4.3. Приспособление к работе органов дыхания человека
При выполнении работы, особенно требующей мышечных усилий, потребление кислорода организмом увеличивается. Об изменении газообмена во время трудовой деятельности можно судить по таким показателям, как легочная вентиляция и дыхательный объем, частота и глубина дыхания и др.
Легочная вентиляция– это количество воздуха, обмениваемое в 1 минуту. Легочную вентиляцию определяют путем умножения дыхательного объема на число дыханий в одну минуту. В состоянии покоя эта величина составляет 6-8 литров в 1 минуту.
Дыхательный объем– это количество воздуха, которое человека вдыхает при спокойном дыхании. В состоянии спокойного дыхания при каждом акте вдоха в легкие поступает около 500 мл воздуха. Дыхательный объем варьирует в зависимости то глубины дыхания у разных людей в пределах от 300 до 800 мл.
После обычного вдоха человека может сделать максимальный вдох, в результате чего в легкие может поступить еще около 1500 мл воздуха, что составляетрезервный объем вдоха. Резервный объем вдоха определяет способность легких к расширению, необходимость в котором имеется при увеличении потребности организма в газообмене.
Резервный объем– это объем воздуха, который удаляется из легких, если вслед за спокойным вдохом и выдохом произвести максимальных выдох (он составляет примерно 1500 мл).
Остаточный объем– это объем воздуха, который остается в легких после максимально глубокого выдоха. Его величина составляет 1000-1500 мл.
Дыхательный объем, резервные объемы вдоха и выдоха составляют жизненную емкость легких. Жизненная емкость легких – это самое глубокое дыхание, на которое способен данный человек. Она определяется тем количеством воздуха, которое может быть удалено из легких, если после максимального вдоха сделать максимальный выдох. Жизненная емкость легких у мужчин молодого возраста составляет 3.5-4,8 л, у женщин – 3 –3,5 л. Эти показатели достаточно изменчивы и зависят от пола, возраста, массы, положения тела, состояния дыхательных мышц, тренированности и других факторов.
Общая емкость легкихсостоит из жизненной емкости легких и остаточного объема воздуха.
При совершении мышечной работы значительно изменяются все показатели дыхания. Так, например, легочная вентиляция может увеличиваться до 100-120 л/мин, частота дыхания – до 50 в минуту (в спокойном состоянии частота дыхания равна 12-18 в минуту). При выполнении тяжелой или нервно-напряженной (точной, ответственной) работы возможны изменения ритма дыхания (задержка дыхания).
Важным показателем газообмена является максимальное потребление кислорода– наибольшее количество кислорода, которое организм может потреблять за одну минуту при максимально тяжелой работе. Его величина зависит от пола, возраста, физического состояния работника и составляет 2-4 л/мин (у спортсменов –7 л/мин). Выполнять работу при максимальном потреблении кислорода можно лишь несколько минут.
В зависимости от показателей легочной вентиляции и потребления кислорода работы подразделяются на следующие категории 8, с.266:
легкая (легочная вентиляция составляет 10-20 л/мин, потребление кислорода –0,5-1.0 л/мин);
средняя (20-35 л/мин и 1,0-1,5 л/мин соответственно);
тяжелая(35-50 л/мин и 1,5-2,0 л/мин);
очень тяжелая(50-65 л/мин и 2,0-2,5 л/мин);
чрезвычайно тяжелая(65-85 л/мин и 2,5-3,0 л/мин);
изнурительная(более 85 л/мин и более 3,0 л/мин).
Для выполнения любой работы требуется определенное количество кислорода. Этот показатель называется кислородным запросом. Для ликвидации продуктов распада, образующихся в процессе деятельности (в частности, молочной кислоты) необходим кислород. Эту разницу между общим кислородным запросом и количеством кислорода, фактически использующимся во время работы, называюткислородным долгом. Величина максимально возможного долга обычно составляет у работников 4-10 л, у спортсменов – 15-10 л.
Изменение функциональной активности органов дыхания при физической нагрузке обусловлено нервными и гуморальными механизмами. При физической нагрузке увеличивается концентрация в крови и тканях углекислого газа и молочной кислоты, которые стимулируют нейроны дыхательного центра как гуморальным путем, так и за счет нервных импульсов, поступающих от сосудистых рефлексогенных зон. Кроме того, активность нейронов дыхательного центра увеличивается под воздействием нервных импульсов, идущих от проприорецепторов дыхательных и скелетных мышц. Наконец, активность нейронов дыхательного центра обеспечивается потоком нервных импульсов, поступающих от клеток коры головного мозга, обладающих высокой чувствительностью к недостатку кислорода и избытку углекислого газа.