Значение и функциональные возможности дыхания
Дыханием называется процесс, обеспечивающий потребление
кислорода и выведение углекислого газа. Различают внешнее (лёгочное) и
внутриклеточное (тканевое) дыхание. Внешним дыханием считается обмен
воздухом между окружающей средой и легкими, внутриклеточным - обмен
кислородом и углекислым газом между кровью и клетками тела.
Переход кислорода и углекислого газа из одной среды в другую
происходит по законам диффузии под воздействием разницы парциального
давления этих газов в сторону из среды с большим парциальным давлением
в среду с меньшим парциальным давлением.
Дыхание обеспечивается:
-воздухоносными путями - носовая и ротовая полости, трахея,
бронхи, бронхиолы, заканчивающиеся альвеолами (легочными
пузырьками). Стенки альвеол густо переплетены сетью
капиллярных кровеносных сосудов, через стенки которых
происходит насыщение крови кислородом и удаление из нее
углекислого газа;
-легкими - эластичная ткань, в которой насчитывается от 200 до 600
млн. альвеол, в зависимости от роста тела;
-дыхательными мышцами - межреберные, диафрагма и ряд других
мышц, принимающих участие в дыхательных движениях.
Наиболее значимыми показателями работоспособности органов
дыхания являются дыхательный объем, частота дыхания, жизненная
емкость легких, легочная вентиляция, кислородный запрос, потребление
кислорода, кислородный долг и др.
Дыхательный объем - количество воздуха, проходящее через легкие
при одном дыхательном цикле (вдох, выдох, дыхательная пауза). Величина
дыхательного объема находится в прямой зависимости от степени
тренированности к физическим нагрузкам и колеблется в состоянии покоя
от 350 до 800 мл в покое. У нетренированных людей дыхательный объем
находится на уровне 350-500, у тренированных – 800 мл и более.
При интенсивной физической работе дыхательный объем может
увеличиваться в 3-4 раза.
Частота дыхания - количество дыхательных циклов в 1 мин.
Средняя частота дыхания у нетренированных людей в покое 16-20 циклов в
1 мин, у тренированных, за счет увеличения дыхательного объема, частота
дыхания снижается до 8-12 циклов в 1 мин. У женщин частота дыхания на
1-2 цикла больше. При спортивной деятельности частота дыхания
увеличивается.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - максимальное количество
воздуха, которое может выдохнуть человек после полного вдоха
(измеряется методом спирометрии).
Средние величины ЖЕЛ: у нетренированных мужчин -3500,
женщин - 3000 мл; у тренированных мужчин - 4700, женщин 3500 мл. При
занятии циклическими видами спорта на выносливость (гребля, плавание,
лыжные гонки и т.п.) ЖЕЛ может достигать у мужчин 7000 и более, у
женщин 5000 мл и более.
Легочная вентиляция - объем воздуха, который проходит через легкие
за 1 мин. Легочная вентиляция определяется путем умножения величины
дыхательного объема на частоту дыхания. Легочная вентиляция в покое
находится на уровне 5000-9000 мл. При физической работе этот объем
может увеличиваться до 10 и более раз. Максимальный показатель может
достигать до 150 и более литров.
Вместе с тем, увеличение легочной вентиляции при выполнении
физических упражнений не является достоверным показателем
эффективности функционирования дыхательной системы. Чем меньше
подготовлен механизм к выполнению физической работы скоростно-
силовой направленности, связанной с выносливостью, тем больший
наблюдается уровень легочной вентиляции. Это можно объяснить тем
обстоятельством, что количество кислорода, необходимое для выполнения
работы, организм получает из большого объема пропускаемого через
легкие воздуха. Поэтому выполнение одной и той же работы по времени,
объему и интенсивности с меньшей величиной легочной вентиляции
характеризует более экономичную производительность дыхательной
системы.
Кислородный запрос - количество кислорода, необходимое организму
для обеспечения процессов жизнедеятельности в различных условиях покоя
или работы в 1 мин.
В покое в среднем кислородный запрос равен 250-300 мл. При беге на 5
км, например, он увеличивается в 20 раз и становится равным 5000-6000 мл.
При беге на100 м за 12 с. при пересчете за 1 мин, кислородный запрос
увеличивается до 7000 мл.
Суммарный, или общий, кислородный запрос - это количество
кислорода, необходимое для выполнения всей работы.
Потребление кислорода - количество кислорода, фактически
использованного организмом в покое или при выполнении какой-либо
работы за 1 мин.
В состоянии покоя человек потребляет 250-300 мл кислорода в 1 мин.
