Дыхателная система

Дыхательная система включает в себя носовую полость, гортань, трахею, бронхи и легкие. В процессе дыхания из атмосферного воздуха через альвеолы легких в организм постоянно поступает кислород, а из организма выделяется углекислый газ.

Процесс дыхания — это целый комплекс физиологических и биохимических процессов, в реализации которых участвует не только дыхательный аппарат, но и система кровообращения.

Механизм дыхания имеет рефлекторный (автоматический) характер. В покое обмен воздуха в легких происходит в результате ритмичных дыхательных движений грудной клетки. При вдохе полость грудной клетки расширяет специальная дыхательная мышца — диафрагма, а также наружные межреберные мышцы и мышцы брюшного пресса Выдох в покое производится выражение пассивно, при расслаблении мышц, грудная клетка под воздействием силы тяжести и атмосферного давления уменьшается. Систематические занятия физическими упражнениями и спортом укрепляют дыхательную мускулатуру и способствуют увеличению объема и подвижности (экскурсии) грудной клетки.

Различают внешнее и внутреннее дыхание. Внешнее (легочное) дыхание осуществляется в альвеолах легких. Здесь кислород переходит из альвеолярного воздуха в кровь. После переноса кислорода кровью к тканям осуществляется тканевое (внутриклеточное) дыхание. Кислород переходит из крови в межтканевую жидкость и оттуда в клетки тканей, где используется для обеспечения процессов обмена веществ. Углекислый газ, интенсивно образующийся в клетках, переходит в межтканевую жидкость и затем в кровь. С помощью крови он транспортируется к легким, а затем выводится из организма.

Показателями работоспособности органов дыхания яв­ляются:

Дыхательный объем — количество воздуха, проходя­щее через легкие при одном дыхательном цикле (вдох, выдох, дыхательная пауза). В покое у нетренированных людей дыхательный объем находится на уровне 350-500 мл, у тренированных —800 мл и более.

При интенсивной физической работе дыхательный объем может увеличиваться до 2500 мл.

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 у лыж­ников и бегунов увеличивается до 20-28 циклов в 1 мин., у пловцов — 36-45; наблюдались случаи увеличения час­тоты дыхания до 75 циклов в 1 мин.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — максимальное количе­ство воздуха, которое может выдохнуть человек после пол­ного вдоха (измеряется методом спирометрии).

Средние величины жизненной емкости легких: у не­тренированных мужчин — 3500 мл, у женщин — 3000; у тренированных мужчин — 4700 мл, у женщин — 3500. При занятиях циклическими видами спорта на выносли­вость (гребля, плавание, лыжные гонки и т.п.) жизненная емкость легких может достигать у мужчин 7000 мл 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 (5-9 л).

При физической работе этот объем достигает 50 л. Мак­симальный показатель может достигать 187,5 л при дыха­тельном объеме 2,5 л и частоте дыхания 75 дыхательных циклов в 1 мин.

Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить в минуту при определенно-интенсивной мышечной работе, называется максимальным потреблени­ем кислорода (МПК). Работа, при которой человек достигает своего МПК, должна длиться не менее 3 мин.

Для каждого человека существует индивидуальный предел МПК, выше которого потребление кислорода не­возможно. У людей, не занимающихся спортом, МПК равно 2,0-3,5 л/мин, у спортсменов-мужчин может до­стигать 6 л/мин и более, у женщин — 4 л/мин и более.

Величина МПК характеризует функциональное состоя­ние дыхательной и сердечно-сосудистой систем, степень тренированности организма к длительным физическим на­грузкам.

МПК является показателем аэробной (кислородной) производительности организма. Аэробная производительность — это способность человека совершать очень тяжелую работу, обеспечивая свои энергетические расходы за счет кислорода, поглощаемого непосредственно во время работы. Установлено, что даже хорошо тренированный человек может работать при потреблении кислорода на уровне 90—95% от своего МПК не более 10—15 мин.

Для повышения аэробной производительности обычно используется работа, вызывающая частоту сердечных сокращений, равную 150—180 в 1 мин.

Когда в клетки тканей поступает меньше кислорода, чем нужно для полного обеспечения потребности в энергии, возникает кислородное голодание, или гипоксия.

При интенсивной мышечной работе, как правило, наступает двигательная гипоксия.

Существует точная зависимость между мощностью работы и необходимым количеством кислорода. То количество кислорода, которое требуется для осуществления данной работы, называется кислородным запросом.

Различают два вида кислородного запроса: 1 —суммарный кислородный запрос, т. е. количество кислорода, необходимое для совершения всей работы, например для пробегания какой-либо дистанции; 2 — минутный кислородный запрос — количество кислорода, требующееся для выполнения работы в каждую минуту.

При определении кислородного запроса учитывается только тот кислород, который потребляется сверх уровня покоя и, следова­тельно, идет на выполнение работы. Чем выше мощность работы, тем больше минутный кислородный запрос. Например, бег на 800 м по мощности, т. е. по скорости передвижения, значительно превышает марафонский бег. Минутный кислородный запрос при нем составляет 12—15 л, а при марафонском беге — всего около 3—4л.

Суммарный кислородный запрос тем больше, чем длительнее работа. Так, при беге на 800 м он равен 25—30 л, а на преодоление марафонской дистанции требуется 450—500 л кислорода. При работе большой мощности минутный кислородный запрос может достигать 15—20 л в 1 мин. и более. Однако максимум по требления кислорода за 1 мин. не превышает 6—7 л даже у спортсменов международного класса.

Но глюкоза может расщепляться и без кислорода, т. е. анаэробным путем, при этом тоже выделяется энергия. Следовательно, работа мышц может быть обеспечена и при недостаточном поступлении кислорода в организм. Однако в этом случае образуются продукты обмена веществ. Для ликвидации этих продуктов обмена тоже нужен кислород, ибо они разрушаются путем окисления. Но окисление это может происходить уже после окончания работы, в восстановительном периоде.

То количество кислорода, которое требуется для окисления продуктов обмена, образовавшихся при физической работе, называется кислородным долгом.

Кислородный долг — разница между кислородным зап­росом и количеством кислорода, которое потребляется во время работы. Например, при беге на 5000 м за 14 мин кислородный запрос равен 7 л/мин, а предел (по­толок) МПК у данного спортсмена — 5,3 л/мин; следова­тельно, в организме каждую минуту возникает кислород­ный долг, равный 1,7 л кислорода, т.е. такое количество кислорода, которое необходимо для окисления продуктов обмена веществ, накопившихся при физической работе.

Величина максимально возможного суммарного долга имеет предел (потолок). У нетренированных людей он находится на уровне 4-7 л кислорода, у тренированных — может достигать 20-22 л.

В зависимости от длительности и интенсивности работы на его ликвидацию уходит от нескольких минут до полутора часов.

Физическая тренировка способствует адаптации тканей к гипоксии (недостатку кислорода), анаэробную производительность организма.

Показателем анаэробной производительности является величина максимально возможного кислородного долга.

Высокая анаэробная производительность должна быть у спортсменов, работа которых лежит в пределах субмаксимальной мощности. С увеличением длины дистанции роль анаэробной производительности для достижения высокого спортивного результата снижается.

Дата добавления: 2014-01-05