы развития быстроты
- •9.2.1. Формы проявления быстроты
- •9.2.2. Физиологические механизмы развития быстроты
- •9.2.3. Физиологические резервы развития быстроты
- •9.3. Формы проявления, механизмы и резервы развития выносливости
- •9.3.1. Формы проявления выносливости
- •9.3.2. Физиологические механизмы развития выносливости
- •9.3.3. Физиологические резервы выносливости
- •9.4. Понятие о ловкости и гибкости; механизмы и закономерности их развития
- •10. Физиологические механизмы и закономерности формирования двигательных навыков
- •10.1. Двигательные умения, навыки и методы их исследования
- •10.1.1. Двигательные умения и навыки
- •10.1.2. Основные методы исследования
- •10.2. Физиологические механизмы формирования двигательных навыков
- •10.2.1. Функциональная система, доминанта, двигательный динамический стереотип
- •10.2.2. Стабильность и вариативность компонентов двигательного навыка
- •Стабильность и вариативность включения различных мышц у квалифицированного тяжелоатлета при многократных рывках штанги
- •10.3. Физиологические закономерности и стадии формирования двигательных навыков
- •10.3.1. Замысел и общий план действия
- •10.3.2. Стадии формирования двигательных навыков
- •Появление сходства корковых функциональных систем при мысленном и реальном выполнении бега у спринтера 1 разряда
- •«Меченые ритмы» ээг
- •10.4. Физиологические основы совершенствования двигательных навыков
- •10.4.1. Обратные связи
- •10.4.2. Дополнительная информация
- •10.4.3. Надежность и нарушения двигательных навыков
- •11. Физиологические основы развития тренированности
- •11.1. Физиологическая характеристика тренировки и состояния тренированности
- •11.1.1. Физиологические основы процесса тренировки
- •11.1.2. Физиологические основы состояния тренированности
- •11.2. Тестирование функциональной подготовленности спортсменов в покое
- •11.2.1. Особенности функционального тестирования в спорте
- •11.2.2. Показатели функциональной подготовленности в покое
- •11.3. Тестирование функциональной подготовленности спортсменов при стандартных и предельных нагрузках
- •11.3.1. Принципиальные особенности реакций организма спортсменов на стандартные и предельные нагрузки
- •11.3.2. Тестирование функциональной подготовленности при стандартной работе
- •11,4. Физиологическая характеристика перетренированности и перенапряжения
- •11.4.1. Перетренированность
- •11.4.2. Перенапряжение
- •12. Спортивная работоспособность в особых условиях внешней среды
- •12.1. Влияние температуры и влажности воздуха на спортивную работоспособность
- •12.1.1. Влияние повышенной температуры и влажности
- •12.1.2. Влияние пониженной температуры
- •12.2. Спортивная работоспособность в условиях измененного барометрического давления
- •12.2.1. Влияние пониженного барометрического давления
- •12.2.2. Влияние повышенного барометрического давления
- •12.3. Спортивная работоспособность при смене поясно-климатических условий
- •12.4. Физиологические изменения в организме при плавании
- •13. Физиологические основы спортивной тренировки женщин
- •13.1. Морфофункциональные особенности женского организма
- •13.1.1. Деятельность центральной нервной системы и сенсорных систем
- •13.1.2. Двигательный аппарат и развитие физических качеств
- •13.1.3. Энерготраты, аэробные и анаэробные возможности
- •13.1.4. Вегетативные функции
- •13.2.2. Влияние больших нагрузок на организм спортсменок
- •13.3. Влияние биологического цикла на работоспособность женщин
- •13.3.1. Специфический биологический цикл
- •13.3.2. Изменение спортивной работоспособности в различные фазы биологического цикла
- •13.4. Индивидуализация тренировочного процесса с учетом фаз биологического цикла
- •13.4.1. Индивидуальные особенности протекания биологического цикла у спортсменок
- •13.4.2. Учет фаз биологического цикла при построении тренировочного процесса
- •14. Физиолого-генетические особенности спортивного отбора
- •14.1. Физи0л0г0-генетический подход к вопросам спортивного отбора
- •14.2. Наследственные влияния на морфофункциональные особенности и физические качества человека
- •14.2.1. Наследуемость морфофункциональных особенностей
- •14.2.2. Наследуемость проявления физических качеств
- •Показатели влияния наследственности (н) на физические качества человека
- •14.3. Учет физи0л0г0-генетических особенностей человека в спортивном отборе