При мышечной работе эта величина возрастает.
Наибольшее количество кислорода, которое организм может
потребить в минуту при предельно-интенсивной мышечной работе,
называется максимальным потреблением кислорода (МПК). МПК зависит
от Состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем, кислородной
емкости крови, активности протекания процессов обмена веществ и других
факторов. Величина МПК характеризует функциональное состояние
дыхательной и сердечно-сосудистой систем, степень тренированности
организма к длительным физическим нагрузкам. У людей, не занимающихся
спортом, МПК, как правило не превышает 2,7-3,5 л/мин. У спортсменов-
мужчин может достигать 6 л/мин и более, у женщин -4 л/мин и более.
Абсолютная величина МПК зависит также от размеров тела, поэтому
для ее более точного определения рассчитывают относительное МПК на 1
кг массы тела.
Для сохранения оптимального уровня здоровья необходимо обладать
способностью потреблять кислород на 1 кг массы тела: женщинам - не
менее 42, мужчинам - не менее 50 мл.
Максимальное потребление кислорода является показателем аэробной
(кислородной) производительности организма, связанной с его способностью
выполнять интенсивную физическую работу при достаточном количестве
поступающего в организм кислорода для получения необходимого
энергообеспечения без образования значительного уровня кислородного
долга.
Кислородный долг - термин, обозначающий временное недостаточное
поступление кислорода в органы. Поскольку органы кислородного
снабжения «тяжелы на подъем», они не могут быстро удовлетворить
кислородный запрос, образуется кислородный долг. Потребление
организмом кислорода возрастает пропорционально величине и
эффективности затрачиваемых усилий. При легкой работе достигается
стационарное состояние, когда потребление кислорода и его утилизация
эквивалентны, но это происходит лишь по прошествии 3-5 мин, в течение
которых кровоток и обмен веществ в мышце приспосабливаются к новым
требованиям. До тех пор пока не будет достигнуто стационарное состояние,
мышца зависит от небольшого кислородного резерва. При тяжелой
мышечной работе, даже если она выполняется с постоянным усилием,
стационарное состояние не наступает; как и частота сокращений сердца, по-
требление кислорода постоянно повышаются, достигая максимума. С
началом работы потребность в энергии увеличивается мгновенно, однако
для приспособления кровотока и аэробного (кислородного) обмена
требуется некоторое время. Таким образом, возникает кислородный долг.
При легкой работе величина кислородного долга остается постоянной после
достижения стационарного состояния, однако при тяжелой работе она на-
растает до самого окончания работы. По окончании работы, особенно в
первые несколько минут, скорость потребления кислорода остается выше
уровня покоя происходит «выплата» кислородного долга. Однако этот
термин не точен, так как увеличение потребления кислорода после
завершения работы не отражает непосредственно процессы восполнения
запасов кислорода в мышце, а происходит и за счет влияния других
факторов, таких, как увеличение температуры тела и дыхательная работа,
изменение мышечного тонуса и пополнение запасов кислорода в
организме. Поэтому кислородный долг, который будет возвращен, по
величине больше, чем возникший во время самой работы. После легкой
работы величина кислородного долга достигает 4 л, а после тяжелой может
доходить до 20 л.
Дыхательная система - единственная внутренняя система, которой
человек может управлять произвольно. Поэтому совершенствование работы
этой системы напрямую связано с целенаправленной деятельностью
человека. Рекомендуется:
а) дыхание необходимо осуществлять через нос, и только в
случаях интенсивной физической работы допускается дыхание
одновременно через нос и узкую щель рта, образованную языком и нёбом.
В этом случае воздух очищается от пыли, увлажняется и согревается,
прежде чем поступить в полость легких, что способствует повышению
эффективности дыхания и сохранению дыхательных путей здоровыми;
б) при выполнении физических упражнений целесообразно:
-во всех случаях выпрямления тела делать вдох;
-при сгибании тела делать выдох;
-при выполнении циклических упражнений ритм дыхания
приспосабливать к ритму движения с акцентом на выдохе. На-
пример, при беге делать на 4 шага вдох, на 5-6 шагов выдох или на
3 шага вдох и на 4-5 шагов выдох и т.д.;
- избегать частых задержек дыхания со статическим напряжение.
Выполнение таких упражнений приводит к застою венозной крови, что
влечет за собой негативные последствия для сердечно-сосудистой
системы.
Наиболее эффективно функцию дыхания развивают упражнения
циклического характера с включением в работу большого количества
мышечных групп (плавание, гребля, лыжный спорт, бег и др.)