Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА

Безпрерывно идущие в каждой клеточке организма окислительно-восстановительные реакции нуждаются в неизменном притоке субстратов окисления (углеводов, липидов и аминокислот) и окислителя — кислорода. В организме имеются впечатляющие припасы питательных веществ — углеводные и жировые депо, также большой припас белков в скелетных мышцах, потому даже сравнимо долгое (в течение нескольких суток) голодание не приносит человеку Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА существенного вреда. А вот припасов кислорода в организме фактически нет, если не считать маленького количества, содержащегося в мышцах в форме оксимиоглобина, потому без его поставки человек способен выжить только 2—3 мин, после этого наступает так именуемая «клиническая смерть». Если в течение 10—20 мин снабжение клеток мозга кислородом не восстановится, в Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА их произойдут такие биохимические конфигурации, которые нарушат их многофункциональные характеристики и приведут к скорой смерти всего организма. Другие клеточки тела при всем этом могут и не пострадать в таковой степени, но нервные клеточки очень чувствительны к недочету кислорода. Вот почему одной из центральных физиологических систем организма является многофункциональная Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА система кислородного обеспечения, и состояние конкретно этой системы в большинстве случаев употребляется для оценки «здоровья».

Понятие о кислородном режиме организма. Кислород проходит в организме довольно длиннющий путь (рис. 18). Попадая вовнутрь в виде молекул газа, он уже в легких учавствует в целом ряде хим реакций, обеспечивающих его последующую транспортировку к Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА клеточкам тела. Там, попадая в митохондрии, кислород окисляет различные органические соединения, превращая их в конечном счете в воду и углекислоту. В таком виде кислород и выводится из организма.

Что принуждает кислород из атмосферы просачиваться в легкие, потом — в кровь, оттуда — в ткани и клеточки, где уже он вступает в биохимические Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА реакции? Разумеется, что существует некоторая сила, определяющая конкретно такое направление перемещения молекул этого газа. Эта сила — градиент концентраций. Содержание кислорода в атмосферном воздухе намного больше, чем в воздухе внутрилегочного места (альвеолярном). Содержание кислорода в альвеолах — легочных пузырьках, в каких происходит газообмен воздуха с кровью, — намного выше, чем в венозной крови Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА. Ткани содержат кислорода еще меньше, чем артериальная кровь, а митохондрии содержат малозначительное количество кислорода, так как поступающие в их молекулы этого газа немедля вступают в цикл окислительных реакций и преобразуются в хим соединения. Вот этот каскад равномерно понижающихся концентраций, отражающий градиенты усилия, в итоге которых кислород из атмосферы просачивается Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА в клеточки тела, и принято именовать кислородным режимом организма (рис.19). Точнее, кислородный режим характеризуется количественными параметрами описанного каскада. Верхняя ступень каскада охарактеризовывает содержание кислорода в атмосферном воздухе, который во время вдоха просачивается в легкие. 2-ая ступень — содержание О2 в альвеолярном воздухе. 3-я ступень — содержание О2 в артериальной крови Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА, только-только обогащенной кислородом. И в конце концов, 4-ая ступень — напряжение кислорода в венозной крови, которая дала содержавшийся в ней кислород тканям. Эти четыре ступени образуют три «пролета», которые отражают реальные процессы газообмена в организме. «Пролет» меж 1-й и 2-й ступенями соответствует легочному газообмену, меж 2-й и 3-й Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА ступенями — транспорту кислорода кровью, а меж 3-й и 4-й ступенями — тканевому газообмену. Чем больше высота ступени, тем больше перепад концентраций, тем выше градиент, при котором кислород транспортируется на этом шаге. С годами возрастает высота первого «пролета», другими словами градиент легочного газообмена; второго «пролета», т.е. градиент транспорта 02 кровью, тогда Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА как высота третьего «пролета», отражающего градиент тканевого газообмена, понижается. Возрастное уменьшение интенсивности тканевого окисления является прямым следствием понижения с годами интенсивности энергетического обмена.

Рис. 18. Транспорт кислорода у человека (направление показано стрелками)

Рис. 19. Каскад напряжений кислорода во вдыхаемом воздухе (I), в альвеолах (А), артериях (а) и венах (К) У Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА мальчугана 5 лет, ребенка 15 лет и взрослого 30 лет

Таким макаром, усвоение кислорода организмом происходит в три стадии, которые разбиты в пространстве и во времени. 1-ая стадия — нагнетание воздуха в легкие и обмен газов в легких — носит еще заглавие наружного дыхания. 2-ая стадия — транспорт газов кровью — осуществляется системой кровообращения. 3-я стадия — усвоение Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА кислорода клеточками организма — именуется тканевым, либо внутренним дыханием.

