4. Дыхательная система

Слайд 15. Между организмом и окружающей средой постоянно происходит газообмен - обмен газов между наружным воздухом и кровью. Газообмен (дыхание) - функция дыхательной системы. В дыхательной системе выделяют воздухоносные пути - носовую полость, глотку, гортань, трахею, бронхи и дыхательную часть - легкие.

Различают внешнее - легочное и внутриклеточное - тканевое дыхание.

Легочное дыхание - это обмен газов в легких. При вдохе кислород в составе вдыхаемого воздуха по воздухоносным путям поступает в легкие. При прохождении по воздухоносным путям воздух очищается, согревается и увлажняется. В легочных пузырьках, или альвеолах, окруженных густой сетью капилляров, происходит газообмен. Эластичная ткань легких содержит в зависимости от роста тела человека от 200 до 600 млн альвеол. При нормальных условиях в состоянии покоя функционирует около половины легочной ткани. При нагрузке число действующих легочных альвеол увеличивается.

Альвеолы при вдохе заполняются атмосферным воздухом. Через стенки альвеол и капилляров происходит переход кислорода из воздуха, заполняющего альвеолы, в кровь, а углекислого газа - из крови в полость альвеол. Газообмен обусловлен разностью давления: парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе выше, чем в крови, а давление углекислого газа, наоборот, в крови выше, чем в альвеолах. При выдохе углекислый газ выделяется в окружающую среду.

Кислород, поступивший в кровь, разносится по всему организму и переходит из крови в ткани, где участвует в окислительных процессах. В тканях в результате обмена веществ образуется углекислый газ; из тканей он поступает в кровь и вместе с кровью поступает в легкие. Переход газов в тканях также обусловлен разностью давления. Обмен газов, происходящий в тканях, называется тканевым дыханием.

Легкие расположены в герметически закрытой грудной полости (клетке). Обмен воздуха в легких происходит в результате дыхательных движений грудной клетки. Основными дыхательными мышцами являются диафрагма и межреберные мышцы. Наполнение легких воздухом при вдохе происходит за счет расширения внутреннего пространства грудной клетки. При вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы и диафрагма (при своем сокращении диафрагма опускается), поднимаются ребра, грудная клетка расширяется, вслед за увеличением объема грудной клетки расширяются и легкие, давление воздуха внутри них понижается, и в легкие по дыхательным путям засасывается порция воздуха.

При выдохе мышцы, участвующие в акте вдоха, расслабляются, диафрагма при этом поднимается, ребра в результате сокращения внутренних межреберных и других мышц, и вследствие своей тяжести опускаются, объем грудной клетки уменьшается, давление в легких повышается, и воздух из легких по воздухоносным путям устремляется наружу.

При усиленном или напряженном дыхании наряду с основными дыхательными мышцами в работу вовлекаются дополнительные.

Систематические занятия физическими упражнениями и спортом укрепляют дыхательную мускулатуру, способствуют увеличению объема и подвижности (экскурсии) грудной клетки, росту капиллярной сети в легких и др.

Работоспособность человека (в частности, спортсмена или физкультурника) определяется во многом тем, какое количество кислорода забрано из наружного воздуха в кровь легочных капилляров и доставлено в ткани. Окисление (расщепление при участии кислорода) белков, жиров и углеводов сопровождается освобождением энергии, которая используется организмом для обеспечения процессов жизнедеятельности. Во время физических нагрузок потребность в кислороде значительно увеличивается. Это предъявляет повышенные требования к системам крови, кровообращению, дыханию, как внешнему, так и тканевому. Поэтому при мышечной работе эти системы подвержены изменениям, зависящим от объема и интенсивности нагрузки, вида физических упражнений.

Рассмотрим некоторые показатели работы системы дыхания: дыхательный объем, частота дыхания, минутный объем дыхания (МОД), жизненная емкость легких (ЖЕЛ), максимальное потребление кислорода (МПК).

Дыхательный объем - объем воздуха, поступающий в легкие за один вдох или выходящий из легких при последующем выдохе при спокойном дыхании. В норме у взрослых людей 400-500мл, у спортсменов - 800 и более.

Частота дыхания - количество дыхательных циклов в минуту. В среднем у нетренированного человека частота в покое равна 16- 18 циклам. У тренированных режим дыхания в покое становится более экономным - 8-12 циклов, благодаря увеличению дыхательного объема. При физической нагрузке частота дыхания увеличивается до 40 циклов и более в минуту.

