Дыхание и глотание.

 

Во время дыхания голосовые связки обычно открыты. При проглатывании мягкое нёбо поднимается и перекрывает задненосовую полость. В то же время надгортанник закрывает верхнюю часть голосовой щели мышцами, подтягивающими гортань, и препятст­вует попаданию пищи в дыхательные пути.

Непроизвольное дыхание - кашель

Раздражение бронхов вызывает глу­бокий вдох, следующий за закрытием голосовой щели. Затем мышцы выдоха сокращаются, создавая возрастающее давление внутри легких. Голосовая щель открывается и происходит вы­брос воздуха, воспринимаемый как кашель.

Чихание

Раздражение слизистого слоя носо­вой полости вызывает рефлекс, по­добный кашлю. Но когда воздух резко выбрасывается из легких, язык блоки­рует заднюю часть ротовой полости и воздух проходит через нос - возника­ет чихание.

Икота

Икота возникает из-за спастического сокращения диафрагмы, вызываю­щего необходимость быстрого вдоха. Когда это происходит, голосовая щель внезапно закрывается, издавая характерный звук - икоту.

Эмоциональное дыхание - смех или плач

И то, и другое представляет собой долгий вдох, сопровождающийся ко­ротким, острым выдохом.

Физиологические изменения в дыхательной системе под влиянием мышечной деятельности

Понятие дыхания

Дыхание - это совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение из организма углекислого газа. Кислород необходим живому организму для протекания реакций окисления (расщепления при участии кислорода) веществ с освобождением энергии. Освободившаяся в результате окисления энергия используется для процессов жизнедеятельности. Основными конечными продуктами полного окисления любого вещества в организме являются углекислый газ и вода. Избыток воды может быть удален через почки или вместе с потом, а избыток углекислого газа удаляется через легкие. Поступление воздуха в легкие (вдох) и удаление воздуха из легких (выдох) - это лишь внешние процессы дыхания.

Полностью дыхание можно представить в виде следующих основных процессов:

1. Поступление воздуха, богатого кислородом, из атмосферы в легкие (вдох).

2. Проникновение кислорода из воздуха легких в кровь, где кислород «прикрепляется» к эритроцитам.

3. Перенос кислорода кровью к клеткам организма (кислород переносится эритроцитами).

4. Переход кислорода от эритроцитов крови в клетки.

5. Использование кислорода в клетках для реакций окисления.

Рассмотренные механизмы относятся к процессам поступления кислорода в организм. Одновременно с ними происходят процессы удаления углекислого газа из организма.

К основным их них можно отнести:

1. Образование углекислого газа в клетках в результате реакций окисления веществ.

2. Переход углекислого газа из клеток в кровь, где он связывается с эритроцитами.

3. Перенос кровью углекислого газа к легким (углекислый газ переносится эритроцитами).

4. Переход углекислого газа из крови в воздух легких.

5. Удаление воздуха, насыщенного углекислым газом из легких в атмосферу (выдох). Еще раз стоит подчеркнуть, что процессы поступления кислорода и удаления углекислого газа происходят не последовательно, а одновременно. Например, в легких происходит проникновение кислорода из воздуха в кровь и одновременно проникновение углекислого газа из крови в воздух.

Дыхательная система и ее функции

К собственно дыхательной системе в физиологии решили отнести структуры организма, обеспечивающие внешнее дыхание (процессы поступления воздуха в легкие и удаления воздуха из легких). Поэтому к дыхательной системе относятся легкие и дыхательные пути - носоглотка, гортань, трахея, бронхи.

Схема строения дыхательного аппарата

Основная функция дыхательной системы - обеспечение поступления кислорода в кровь и удаление из крови углекислого газа. Из других функций дыхательной системы можно отметить:   Участие в процессах терморегуляции. Температура вдыхаемого воздуха в определенной мере влияет на температуру тела. Вместе с выдыхаемым воздухом организм отдает во внешнюю среду тепло, охлаждаясь, если это возможно (если температура окружающей среды ниже температуры тела).   Участие в процессах выделения. Вместе с выдыхаемым воздухом из организма помимо углекислого газа удаляются пары воды, а также пары некоторых других веществ (например, этилового спирта при алкогольном опьянении).   Участие в иммунных реакциях. Некоторые клетки легких и дыхательных путей обладают способностью обезвреживать болезнетворные бактерии, вирусы и другие микроорганизмы.

Специфическими функциями дыхательных путей (носоглотки, гортани, трахеи и бронхов) являются:

  согревание или охлаждение вдыхаемого воздуха (в зависимости от температуры окружающего воздуха);   увлажнение вдыхаемого воздуха (для предотвращения высыхания легких);   очищение вдыхаемого воздуха от инородных частиц - пыли и других.

Дыхательные мышцы

Чтобы воздух из атмосферы поступил в легкие, необходимо создание в них области пониженного давления. То есть давление в легких должно быть меньше атмосферного. Понижение давления в легких достигается их расширением. Легкие расширяются вместе с увеличением объема грудной полости. Грудная же полость увеличивается либо в результате опускания диафрагмы (мышцы, которая разделяет грудную полость от брюшной), либо в результате расширения грудной клетки под действием межреберных мышц. Иными словами для осуществления вдоха необходима деятельность специальных мышц, которые называются дыхательными.