Дыхание

Обмен газов в легких. Легкие представляют собой герметичные мешки, соединенные с трахеей при помощи больших воздухоносных путей — бронхов. Атмосферный воздух через носовую и ротовую полость просачивается в горло и дальше в трахею, после этого делится на два потока, один из которых идет к правому Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА легкому, другой к левому (рис. 20). Трахея и бронхи состоят из соединительной ткани и каркаса из хрящевых колец, которые не позволяют этим трубкам перегибаться и перекрывать воздухоносные пути при разных конфигурациях положения тела. Войдя в легкие, бронхи делятся на огромное количество ответвлений, каждое из которых вновь делится, образуя Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА так называемое «бронхиальное дерево». Самые тонкие веточки этого «дерева» именуются бронхиолами, и на их концах размещаются легочные пузырьки, либо альвеолы (рис. 21). Количество альвеол добивается 350 млн., а их общая площадь — 150 м2. Эта самая поверхность и представляет собой площадь для обмена газами меж кровью и воздухом. Стены альвеолы состоят из Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА 1-го слоя эпителиальных клеток, к которому впритирку подходят тончайшие кровеносные капилляры, также состоящие из однослойного эпителия. Такая конструкция благодаря диффузии обеспечивает сравнимо легкое проникновение газов из альвеолярного воздуха в капиллярную кровь (кислород) и в оборотном направлении (углекислый газ). Этот газообмен происходит в итоге того, что создается градиент концентрации газов (рис Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА. 22). Находящийся в альвеолах воздух содержит относительно огромное количество кислорода (103 мм рт. ст.) и маленькое количество углекислого газа (40 мм рт. ст.). В капиллярах, напротив, концентрация углекислого газа повышена (46 мм рт. ст.), а кислорода понижена (40 мм рт. ст.), так как в этих капиллярах находится венозная кровь, собранная уже после того, как Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА она побывала в тканях и дала им кислород, получив взамен углекислый газ. Кровь по капиллярам протекает безпрерывно, а воздух в альвеолах обновляется при каждом вдохе. Оттекающая от альвеол обогащенная кислородом (до 100 мм рт. ст.) кровь содержит сравнимо не много углекислого газа (40 мм рт. ст.) и вновь готова к осуществлению тканевого газообмена Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА.

Рис. 20. Схема строения легких (А) и легочных альвеол (Б)

А: ] — горло; 2 — трахея; 3 — бронхи; 4 — бронхиолы; 5 — легкие;

Б: 1 — сосудистая сеть; 2, 3 — альвеолы снаружи и в разрезе; 4 —

бронхиола; 5 — артерия и вена


Рис. 21. Схема ветвления воздухоносных путей (слева). В правой части рисунка приведена кривая суммарной площади поперечного сечения воздухоносных путей на уровне каждого ветвления (3). Сначала Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА переходной зоны эта площадь начинает значительно возрастать, что длится и в дыхательной зоне. Бр — бронхи; Бл — бронхиолы; КБл — конечные бронхиолы; ДБл — дыхательные бронхиолы; АХ — альвеолярные ходы; А — альвеолы

Рис. 22. Обмен газов в легочных альвеолах: через стену легочной альвеолы О2 вдыхаемого воздуха поступает в кровь, а СО2 венозной крови Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА — в альвеолу; газообмен обеспечивается разностью парциальных давлений (Р) СО2 и О2 в венозной крови и в полости легочных альвеол

Чтоб мелкие пузырьки — альвеолы — не спадались во время выдоха, их поверхность изнутри покрыта слоем специального вещества, вырабатываемого легочной тканью. Это вещество — сурфактант — уменьшает поверхностное натяжение стен альвеол. Обычно оно вырабатывается в Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА лишнем количестве, чтоб гарантировать очень полное внедрение поверхности легких для газообмена.