Минутный объем дыхания (МОД), или легочная вентиляция - объем воздуха, который проходит через легкие каждую минуту. Величина легочной вентиляции определяется умножением величины дыхательного объема на частоту дыхания. Легочная вентиляция в покое у взрослого человека составляет 6-8 л/мин, при напряженной физической нагрузке может достигать 120-150 л/мин, у квалифицированных спортсменов - более 150 л/мин. У тренированных людей газообмен в легких увеличивается преимущественно за счет увеличения глубины вдоха и выдоха, 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.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после максимального вдоха. В среднем, у нетренированных мужчин ЖЕЛ - 3500 мл, у женщин - 3000 мл; у тренированных соответственно 4700 и 3500 мл. Под влиянием занятий некоторыми видами спорта (плаванием, бегом, лыжным спортом), в которых характер работы связан с усиленным дыханием, жизненная емкость легких может значительно увеличиваться и доходить до 7000 мл и более.

Потребление кислорода (ПК) - количество кислорода, фактически использованное организмом в состоянии покоя или при выполнении какой - либо работы

Максимальное потребление кислорода (МПК)- наибольшее количество О2, которое может усвоить организм при предельно интенсивной для него работе. Показатель МПК зависит от целого ряда факторов. Один из них - степень тренированности. У не занимающихся физическими упражнениями МПК находится на уровне 2,5 - 3 л/мин. У спортсменов высокого класса, особенно занимающихся циклическими видами спорта, МПК может достигать: у женщин - 4 л/мин, у мужчин - 6 и более л/мин. МПК является показателем аэробной (кислородной) работоспособности организма. Высокий показатель МПК - залог устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды.

Рассматривая показатели работы дыхательной системы, следует определиться с понятиями «кислородный запрос» и «кислородный долг».

Кислородный запрос (минутный) - количество кислорода, необходимое организму в 1 минуту для окислительных процессов. В состоянии покоя для обеспечения процессов жизнедеятельности организму требуется 250 - 300 мл кислорода в минуту, при интенсивной мышечной работе во много раз больше (в 20 и более). Общий кислородный запрос - количество кислорода, необходимое организму для выполнения всей предстоящей работы.

Кислородный долг (минутный)- разница между кислородным запросом и количеством О2, которое потребляется за 1 мин.

Если в клетки тканей поступает кислорода меньше, чем нужно для обеспечения потребности в энергии, возникает кислородное голодание или гипоксия. Гипоксия наступает по ряду причин. Внешние - загрязнение воздуха, подъем на высоту (в горы, в самолете и др.), внутренняя - зависит от состояния дыхательной и кровеносной систем, проницаемости стенок альвеол и капилляров, количества гемоглобина в крови и др.

Причиной гипоксии может быть гиподинамия - физическая детренированность. Ухудшение кровообращения при малоподвижном образе жизни расстраивает слаженную систему кислородного снабжения организма. В результате развивается кислородная недостаточность. Органы по-разному переносят гипоксию различной длительности. Наиболее чувствительна к гипоксии кора головного мозга. Она первой реагирует на недостаток кислорода.

Систематическая физическая тренировка, совершенствуя системы дыхания, кровообращения, увеличивая содержание гемоглобина, скорость отдачи кислорода кровью и др., значительно расширяет возможности организма в потреблении кислорода, благодаря чему отдаляется наступление гипоксии.

Хороший газообмен - необходимое условие здоровья. Функцию дыхания, как и функцию кровообращения, наиболее эффективно развивают занятия на чистом воздухе циклическими видами физических упражнений с включением большого количества мышечных групп.

Помимо газообмена с деятельностью дыхательной системой связаны и другие функции. Например, обоняние и звукообразование.

Как говорилось выше, дыхание может управляться человеком произвольно. Поэтому существуют следующие рекомендации:

- дышать необходимо через нос. В случаях физической работы одновременно через нос и рот; при увеличении интенсивности - с акцентом на выдохе, так как при этом из легких полнее удаляется углекислый газ;

- следует помнить, что от интенсивного и длительного применения дыхательных упражнений, когда в крови резко понижается содержание углекислого газа, являющегося стимулятором дыхательного центра, может наступить обморок;

- при сгибании тела делать выдох, при выпрямлении - вдох;

- избегать задержек дыхания, что приводит к застою венозной крови в периферических сосудах;

- при выполнении силовых упражнений необходимо четко регулировать дыхание.

Вдох и выдох должны делаться в период расслабления - до начала или после окончания движения. Максимальные усилия возможны только при задержке дыхания, околопредельные - при задержке или на выдохе, средние и малые - при непрерывном дыхании.