- •14.3.1. Учет семейной наследственности в спортивном отборе
- •14.3.2. Учет тренируемости спортсменов
- •14.4. Значение генетически адекватного и неадекватного выбора спортивной специализации, стиля соревновательной деятельности и сенсомоторного доминирования
- •(Квалификации мастера спорта) у высокотренируемых и низкотренируемых спортсменов (по данным разных авторов)
- •14.5. Использование генетических маркеров для поиска высоко и быстро тренируемых спортсменов
- •15. Физиологические основы оздоровительной физической культуры
- •15.1. Роль физической культуры в условиях современной жизни
- •15.1.1. Влияние современных условий жизни на организм человека
- •Характеристика некоторых показателей сердечно-сосудистой системы у мужчин с разной степенью адаптации к окружающей среде
- •15.1.2. Роль физической культуры в жизнедеятельности современного человека
- •15.2. Гипокинезия, гиподинамия и их влияние на организм человека
- •15.2.1. Понятия гипокинезия и гиподинамия
- •15.2.2. Влияние недостаточной двигательной активности на организм человека
- •15.3. Нервно-психическое напряжение, монотонность деятельности и их влияние на организм человека
- •15.3.1. Нервно-психическое напряжение
- •15.3.2. Монотонность деятельности
- •15.4. Основные формы оздоровительной физической культуры и их влияние на функциональное состояние организма
- •15.4.1. Основные формы оздоровительной физической культуры
- •15.4.2. Влияние оздоровительной физической культуры на функциональное состояние и неспецифическую устойчивость организма человека
- •Часть III возрастная физиология
- •1. Общие физиологические закономерности роста и развития организма человека
- •1.1. Периодизация и гетерохронность развития
- •(I) и мальчиков (н)
- •1.2. Сенситивные периоды
- •(Максимально частое движение кистью):1 — лица мужского пола, 2 — лица женского пола (по Бальсевич в.К., 2000)
- •1.3. Влияние наследственности и окружающей среды на развитие организма
- •Показатели влияния наследственности (н) на некоторые морфофункциональные признаки организма человека
- •1.4. Акселерация эпохальная и индивидуальная, биологический и паспортный возраст
- •Возрастные изменения рефракции глаза
- •2.2. Физическое развитие и опорно-двигательная система
- •2.3. Особенности крови, кровообращения и дыхания
- •Возрастная динамика функциональных показателей и развития физических качеств у детей дошкольного и младшего школьного возраста
- •2.4. Особенности пищеварения, обмена веществ и энергии
- •2.5. Особенности терморегуляции, процессов выделения и деятельности желез внутренней секреции
- •2.6.2. Особенности возрастного развития физических качеств
- •Возрастная динамика развития физических качеств у мальчиков
- •Возрастная динамика равновесия в стойке на одной ноге
- •2.6.3. Реакции вегетативных систем и энергообеспечение при физических нагрузках
- •Возрастные изменения длительности задержки дыхания на вдохе
- •Возрастная динамика относительных величин максимального потребления кислорода — мпк
- •Возрастная динамика изменений чсс после вращательных нагрузок в тесте «Вертикаль»
- •2.6.4. Влияние систематических физических нагрузок на развитие функций, здоровье и работоспособность детей
- •Нормы двигательной активности детей — число шагов за сутки
- •Возрастная динамика показателей физической работоспособности у мальчиков
- •3. Физиологические особенности организма детей среднего и старшего школьного возраста и их адаптация к физическим нагрузкам
- •3.1. Развитие центральной нервной системы, высшей нервной деятельности и сенсорных систем
- •Возрастная динамика пропускной способности (бит/с) зрительной сенсорной системы
- •3.2. Физическое развитие и опорно-двигательная система
- •3.3. Особенности крови, кровообращения, дыхания
- •3.4. Особенности пищеварения, выделения и эндокринной системы
- •Возрастная динамика величин жизненной емкости легких (мл) за период от 4 до 17 лет
- •Величина балла полового развития у мальчиков и девочек
- •3.5. Особенности терморегуляции, обмена веществ и энергии
- •3.6.2. Развитие физических качеств
- •Возрастная динамика показателей силы мышц и статической работоспособности у женщин при статических напряжениях
- •3.6.3. Особенности энергетики мышечной деятельности и реакций вегетативных систем на физические нагрузки