Диффузионная способность легких. Градиент концентраций газов по обе стороны альвеолярной стены является той силой, которая принуждает молекулы кислорода и углекислого газа диффундировать, просачиваться через эту стену. Но при одном и том же атмосферном давлении скорость диффузии молекул зависит Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА не только лишь от градиента, да и от площади соприкосновения альвеол и капилляров, от толщины их стен, от наличия сурфактанта и ряда других обстоятельств. Для того чтоб оценить все эти причины, при помощи особых устройств определяют диффузионную способность легких, которая зависимо от возраста и многофункционального состояния человека может изменяться Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА от 20 до 50 мл О2/мин/мм рт. ст.

Вентиляционно-перфузионное отношение. Газообмен в легких происходит исключительно в том случае, если воздух в альвеолах временами (в каждом дыхательном цикле) обновляется, а через легочные капилляры безпрерывно течет кровь. Конкретно по этой причине остановка дыхания, как и остановка кровообращения, в равной Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА мере означают погибель. Непрерывный ток крови через капилляры именуется перфузией, а ритмическое поступление новых порций атмосферного воздуха в альвеолы — вентиляцией. Следует выделить, что воздух в альвеолах по составу очень значительно отличается от атмосферного: в альвеолярном воздухе еще больше углекислого газа и меньше кислорода. Дело в том, что механическая вентиляция легких не затрагивает Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА более глубочайших зон, в каких размещены легочные пузырьки, и там газообмен происходит только благодаря диффузии, а поэтому несколько замедленно. Все же каждый дыхательный цикл приносит в легкие новые порции кислорода и уносит излишек углекислоты. Скорость перфузии легочной ткани кровью должна точно соответствовать скорости вентиляции, чтоб меж Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА этими 2-мя процессами устанавливалось равновесие, по другому или кровь будет перенасыщена углекислотой и недонасыщена кислородом, или, напротив, углекислота будет вымываться из крови. И то и это плохо, потому что дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге, генерирует импульсы, заставляющие дыхательные мускулы производить вдох и выдох, под воздействием рецепторов, измеряющих содержание СО2 и О Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА2 в крови. Если уровень СО2 в крови падает, дыхание может тормознуть; если же вырастает — начинается одышка, человек чувствует удушье. Соотношение меж скоростью кровотока через легочные капилляры и скоростью потока воздуха, вентилирующего легкие, именуется вентиляционно-перфузионным отношением (ВПО). От него зависит соотношение концентраций О2 и СО2 в выдыхаемом воздухе. Если Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА надбавка СО2 (по сопоставлению с атмосферным воздухом) в точности соответствует уменьшению содержания кислорода, то ВПО=1, и это завышенный уровень. В норме ВПО составляет 0,7—0,8, т. е. перфузия должна быть несколько лучше, чем вентиляция. Величину ВПО учитывают при выявлении тех либо других болезней бронхолегочной системы и системы кровообращения.

Если сознательно Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА резко активизировать дыхание, делая очень глубочайшие и нередкие вдохи-выдохи, то ВПО превзойдет 1, а человек скоро ощутит головокружение и может свалиться в обморок — это итог «вымывания» лишних количеств СО2 из крови и нарушения кислотно-щелочного гомеостаза. Напротив, если усилием воли задержать дыхание, то ВПО составит наименее 0,6 и Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА через несколько 10-ов секунд человек ощутит удушье и властный позыв к дыханию. Сначала мышечной работы ВПО резко меняется, поначалу снижаясь (усиливается перфузия, потому что мускулы, начав сокращаться, выдавливают из собственных вен дополнительные порции крови), а через 15—20 с быстро увеличиваясь (активируется дыхательный центр и растет вентиляция). Нормализуется ВПО только через Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА 2—3 мин после начала мышечной работы. В конце мышечной работы все эти процессы протекают в оборотном порядке. У деток схожая перенастройка системы кислородного снабжения происходит незначительно резвее, чем у взрослых, потому что размеры тела и соответственно инерционные свойства сердца, сосудов, легких, мускул и других участвующих в этой реакции структур у деток Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА значительно меньше.

