Дыхательная система. Физиологические изменения этой системы под воздействием занятий физической культурой и спортом

Минутный объем V-это воздух, вдыхаемый за одну минуту. Его можно вычислить, умножив средний  дыхательный объем (Vt) на число дыханий в минуту (f), или V=fVt.

Часть Vt, например, воздух в трахее и бронхах до конечных бронхиол и в некоторых  альвеолах, не участвует в газообмене, так как  не  приходит  в  соприкосновение  с  активным  легочным кровотоком  -  это  так  называемое  «мертвое» пространство (Vd).  Часть  Vt,  которая  участвует  в  газообмене  с легочной  кровью,  называется  альвеолярным  объемом (VA). 

С физиологической  точки  зрения  альвеолярная   вентиляция  (VA) - наиболее существенная  часть  наружного дыхания   VA=f(Vt-Vd),  так   как  она  является  тем  объемом  вдыхаемого  за  минуту  воздуха,  который  обменивается  газами  с  кровью  легочных  капилляров.

 

2.3. Транспорт дыхательных газов

Около О,3% О2, содержащегося в артериальной крови большого круга при нормальном Ро2, растворено в плазме. Все остальное количество находится в непрочном химическом соединении с гемоглобином (НЬ) эритроцитов. Гемоглобин представляет собой белок с присоединенной к нему железосодержащей группой. Fе + каждой молекулы гемоглобина соединяется непрочно и обратимо с одной молекулой О2. Полностью насыщенный кислородом гемоглобин содержит 1,39 мл. О2 на 1 г Нb (в некоторых источниках указывается 1,34 мл), если Fе + окислен до Fе +, то такое соединение утрачивает способность переносить О2.

Полностью насыщенный кислородом гемоглобин (НbО2) обладает более сильными кислотными свойствами, чем восстановленный гемоглобин (Нb). В результате в растворе, имеющем рН 7,25, освобождение 1мМ О2 из НbО2 делает возможным усвоение О,7 мМ Н+ без изменения рН; таким образом, выделение О2 оказывает буферное действие.

 

2.4. Насыщение  тканей  кислородом

Транспорт  O2  из  крови  в  те  участки  ткани,  где  он  используется,  происходит  путем  простой  диффузии.

Поскольку  кислород  используется  главным  образом  в  митохондриях,  расстояния,  на  которые  происходит  диффузия в тканях,  представляются  большими  по  сравнению  с  обменом  в  легких.  В  мышечной  ткани  присутствие  миоглобина,  как  полагают,  облегчает  диффузию  O2.  Для  вычисления  тканевого  Po2  созданы  теоретически  модели,  которые  предусматривают  факторы,  влияющие на поступление  и  потребление  O2,  а  именно  расстояние  между  капиллярами,  кровоток  в  капиллярах  и  тканевой  метаболизм. 

Самое  низкое Po2  установлено  в  венозном  конце  и  на  полпути  между  капиллярами,  если  принять, что кроваток  в  капиллярах  одинаковый  и  что  они  параллельны.

 

3. Физиологические изменения, происходящие в организме под воздействием активной двигательной деятельности

Физические нагрузки могут  вызывать в организме значительные изменения, в крайних случаях  даже несовместимы с жизнью (то есть приводить к смерти), а могут  весьма слабо влиять на протекающие  в нем процессы.

Это зависит от интенсивности и длительности физических нагрузок. Чем более интенсивна и длительна нагрузка, тем, соответственно, большие изменения она вызывает в организме.

Длительность нагрузки измеряется в единицах времени (минутах, например). Интенсивность нагрузки измеряется в единицах, оценивающих работу - ваттах, джоулях, калориях и других, сугубо физиологических единицах. Понять, что такое интенсивность работы, удобно на примере: в течение одной минуты можно идти спокойным шагом или бежать. Во втором случае интенсивность нагрузки будет выше, а длительность в обоих случаях одинакова.

Интенсивность нагрузки зависит  и от того, какое количество мышечной массы включается в работу. Чем  больше это количество, тем интенсивнее  работа.

Если нагрузка предельно  интенсивна или длительна, то все  структуры организма начинают работать на обеспечение такого высокого уровня жизнедеятельности. В этих условиях не остается ни одной системы, ни одного органа, которые были бы индифферентны  по отношению к физической нагрузке. Одни системы увеличивают свою деятельность, обеспечивая мышечное сокращение, а  другие - затормаживают, освобождая резервы  организма.

Даже малоинтенсивная мышечная работа никогда не является работой только одних мышц, это деятельность всего организма.

Физиологические системы, увеличивающие  свою деятельность во время мышечной работы и помогающие ее осуществлению, называют системами обеспечения мышечной деятельности.

Регулирование дыхания осуществляется посредством сложной системы  нервно-гуморальных воздействий  на дыхательный центр, расположенный  в продолговатом мозгу. В его  состав входят нервные клетки, регулирующие вдох и выдох, и координирующие работу дыхательных мышц. Кора головного  мозга осуществляет тонкое приспособление дыхания к потребности организма. Одним из проявлений этого является способность человека произвольно  управлять частотой и глубиной своего дыхания. В гуморальной регуляции  дыхания основная роль принадлежит  углекислому газу и кислороду. Недостаток кислорода в крови приводит преимущественно  к учащению дыхания, а избыток  углекислого газа вызывает в основном его углубление. При физической работе эти два фактора действуют  одновременно, вследствие чего происходит и учащение и углубление дыхания.