- •(Кислородный долг, мл/кг) и относительная величина мпк (мл/мин/кг) у мальчиков 9—17лет
- •3.6.4. Влияние спортивной тренировки на развитие функций организма и динамику работоспособности
- •Динамика межцентральных взаимосвязей в коре больших полушарий у одних и тех же юных спортсменов-фигуристов на протяжении
- •Физическая работоспособность и количество эритроцитов в крови у юных пловцов и нетренированных мальчиков 10-11 лет в начале и конце учебно-тренировочного года
- •Юных футболистов по отношению к работоспособности нетренированных сверстников, принятой за 100%
- •4. Физиологические особенности урока физической культуры в школе
- •4.1. Физиологическое обоснование нормирования физических нагрузок для детей школьного возраста
- •4. 2. Изменение функций организма школьников на уроке физической культуры
- •4.3. Влияние занятий физической культурой на физическое, функциональное развитие, работоспособность школьников и состояние их здоровья
- •4.4. Физиолого-педагогический контроль за занятиями физической культурой и физиологические критерии восстановления организма школьников
- •5. Физиологические особенности организма людей зрелого и пожилого возраста и их адаптация к физическим нагрузкам
- •5.1. Старение, продолжительность жизни, адаптивные реакции и реактивность организма
- •5.2. Возрастные особенности опорно-двигательного аппарата, вегетативных и сенсорных систем
- •5.3. Возрастные особенности регуляторных систем
- •5.4. Физиологические особенности адаптации людей зрелого и пожилого возраста к физическим нагрузкам
- •5.4.1. Особенности формирования двигательных навыков и центральной регуляции движений
- •5.4.2. Возрастные изменения физических качеств
- •5.4.3. Особенности адаптации к физическим нагрузкам вегетативных и регуляторных систем организма
- •5.4.4. Влияние физических нагрузок на функциональное состояние, работоспособность и сохранение здоровья людей
- •6. Физиологические особенности переработки информации у спортсменов разного возраста
- •6. 1. Значение для спорта процессов переработки информации и их возрастные особенности
- •6.2. Физиологические основы процессов восприятия, принятия решения и программирования ответных действий
- •6.3. Скорость и эффективность тактического мышления. Пропускная способность мозга
- •Соотношения количества информации (I, бит) и числа альтернативных выборов (а)
- •6.4. Помехоустойчивость спортсменов, ее возрастные особенности
- •7. Функциональные асимметрии спортсменов разного возраста
- •7.1. Моторныеасимметрии у человека, их возрастные особенности
- •7.2. Сенсорныеи психическиеасимметрии. Индивидуальный профиль асимметрии
- •Частый вариант индивидуального профиля асимметрии различных функций
- •Количество лиц (%) с правосторонним профилем асимметрии у мужчин и женщин
- •7.3. Проявление функциональной асимметрии у спортсменов
- •Функциональная асимметрия глаз у спортсменов
- •7.4. Физиологические основы управления тренировочным процессом с учетом функциональной асимметрии
- •(Данные амплитуды и длительности эмг при толчке штанги)
- •8. Физиологические основы индивидуально-типологических особенностей спортсменов и их развитие в онтогенезе
- •8.1. Индивидуально-типологические особенности человека
- •8.2. Развитие типологических особенностей в онтогенезе
- •8. 3. Индивидуально-типологические особенности спортсменов и их учет в тренировочном процессе
- •8. 4. Индивидуально-типологические особенности биоритмов и их влияние на работоспособность человека
- •Метателей мира
- •Заключение
- •Часть I
- •Часть II
- •Раздел II
- •Часть III
10. Дыхание
Дыханием называется совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, использование его тканями для окислительно-восстановительных реакций и выведения из организма углекислого газа. Дыхательная функция осуществляется с помощью внешнего (легочного) дыхания,
123
переноса О к тканям и СО от них, а также газообмена между тканями и кровью.
10.1. Внешнее дыхание
У человека внешнее дыхание обеспечивается трахеей, бронхами, бронхиолами и альвеолами, общее количество которых составляет около 700 миллионов. Площадь альвеол равна 80-100 м , а объем воздуха в них около 2-3 литров; объем воздухоносных путей — 150-180 мл. В обычных условиях альвеолы не спадаются, так как находящаяся на их внутренней поверхности жидкость содержит сурфактанты — вещества, снижающие поверхностное натяжение.