Тканевый газообмен. Кровь, приносящая к тканям кислород, дает его (по градиенту концентрации) в тканевую жидкость, а оттуда молекулы О2 попадают в клеточки, где и захватываются митохондриями. Чем лучше происходит этот захват, тем резвее миниатюризируется содержание кислорода в тканевой воды, тем выше становится градиент меж артериальной кровью и Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА тканью, тем резвее кровь дает кислород, отсоединяющийся при всем этом от молекулы гемоглобина, которая служила «транспортным средством» для доставки кислорода. Освободившиеся молекулы гемоглобина могут захватывать молекулы СО2, чтоб нести их к легким и там отдавать альвеолярному воздуху. Кислород, вступая в цикл окислительных реакций в митохондриях, в конечном счете оказывается соединенным или Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА с водородом (появляется Н2О), или с углеродом (появляется СО2). В свободном виде кислород в организме фактически не существует. Весь образующийся в тканях углекислый газ выводится из организма через легкие. Метаболическая вода также отчасти испаряется с поверхности легких, но может выводиться, не считая того, с позже и мочой Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА.

Дыхательный коэффициент. Соотношение количеств образовавшегося СО2 и поглощенного О2 именуется дыхательным коэффициентом (ДК) и находится в зависимости от того, какие субстраты окисляются в тканях организма. ДК в выдыхаемом воздухе составляет от 0,65 до 1. По чисто хим причинам при окислении жиров ДК=0,65; при окислении белков — около 0,85; при окислении углеводов Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА ДК=1,0. Таким макаром, по составу выдыхаемого воздуха можно судить о том, какие вещества употребляются в реальный момент для выработки энергии клеточками организма. Естественно, обычно ДК воспринимает какое-то промежуточное значение, в большинстве случаев близкое к 0,85, но это не означает, что окисляются белки; быстрее это итог одновременного окисления жиров и углеводов Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА. Величина ДК плотно сплетена с ВПО, меж ними есть практически полное соответствие, если не считать периодов, когда ВПО подвергается резким колебаниям. У малышей в покое ДК обычно выше, чем у взрослых, что связано со существенно огромным ролью углеводов в энергетическом обеспечении организма, в особенности деятельности нервных структур.

При Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА мышечной работе ДК также может значительно превосходить ВПО, если в энергообеспечении участвуют процессы анаэробного гликолиза. В данном случае гомеостатические механизмы (буферные системы крови) приводят к выбросу из организма дополнительного количества СО2, что обосновано не метаболическими нуждами, а гомеостатическими. Такое дополнительное выделение СО2 именуют «неметаболическим излишком». Его возникновение в выдыхаемом Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА воздухе значит, что уровень мышечной нагрузки достигнул некоего порога, после которого нужно подключение анаэробных систем энергопродукции («анаэробный порог»). Детки от 7 до 12 лет владеют более высочайшими относительными показателями анаэробного порога: у их при таковой нагрузке выше частота пульса, легочная вентиляция, скорость кровотока, потребление кислорода и т. п. К 12 годам нагрузка Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА, соответственная анаэробному порогу, резко понижается, а после 17—18 лет не отличается от соответственной нагрузки у взрослых. Анаэробный порог — один из важных характеристик аэробной производительности человека, также та малая нагрузка, которая способна обеспечить достижение тренировочного эффекта.

Наружное дыхание — это проявления процесса дыхания, которые отлично приметны без всяких устройств, так как воздух заходит в Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА воздухоносные пути и выходит из их только благодаря тому, что меняется форма и объем грудной клеточки. Что все-таки принуждает воздух просачиваться вглубь организма, достигая, в конечном счете, мелких легочных пузырьков? В этом случае действует сила, вызванная различием в давлении снутри грудной клеточки и в окружающей атмосфере. Легкие Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА окружены соединительно-тканной оболочкой, которая именуется плеврой, при этом меж легкими и плевральным мешком находится плевральная жидкость, которая служит смазкой и герметиком. Внутриплевральное место герметично, не сообщается с примыкающими полостями и проходящими через грудную клеточку пищеварительными и кровеносными трубами. Герметична и вся грудная клеточка, отделенная от брюшной полости не только Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА лишь серозной оболочкой, да и большой кольцевой мышцей — диафрагмой. Потому усилия дыхательных мускул, приводящие даже к маленькому повышению ее объема во время вдоха, обеспечивают довольно существенное разряжение снутри плевральной полости, и конкретно под действием этого разряжения воздух заходит в ротовую и носовую полость и просачивается дальше через горло, трахею, бронхи Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА и бронхиолы в легочную ткань.