В состоянии покоя объем  вдоха и выдоха равен в среднем 500 мл. Это дыхательный объем. Если после нормального вдоха сделать  максимальный выдох, то из легких выйдет еще около 1500 мл воздуха (резервный  объем). Количество воздуха, который  можно вдохнуть сверх дыхательного объема (около 1500 мл), составляет дополнительный объем вдоха. Сумма трех объемов - дыхательного, дополнительного и  резервного - составляет жизненную  емкость легких (ЖЕЛ). ЖЕЛ – это  количество воздуха, которое может  выдохнуть человек после максимально  глубокого вдоха. В приведенном  примере она составит 500 мл+1500 мл+1500 мл=3500 мл. ЖЕЛ величина непостоянная и зависит от возраста, пола, роста, состояния здоровья, физического развития, тренированности человека. Средние показатели ЖЕЛ у нетренированных мужчин - 3500-4500 мл, у женщин - 3000-3500 мл; у тренированных мужчин – от 5000 до 7000 мл и более, у женщин - 5000 мл и более.

В состоянии покоя человек  в течение минуты производит 16- 20 дыхания при этом дышит не всеми легкими, а только шестой или седьмой их частью. В результате занятий физическими упражнениями, спортом частота дыхания может снизиться до 12-14 в минуту за счет увеличения их глубины.

Количество воздуха, которое  человек вдыхает и выдыхает за одну минуту, называется легочной вентиляцией или минутным объемом дыхания. В покое легочная вентиляция равна 5-8 л/мин. При физической работе она может достигать 150-180 л/мин с увеличением частоты дыхания до 25-35 в минуту.

Поступающий из атмосферного воздуха кислород усваивается организмом в процессе согласованного взаимодействия различных его систем. Помимо дыхательного аппарата, обеспечивающего в основном вентиляцию легких, в процессе дыхания  участвует ССС, которая обеспечивает процесс кислорода кровью из легких к тканям, а также тканевые реакции, от которых во многом зависит степень использования кислорода в различных условиях жизнедеятельности.

Для окислительных процессов  в состоянии покоя организму  требуется 250-200 мл кислорода в минуту. При мышечной работе потребность  в кислороде возрастает. Чем большее  количество мышц участвует в ней, тем больше потребляется кислорода, но не беспредельно. Для каждого  человека существует свой кислородный  «потолок», выше которого потребление  кислорода увеличиваться не может, этот предел выражается в следующем: наибольшее количество кислорода, которое  организм может поглотить и усвоить  за одну минуту при предельно тяжелой  физической работе, называется максимальным потреблением кислорода (МПК), чем выше МПК, тем выше уровень физической работоспособности человека. У не занимающихся спортом МПК составляет в среднем 2-3,5 литра, у спортсменов - 5-6 литров и более.

МПК является показателем аэробной производительности организма, т.е. его  способности обеспечивать энергией организм за счет кислорода, поглощаемого непосредственно во время тяжелой  работы.

Общее количество кислорода, необходимое для окислительных  процессов, обеспечивающих ту или иную мышечную работы, называется кислородным  запросом. Различают суммарный или  общий кислородный запрос, т.е. количество кислорода, необходимое для всей работы, и минутный кислородный запрос, т.е. кислорода, требуемое для выполнения конкретной работы в течение одной  минуты. Например, в беге на 800 м минутный запрос составляет 12-15 л, а суммарный - 25-30 л; в марафонском беге соответственно 3-4 л и 450-500 л.

При работе большой мощности кислородный запрос может достигать 15-20 л/мин, а МПК не превышает 6-7 л. Разница между кислородным запросом и тем количеством кислорода, который потребляется во время работы называется кислородным долгом. Максимальный кислородный долг у людей, не занимающихся спортом, не превышает 4-7 л, у спортсменов он может достигать 20-22 л.

Если в ткани поступает  меньше кислорода, чем необходимо для  полного обеспечения его потребности, наступает кислородное голодание, или гипоксия. Напряженная мышечная работа всегда сопровождается возникновением дефицита кислорода в организме. Чтобы полнее обеспечить себя кислородам в условиях гипоксии, организм мобилизует свои мощные компенсаторные механизмы. Известно, что мышцы при напряженной  работе увеличивают скорость утилизации кислорода в 100 и более раз. Под  влиянием тренировочных воздействий  повышается способность мышц усваивать  кислород. В основе выносливости лежит  функциональная устойчивость организма  к недостатку кислорода.

При выполнении физических упражнений согласование дыхания с  движениями происходит благодаря сложной  системе приспособительных изменений  в организме. Чем прочнее взаимосвязь  дыхания и движений, тем легче  при прочих равных условиях выполняются  движения. В умениях и навыках  дыхательные циклы становятся как  бы компонентами освоенных двигательных действий.

 

 

Заключение

Из всего вышесказанного, осмыслив роль дыхательной системы в нашей жизни, мы можем сделать  вывод  о важности этой системы в нашем существовании. От   процесса дыхания зависят все  процессы жизнедеятельности организма. С помощью этой системы происходит обмен газов между живыми организмами и окружающей средой. И в результате газообмена и преобразования кислорода О₂ в углекислый газ СО₂ живые существа получают энергию, необходимую для обеспечения жизни.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

 

1. "Основы  Физиологии"  под  редакцией П. Стерки  перевод с анг-лийского  Н. Ю. Алексеенко;

 

 

2. М. Бормаш «Человек»;

 

 

3. Л. Аксельрод «Спорт и здоровье».