Газообмен между легки ми и окружающей средой осуществляется за счет вдоха и выдоха. При вдохе объем легких увеличивается, давление в них становится ниже атмосферного, и воздух поступает в дыхательные пути. Этот процесс носит активный характер и обусловлен сокращением наружных межреберных мышц и опусканием (сокращением) диафрагмы, в результате чего объем легких возрастает на 250-300 мл. Во время выдоха объем грудной полости уменьшается, воздух в легких сжимается, давление в них становится выше атмосферного, и воздух выходит наружу. Выдох в спокойном состоянии осуществляется пассивно за счет тяжести грудной клетки и расслабления диафрагмы. Форсированный выдох происходит вследствие сокращений внутренних межреберных мышц, частично — за счет мышц плечевого пояса и брюшного пресса.
Важное значение для осуществления вдоха и выдоха имеет герметически замкнутая плевральная полость (щель), образованная висцеральным (покрывает легкое) и париетальным (выстилает грудную клетку изнутри) листками плевры и защищенная небольшим количеством жидкости. Давление в плевральной полости ниже атмосферного, которое еще больше снижается при вдохе, способствуя поступлению воздуха в легкие. При попадании воздуха или жидкости в плевральную полость легкие спадаются за счет их эластической тяги, дыхание становится невозможным и развиваются тяжелые осложнения — пневмогидроторакс.
Количество воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха, составляет общую емкость легких, величина которой у взрослого человека равна 4-6 л. В общей емкости легких принято выделять четыре составляющих ее компонента: дыхательный объем, резервный объем вдоха и выдоха и остаточный объем.
Дыхательный объем —это количество воздуха, проходящего через легкие при спокойном вдохе (выдохе) и равное 400-500 мл. Резервный объем вдоха (1.5-3 л) составляет воздух, который можно вдохнуть дополнительно после обычного вдоха.
124
Рзервным объемом выдоха (1-1.5 л) называется объем воздуха, который еще можно выдохнуть после обычного выдоха. Остаточный объем (1-1.2 л) — это количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха и выходит только при пневмотораксе. Сумма дыхательного воздуха, резервных объемов вдоха и выдоха составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ), равную 3.5-5 л; у спортсменов она может достигать 6 л и более.
В покое человек делает 10-14 дыхательных циклов в 1 минуту, поэтому минутный объем дыхания (МОД) составляет 6-8 л. В состав дыхательного воздуха входит так называемое мертвое (вредное) пространство (120-150 мл), образованное воздухоносными путями (полости рта, носа, глотки, гортани, трахеи и бронхов), не участвующими в газообмене воздухом. Однако заполняющий это пространство воздух играет положительную роль в поддержании оптимальной влажности и температуры альвеолярного газа. Соотношение компонентов дыхательного цикла (длительность фаз вдоха и выдоха, глубина дыхания, динамика давления и скорость потоков в воздухо-носных путях)характеризуют так называемый паттерн дыхания, который зависит от внешних и внутренних влияний на организм.
В процессе газообмена между организмом и атмосферным воздухом большое значение имеет вентиляция легких, обеспечивающая обновление состава альвеолярного газа. И нтенсивность вентиляции зависит от глубины и частоты дыхания. Количественным показателем вентиляции легких служит минутный объем дыхания, определяемый как произведение дыхательного объема на число дыханий в минуту.
Легочная вентиляция обеспечивается работой дыхательных мышц. Эта работа связана с преодолением эластического сопротивления легких и сопротивления дыхательному потоку воздуха (неэластическое сопротивление). При МОД, равном 6-8 л мин , на работу дыхательных мышц расходуется 5-10 мл мин О . При физических нагрузках, когда МОД достигает 150-200 л • мин , для обеспечения работы дыхательных мышц требуется уже около одного литра О . Высокая кислородная стоимость дыхания невыгодна для организма, так как О не может использоваться для полезной работы.
Из воздуха альвеол О переходит в кровь, а в него поступает СО . Поэтому газовый состав их воздуха в процессе вентиляции легких неодинаков
(табл. 4).
Выдыхаемый воздух состоит из смеси альвеолярного и воздуха вредного пространства, по составу мало отличающегося от атмосферного. Поэтому выдыхаемый воздух содержит больше О, и меньше СО, по сравнению с альвеолярным. Назначение легочной вентиляции состоит в поддержании относительного постоянства уровня
125
Таблица 4