Организация дыхательного акта. Три группы мускул участвуют в организации дыхательного акта, т. е. в перемещении стен грудной клеточки и брюшной полости: инспираторные (обеспечивающие вдох) внешние межреберные мускулы; экспираторные (обеспечивающие выдох) внутренние межреберные мускулы и диафрагма, также мускулы брюшной стены. Слаженное сокращение Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА этих мускул под управлением дыхательного центра, который размещен в продолговатом мозге, вызывает перемещение ребер несколько вперед и ввысь относительно их положения в момент выдоха, грудина приподнимается, а диафрагма вжимается вовнутрь брюшной полости. Таким макаром, общий объем грудной клеточки значительно возрастает, там создается достаточно высочайшее разряжение, и воздух из атмосферы устремляется вовнутрь легких Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА. В конце вдоха импульсация из дыхательного центра к этим мускулам прекращается, и ребра под силой своей тяжести, а диафрагма в итоге ее расслабления ворачиваются в «нейтральное» положение. Объем грудной клеточки миниатюризируется, там увеличивается давление, и излишний воздух из легких выбрасывается через те же трубки, через которые он заходил. Если Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА по каким-то причинам выдох затруднен, то для облегчения этого процесса подключаются экспираторные мускулы. Работают они и в тех случаях, когда дыхание усиливается либо ускоряется под воздействием чувственных или физических нагрузок. Работа дыхательных мускул, как и неважно какая другая мышечная работа, просит издержек энергии. Подсчитано, что при умеренном Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА дыхании на эти нужды расходуется чуток больше 1 % потребляемой организмом энергии.

Зависимо от того, связано ли расширение грудной клеточки при обычном дыхании в большей степени с поднятием ребер либо уплощением диафрагмы, различают реберный (грудной) и диафрагмальный (брюшной) типы дыхания. При грудном типе дыхания диафрагма сдвигается пассивно в согласовании с конфигурацией внутригрудного Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА давления. При брюшном типе массивные сокращения диафрагмы очень сдвигают органы брюшной полости, потому при вдохе животик «выпячивается». Становление типа дыхания происходит в возрасте 5—7 лет, при этом у девченок оно становится, обычно, грудным, а у мальчишек — брюшным.

Легочная вентиляция. Чем крупнее организм и чем посильнее работают дыхательные мускулы, тем большее Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА количество воздуха проходит через легкие за каждый дыхательный цикл. Для оценки легочной вентиляции определяют минутный объем дыхания, т.е. среднее количество воздуха, которое проходит через дыхательные пути за 1 мин. В покое у взрослого человека данная величина составляет 5—6 л/мин. У новорожденного малыша минутный объем дыхания составляет 650—700 мл Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА/мин, к концу 1 года жизни добивается 2,6—2,7 л/мин, к 6 годам — 3,5 л/мин, в 10 лет — 4,3 л/мин, а у подростков — 4,9 л/мин. При физической нагрузке минутный объем дыхания может очень значительно возрастать, достигая у юношей и взрослых 100 л/мин и поболее.

Частота и глубина дыхания. Дыхательный акт, состоящий из вдоха и Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА выдоха, имеет две главные свойства — частоту и глубину. Частота — это количество дыхательных актов за минуту. У взрослого человека данная величина обычно составляет 12—15, хотя она может изменяться в широких границах. У новорожденных частота дыхания во время сна добивается 50—60 за минуту, к годовалому возрасту понижается до 40—50, потом по мере роста Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА происходит постепенное понижение этого показателя. Так, у деток младшего школьного возраста частота дыхания составляет обычно около 25 циклов за минуту, а у подростков — 18—20. Прямо обратную тенденцию возрастных конфигураций показывает дыхательный объем, т.е. мера глубины дыхания. Он представляет собой среднее количество воздуха, которое поступает в легкие за каждый дыхательный цикл. У новорожденных Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА он очень мал — всего 30 мл либо даже меньше, к годовалому возрасту возрастает до 70 мл, в 6 лет становится выше 150 мл, к 10 годам добивается 240 мл, в 14 лет — 300 мл. У взрослого дыхательный объем в покое не превосходит 500 мл. Минутный объем дыхания представляет собой произведение дыхательного объема на частоту дыхания.

