2.3. Дыхательная система

Дыханием называется комплекс физиологических процессов, обеспечивающих потребление кислорода и выделение углекислого газа тканями живого организма. Обмен газов между организмом и окружающей средой осуществляется путем взаимодействия системы дыхания, кровообращения и крови. Поступающий в легкие кислород переходит в кровь, который доставляется к тканям, клеткам тела, где происходит сгорание. Когда поступление кислорода недостаточно, клетки организма получают энергию путем расщепления гликогена до молочной кислоты.

Обмен воздуха между окружающей средой и легкими называется внешним дыханием. В состоянии покоя в легкие при каждом вдохе поступает примерно 350–800 мл воздуха. Во время выдоха такое же количество воздуха выходит наружу. Этот объем воздуха, используемый при спокойном дыхании, называется дыхательным объемом. Резервный объем вдоха составляет воздух, который можно дополнительно вдохнуть после обычного вдоха. Дыхательный и резервный объемы вдоха и выдоха составляют в сумме жизненную емкость легких (ЖЕЛ). Измерить ЖЕЛ можно с помощью специального прибора – спирометра. Величина ЖЕЛ зависит от размеров тела и степени развития дыхательных мышц, функциональное состояние которых различно у людей разного пола и разного возраста. У мужчин она колеблется в пределах 3200–7200 мл, у женщин – 2500–5000 мл.

Дыхание чувствительно к углекислому газу, но в то же время менее чувствительно к недостатку кислорода. В покое легкие вентилируют около пяти литров воздуха в минуту. При работе легочная вентиляция повышается почти мгновенно, но требуется несколько минут приспособления дыхания к требованиям работы, пока не наступит «второе дыхание». С увеличением интенсивности работы повышается легочная вентиляция. Во время ходьбы она составляет 10–20 л/мин, при тяжелой работе – 40–50 л/мин, а при спортивной тренировке максимальной мощности – 100–200 л/мин.

В результате тренировки уменьшается частота дыхания. Если у нетренированного человека частота дыхания16–18 (вдох-выдох) в минуту, то у тренированного 10–12 в минуту, что нередко связано с увеличением глубины дыхания. Повышение возможностей дыхательной системы в процессе тренировки при интенсивной работе позволяет поглощать больше кислорода. Потребление кислорода увеличивается с возрастанием нагрузки. Однако для каждого человека существует предел его потребления, выше которого оно увеличиться не может. Наибольшее количество кислорода, которое может быть поглощено из выдыхаемого воздуха, транспортированного в работающие мышцы, и использовано в окислительных процессах, называется максимальным потреблением кислорода (МПК). Максимальное потребление кислорода является показателем аэробной производительности организма.

Аэробная производительность – способность человека совершать очень тяжелую работу, обеспечивая свои энергетические затраты за счет кислорода, поглощаемого непосредственно во время работы.

Без высокой аэробной производительности нельзя достигнуть высоких результатов в беге на длинные дистанции. Спортсмен, имеющий низкую аэробную производительность, не способен развить высокую скорость на дистанции. Например, наблюдения показали, что лыжники-гонщики, у которых МПК составляет 80 мл, при передвижении по равнине в одинаковых условиях скольжения выигрывают в каждую секунду по одному метру у спортсменов, МПК которых не превышает 65 мл. Это означает, что при беге на дистанции 10 км выигрыш при прочих равных условиях составит около 8 мин. Более подробно вопрос о МПК будет рассмотрен ниже. Кроме аэробной производительности существует и анаэробная производительность.

Анаэробной производительностью называют способность человека работать в условиях недостатка кислорода за счет анаэробных источников энергии. Анаэробную производительность можно измерить, определяя величину кислородного долга, т. е. то количество кислорода, которое требуется для окисления продуктов обмена, образовавшегося при физической работе. Кислородный долг представляет собой разницу между кислородным запросом и тем количеством кислорода, которое потребляется во время работы. Кислородный долг возникает во время работы и ликвидируется в восстановительном периоде после нее. В зависимости от длительности и интенсивности работы на его ликвидацию требуется от нескольких минут до полутора часов. Максимальный кислородный долг у людей, не занимающихся спортом, не превышает 4–7 л. У спортсменов высокого класса он может достигать 20–22 л.