К основным дыхательным мышцам относятся диафрагма и межреберные мышцы. Если вдох осуществляется преимущественно за счет опускания диафрагмы, такой тип дыхания называют брюшным. Он характерен для мужской половины человечества. Если вдох осуществляется преимущественно за счет сокращения межреберных мышц, такой тип дыхания называют грудным. Грудное дыхание характерно для женской половины человечества. При мышечной деятельности чаще всего наблюдается смешанный тип дыхания, в котором примерно одинаково участвуют и диафрагма, и межреберные мышцы.

В покое выдох может осуществляться пассивно - за счет расслабления диафрагмы или межреберных мышц. В первом случае при этом происходит поднятие диафрагмы, а во втором - опускание грудной клетки. При мышечной же деятельности, когда необходимо быстрое и интенсивное удаление воздуха из легких, в работу включаются мышцы, помогающие этому процессу. Основными из них можно назвать межреберные мышцы, опускающие грудную клетку, и мышцы живота, помогающие поднятию диафрагмы.

При интенсивной мышечной деятельности работа дыхательных мышц в значительной степени увеличивается, обеспечивая больший объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, а также большее количество вдохов-выдохов в единицу времени. В свою очередь увеличение интенсивности работы дыхательных мышц требует повышенного поступление к ним кислорода. Поэтому при мышечной работе улучшается кровоснабжение дыхательных мышц за счет раскрытия дополнительных кровеносных сосудов, и увеличивается скорость тока крови по ним.

Основные изменения в деятельности дыхательной системы при мышечной работы:

  Увеличивается частота дыхания. Если в покое частота дыхания составляет 12-18 дыхательных движений (циклов вдох-выдох) в минуту, то при работе она увеличивается до 40-90 дыхательных движений в зависимости от интенсивности работы.   Увеличивается глубина дыхания. Если в покое глубина дыхания (объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого за один вдох или выдох) составляет 0.5 литра, то во время напряженной мышечной работы она увеличивается до 2-3 литров.   Расширяются кровеносные сосуды легких и дыхательных путей (а также дыхательных мышц). Увеличивается скорость тока крови по сосудам этих органов.

Увеличение деятельности дыхательной системы во время работы (совместно с увеличением деятельности сердечно-сосудистой системы, системы крови и других систем) обеспечивает увеличение потребления организмом кислорода в несколько десятков раз. Так, в покое организм потребляет 250-350 миллилитров кислорода в минуту, а при предельной мышечной работе эта величина может достигать 4 литров в минуту, а у высококвалифицированных спортсменов - до 6 литров (!) в минуту. Разумеется, имеются в виду не все высококвалифицированные спортсмены, а только представители тех видов спорта, в которых спортивный результат напрямую зависит от количества потребления кислорода в единицу времени - бегуны на средние и длинные дистанции, лыжники, велосипедисты-шоссейники, пловцы на средние и длинные дистанции и др.

Основные изменения в дыхательной системе под влиянием многолетней систематической тренировки

В результате систематических занятий физическими упражнениями происходят такие изменения в системе дыхания, которые обеспечивают увеличение потребления организмом кислорода при мышечной работе.

  Увеличивается сила дыхательных мышц.   Увеличивается объем максимального вдоха или выдоха. В результате за одно дыхательное движение в легкие может поступить большее количество воздуха.   Увеличивается общий объем легких и жизненная емкость легких - часть легких принимающая непосредственное участие в обмене газами между воздухом и кровью.   Увеличивается число кровеносных сосудов в легких, что дает возможность во время работы большему количеству крови и за меньшее время насытится кислородом и освободиться от углекислого газа.

Отличия дыхательной системы тренированного и нетренированного организма в состоянии покоя

В покое дыхательная система тренированного организма работает более экономично, чем дыхательная система нетренированного организма:

  У тренированных людей в покое снижена частота дыхания (8-12 вдохов-выдохов в минуту) по сравнению с нетренированными (13-18 вдохов-выдохов в минуту).   У тренированных людей в покое несколько повышен объем вдыхаемого воздуха (за счет увеличения силы дыхательных мышц).   Дыхательные мышцы тренированного организма больше находятся в состоянии расслабления и потребляют меньше энергии.

Отличия дыхательной системы тренированного и нетренированного организма при выполнении мышечной работы

  У тренированных людей деятельность системы дыхания увеличивается преимущественно за счет увеличения глубины дыхания, у нетренированных - преимущественно за счет увеличения частоты дыхания. В последнем случае дыхательные мышцы работают с большим напряжением, что приводит к их быстрому утомлению и отказу от работы.   У тренированных людей во время мышечной работы значительно увеличена поверхность легких, принимающая непосредственное участие в обмене газами, по сравнению с нетренированными.   В легких тренированного организма значительно больше кровеносных сосудов, которые принимают участие в газообмене.   Одна и та же нагрузка у тренированного организма вызывает меньшее увеличение деятельности системы дыхания, чем у нетренированного (так как легкие тренированного организма больше, в них повышено количество кровеносных сосудов, а также увеличена поверхность легких, принимающих непосредственное участие в газообмене).   После работы у тренированных людей быстрее восстанавливаются частота и глубина дыхания, чем у нетренированных.

При выполнении мышечной работы усилена работа гладкой мускулатуры дыхательных путей (трахеи, бронхов). Это способствует более быстрому отхождению мокроты из этих органов, которая в норме образуется у каждого человека. При задержке мокроты в легких и дыхательных путях создаются благоприятные условия для развития инфекций, а увеличение скорости ее отхождения - снижает риск инфекционных заболеваний органов дыхания. Поэтому люди, которые регулярно занимаются, например, бегом на длинные дистанции, реже болеют простудными и инфекционными заболеваниями.