Если Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА человек делает всякую физическую нагрузку, ему требуется дополнительное количество кислорода, соответственно возрастает минутный объем дыхания. У малышей до 10 лет это повышение обеспечивается в главном учащением дыхания, которое может стать в 3—4 раза более частым, чем дыхание в покое, тогда как дыхательный объем возрастает исключительно в 1,5—2 раза. У подростков, а тем паче Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА у взрослых повышение минутного объема осуществляется приемущественно за счет дыхательного объема, который может возрости в пару раз, а частота дыхания обычно не превосходит 50—60 циклов за минуту. Считается, что таковой тип реакции системы дыхания более экономичен. По разным аспектам эффективность и экономичность наружного дыхания с годами значительно возрастает Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА, достигая наибольших величин у юношей и женщин 18—20 лет. При всем этом дыхание юношей, обычно, скооперировано более отлично, чем у женщин. На эффективность дыхания и его экономичность огромное воздействие оказывает физическая тренированность, в особенности в тех видах спорта, в каких кислородное обеспечение играет решающую роль. Это стайерский бег, лыжи, плавание, гребля, велик Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА, теннис и другие виды, связанные с проявлением выносливости.

При выполнении повторяющейся нагрузки ритм дыхания обычно «подстраивается» под ритм сокращения скелетных мускул — это упрощает работу дыхания и делает ее более действенной. У деток усвоение ритма движений дыхательной мускулатурой происходит подсознательно без вмешательства сознания, но учитель может посодействовать ребенку Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА, что содействует быстрейшей адаптации к такового рода нагрузке.

При выполнении силовой и статической нагрузки наблюдается так именуемый парадокс Линдгардта — задержка дыхания во время натуживания с следующим повышением частоты и глубины дыхания после снятия нагрузки. Не рекомендуется использовать томные силовые и статические нагрузки в тренировке и физическом воспитании малышей до 13—14 лет, в том Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА числе и из-за незрелости системы дыхания.

Спирограмма. Если на пути воздуха, входящего в легкие и выходящего из их, установить резиновые меха либо легкий колокол, погруженный в воду, то благодаря действию дыхательных мускул это приспособление будет наращивать собственный объем при выдохе и уменьшать при вдохе. Если все Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА соединения при всем этом будут герметичны (для герметизации ротовой полости употребляют особый резиновый загубник либо маску, надеваемую на лицо), то можно, прикрепив к подвижной части устройства пишущий инструмент, записать все дыхательные движения. Таковой прибор, придуманный еще в XIX в., именуется спирограф, а изготовленная с его помощью запись — спирограмма (рис. 23). При Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА помощи спирограммы, изготовленной на картонной ленте, можно количественно измерить важные свойства наружного дыхания человека. Легочные объемы и емкости. Благодаря спирограмме можно наглядно узреть и измерить разные легочные объемы и емкости. Объемами в физиологии дыхания принято именовать те характеристики, которые динамически меняются в процессе дыхания и охарактеризовывают функциональное состояние системы дыхания Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА. Емкость — это не изменяемый в куцее время резервуар, в рамках которого происходит дыхательный цикл и газообмен. Точкой отсчета для всех легочных объемов и емкостей является уровень размеренного выдоха.

Легочные объемы. В покое дыхательный объем мал по сопоставлению с общим объемом воздуха в легких. Потому человек может как вдохнуть, так Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА и выдохнуть большой дополнительный объем воздуха. Эти объемы носят заглавие соответственно запасный объем вдоха и запасный объем выдоха. Но даже при самом глубочайшем выдохе в альвеолах и воздухоносных путях остается некое количество воздуха. Это — так именуемый остаточный объем, который не измеряется при помощи спирограммы (для его измерения употребляется довольно Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА непростая техника и расчеты, используются инертные газы). У взрослого человека он составляет около 1,5 л, у малышей — значительно меньше.

Рис. 23. Спирограмма: емкость легких и ее составляющие

А — схема спирограммы: 1 — запасный объем вдоха; 2 — дыхательный объем; 3 — запасный объем выдоха; 4 —- остаточный объем; 5 — многофункциональная остаточная емкость; 6 — емкость вдоха; 7 — актуальная емкость; 8 — общая емкость легких; Б Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА — объемы и емкости легких: /— молодые спортсмены; // — нетренированные школьники (средний возраст 13 лет) (по А. И.Осипову, 1964). Числа над столбиками — средние величины общей емкости. Числа в столбиках — средние величины легочных объемов в процентах от общей емкости; числа слева от столбиков соответствуют обозначениям на спирограмме

Актуальная емкость легких. Суммарная величина запасного объема вдоха, дыхательного Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА объема и запасного объема выдоха составляет актуальную емкость легких (ЖЕЛ) — один из более принципиальных характеристик состояния системы дыхания. Для ее измерения употребляются различной конструкции спирометры, в которые нужно сделать очень глубочайший выдох после очень глубочайшего вдоха — это и будет ЖЕЛ. ЖЕЛ находится в зависимости от размеров тела, а Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА поэтому и от возраста, также очень значительно находится в зависимости от многофункционального состояния и физической тренированности человеческого организма. У парней ЖЕЛ выше, чем у дам, если ни те, ни другие не занимаются спортом, в особенности упражнениями на выносливость. Величина ЖЕЛ значительно различается у людей различного телосложения: у брахиморфных типов она Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА сравнимо мала, а у долихоморфных — очень велика. Принято использовать ЖЕЛ в качестве 1-го из характеристик физического развития деток школьного возраста, также призывников. Измерить ЖЕЛ можно только при активном и сознательном участии малыша, потому данные о детях до 3-летнего возраста фактически отсутствуют.

Таблица 9

Актуальная емкость легких у Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА деток и подростков (в мл)

Пол Возраст, годы
Мальчишки
Девченки

Невзирая на свое заглавие, ЖЕЛ не отражает характеристик дыхания в реальных, «жизненных» критериях, потому что ни при каких нагрузках человек не дышит, используя вполне запасный объем вдоха и запасный объем выдоха.

Другие емкости. То место легких, которое может быть занято воздухом Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА в случае очень полного вдоха после размеренного выдоха, именуется емкость вдоха. Эта емкость складывается из дыхательного объема и запасного объема вдоха.

Запасный объем выдоха и остаточный объем, который никогда не может быть выдохнут, совместно составляют многофункциональную остаточную емкость (ФОЕ) легких. Физиологический смысл ФОЕ заключается в том, что она играет Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА роль буферной зоны. Благодаря ее наличию в альвеолярном пространстве сглаживаются колебания концентраций О2 и СО2 в процессе дыхания. Это выравнивает функцию легочного газообмена, обеспечивая равномерный поток кислорода из альвеолярного места в кровяное русло, а углекислого газа — в оборотном направлении.

Общая емкость легких представляет собой сумму ЖЕЛ и остаточного Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА объема, или всех 4 объемов легких: дыхательного, остаточного, запасных объемов вдоха и выдоха. Общая емкость легких с годами возрастает пропорционально размерам тела.

Управление дыханием. Дыхание — одна из числа тех функций организма, которые, с одной стороны, осуществляются автоматом, с другой — могут подчиняться сознанию. Автоматическое дыхание обеспечивается дыхательным центром, размещенным в продолговатом Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА мозге. Разрушение дыхательного центра ведет к остановке дыхания. Ритмически возникающие в дыхательном центре импульсы возбуждения передаются по центробежным нейронам к дыхательным мускулам, обеспечивая чередование вдоха и выдоха. Считается, что появление повторяющихся импульсов в дыхательном центре обосновано повторяющимися обменными процессами в нейронах, из которых состоит эта область мозга. Активность дыхательного центра Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА регулируется огромным числом прирожденных и обретенных рефлексов, также импульсами от хеморецепторов, контролирующих напряжение кислорода, углекислого газа и уровень рН в крови, и механорецепторов, отслеживающих степень растяжения дыхательных мускул, легочной ткани и огромное количество других характеристик. Рефлекторные дуги устроены таким макаром, что окончание вдоха провоцирует начало выдоха, а Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА конец выдоха является рефлекторным стимулом для начала вдоха.

В то же время все эти рефлексы могут быть на некое время подавлены за счет активности коры огромных полушарий, которая может взять на себя управление дыханием. Такое дыхание именуется произвольным. А именно, оно применяется при выполнении упражнений дыхательной гимнастики, при нырянии, при попадании Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА в условия загазованности либо задымленности и в других случаях, когда требуется адаптация к редким факторам. Но при случайной задержке дыхания в какой-то момент дыхательный центр воспринимает на себя управление этой функцией и выдает властный стимул, с которым сознание совладать не может. Это бывает тогда, когда достигнут порог Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА чувствительности дыхательного центра. Чем более спел и поболее на физическом уровне тренирован организм, тем выше этот порог, тем огромные отличия в гомеостазе может выдержать дыхательный центр. Специально натренированные ныряльщики, к примеру, способны задерживать дыхание на 3—4 мин, время от времени даже на 5 мин — время, нужное им для спуска на значительную глубину под Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА воду и поиска там подходящего объекта. Так, к примеру, добывают морской жемчуг, кораллы, губку и некие другие «дары моря». У малышей сознательное управление дыхательным центром может быть после прохождения полуростового скачка, т.е. после 6—7 лет, обычно конкретно в этом возрасте детки приучаются нырять и плавать теми стилями, которые связаны Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА с задержкой дыхания (кроль, дельфин).

Момент рождения человека — это момент его первого вдоха. Ведь в утробе мамы функция наружного дыхания не могла осуществляться, а потребность в кислороде обеспечивалась за счет его поставки через плаценту из материнского организма. Потому, хотя к моменту рождения многофункциональная система дыхания в Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА норме вполне созревает, она обладает целым рядом особенностей, связанных с актом рождения и критериями жизни в период новорожденности. А именно, активность дыхательного центра у деток в этот период сравнимо низкая и неустановившаяся, потому часто 1-ый вдох ребенок делает не сходу после выхода из родовых путей, а через несколько секунд Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА либо даже минут. Время от времени для инициации первого вдоха довольно обычного шлепка по ягодицам малыша, но время от времени апноэ (отсутствие дыхания) затягивается, и если это продолжается пару минут, может перейти в состоянии асфиксии. Будучи довольно обычным осложнением процесса родов, асфиксия очень небезопасна своими последствиями: кислородное голодание нервных клеток Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА может привести к нарушению их обычной работы. Вот почему нервная ткань новорожденных еще наименее чувствительна к недочету кислорода и излишку кислых товаров метаболизма. Все же долгая асфиксия (10-ки минут) ведет к значимым нарушениям деятельности центральной нервной системы, которые могут сказываться время от времени в течение всей следующей жизни.

К Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА возрасту 2—3 лет чувствительность дыхательного центра у малышей резко увеличивается и становится выше, чем у взрослых. В предстоящем она равномерно понижается, прямо до 10—11 лет. В подростковом возрасте вновь отмечается временное повышение чувствительности дыхательного центра, которое устраняется с окончанием пубертатных процессов.

Возрастные конфигурации структуры и многофункциональных способностей органов дыхания. С годами все анатомические Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА составляющие системы дыхания растут в размерах, что и определяет почти во всем направленность многофункциональных возрастных конфигураций. Абсолютные свойства анатомических просветов трахеи и бронхов, бронхиол, альвеол, общей емкости легких и ее составляющих растут примерно пропорционально повышению площади коже. В то же время более высочайшая интенсивность метаболических, в том числе окислительных Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА, процессов в ранешном возрасте просит завышенного поступления кислорода, потому относительные характеристики системы дыхания отражают существенно большее его напряжение у деток ранешнего возраста — приблизительно до 10—11 лет. Но, невзирая на очевидно наименьшую экономичность и эффективность, дыхательная система у деток работает настолько же накрепко, как и у взрослых. Этому способствует, а Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА именно, большая диффузионная способность легких, т.е. наилучшая проницаемость альвеол и капилляров для молекул кислорода и углекислого газа.

Транспорт газов кровью

Поступивший в организм через легкие кислород должен быть доставлен к его потребителям — всем клеточкам тела, находящимся время от времени на расстоянии 10-ов см (а у неких больших животных — нескольких метров Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА) от «источника». Процессы диффузии не способны транспортировать вещество на такие расстояния с достаточной для потребностей клеточного метаболизма скоростью. Более оптимальным методом транспортировки жидкостей и газов является внедрение трубопроводов. Человек в собственной хозяйственной деятельности издавна и обширно употребляет трубопроводы всюду, где требуется неизменное перемещение значимых количеств воды, нефти, природного Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА газа и многих других веществ. Для того чтоб противостоять силе гравитации, также преодолеть силу трения в трубах, по которым течет жидкость, человек изобрел насос. А чтоб жидкость текла исключительно в подходящем направлении, не ворачиваясь назад в момент понижения напора в трубопроводе, были придуманы клапаны — устройства, похожие на Глава 8. СИСТЕМА КИСЛОРОДНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА двери, открывающиеся исключительно в одну сторону.


glava-8-uchastie-rabotodatelej-v-obespechenii-zanyatosti-naseleniya.html
glava-8-udacha-v-igre-kak-udachnaya-igra.html
glava-8-usilenie-funkcij-socionicheskie-podtipi.html