Как мы дышим

Дыхание представляет собой совокупность протекающих в организме человека жизненно важных физиологических процессов. Благодаря им организм поглощает из воздуха кислород и выделяет углекислый газ. А кислород, как известно,— источник энергии.

С его помощью происходит окисление питательных веществ, поступающих в организм, освобождается необходимая для жизнедеятельности энергия.

Содержащийся в воздухе кислород через дыхательные пути (нос, глотка, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы) поступает в легкие, затем переходит в кровь, доставляется к тканям, проходит через стенки капилляров в межтканевую жидкость и утилизируется клетками. Углекислый газ, в свою очередь, поступает из тканей в кровь, затем к легким и переходит в альвеолярный воздух, состав которого поддерживается на определенном уровне за счет вентиляции легких. Такой взаимосвязанный обмен газов в организме человека схематически можно представить в следующей последовательности: внешнее (легочное) дыхание, обмен газов в легких, перенос газов кровью, обмен газов между кровью капилляров и тканями организма, внутриклеточное (тканевое) дыхание.

Внешнее дыхание — обновление воздуха в легких — происходит благодаря дыхательным движениям, которые осуществляются межреберными мышцами и диафрагмой. Воздух поступает в легкие по воздухоносным путям, проходит по бронхам и достигает альвеол. Они густо оплетены капиллярами. Здесь молекулы газов переходят в кровь и обратно — в воздух. Общая поверхность всех альвеол более 100 м2, что примерно в 50 раз превышает поверхность тела человека.

Важный показатель дыхания — жизненная емкость легких (ЖЕЛ). Это — количество воздуха, которое человек может выдохнуть после максимального вдоха. Величина ЖЕЛ зависит от пола, возраста и тренированности человека, развития его дыхательного аппарата и других факторов. У взрослых мужчин ЖЕЛ в среднем составляет 3500—4000 мл, а у женщин— 2500—3500 мл. До 18 лет величина ЖЕЛ увеличивается, в период с 20 до 40 лет почти не изменяется, а затем с возрастом начинает уменьшаться.

Занятия физическими упражнениями способствуют повышению величин ЖЕЛ. Особенно высокие величины ЖЕЛ наблюдаются у спортсменов, занимающихся так называемыми циклическими видами спорта: у гребцов, лыжников, бегунов на средние и длинные дистанции, конькобежцев, велосипедистов. В среднем она составляет у них 4700—5300 мл. Но наиболее высокие величины ЖЕЛ отмечаются у пловцов, у которых она достигает 6000—7000 мл.

Величина ЖЕЛ определяется с помощью спирометра.

Благодаря дыхательным движениям осуществляется постоянная вентиляция легких. Показатель легочной вентиляции — минутный объем дыхания (МОД) — количество воздуха, проходящее через легкие за одну минуту. В покое МОД равен 5—8 л, а при физической нагрузке увеличивается и может достигать в минуту 150—180 л.

В альвеолах, как уже отмечалось, происходит обмен газами между наружным воздухом и кровью. Венозная кровь отдает углекислый газ (углекислоту) и, обогащаясь кислородом, превращается в артериальную.

Кислород в крови находится в растворенном состоянии и в химической связи с гемоглобином, образуя оксигемоглобин. Большая часть углекислого газа переносится кровью в химически связанном состоянии. Транспорт кровью кислорода и углекислого газа взаимосвязан.

Обычно в покое человек потребляет 200—300 мл кислорода в одну минуту. При мышечной деятельности потребление кислорода возрастает от 4—5 и даже до 6 л в минуту. И это закономерно. Мышечная работа немыслима без увеличения газообмена, поскольку энергия черпается в процессе окисления органических веществ. Даже при физических нагрузках, выполняемых малыми мышечными группами, изменения дыхания четко выражены. При легкой работе обмен газов по сравнению с уровнем покоя возрастает в 2—3 раза, при тяжелой — в 20—30 раз. Следует учитывать, что активность окислительных процессов тем выше, чем больше мощность выполняемой работы. Многое зависит и от согласованной деятельности функций дыхания, кровообращения и системы крови. Полная мобилизация этих физиологических систем наступает через 3—4 минуты после начала мышечной деятельности.

Важным показателем способности организма обеспечивать себя кислородом во время работы является максимальное потребление кислорода (МПК). Это наибольшее количество кислорода, которое организм способен потребить при напряженной мышечной работе. МПК служит показателем аэробной производительности организма, т. е. способности выполнять длительную работу незначительной интенсивности.

У нетренированных лиц МПК равно 2—3,5 л в одну минуту, а у спортсменов может достигать 5—6 л в минуту. Поскольку МПК зависит от размеров тела, то учитывается не только абсолютная величина показателя, но и относительная. У нетренированных лиц МПК на 1 кг массы тела равно в среднем 40 мл, а у спортсменов доходит до 80—90 мл.

Количество кислорода, необходимое для окислительных процессов, обеспечивающих данную мышечную работу, называют кислородным запросом. Различают суммарный и
минутный кислородный запрос. Суммарный кислородный запрос — количество кислорода, необходимое для выполнения всей работы, а минутный кислородный запрос — количество кислорода, необходимое для выполнения работы за 1 минуту. При увеличении мощности работы возрастает минутный кислородный запрос, а с увеличением продолжительности работы (при постоянной мощности) повышается суммарный кислородный запрос.

Если в процессе работы кислородный запрос удовлетворяется не полностью, то в организме возникает кислородный долг. Он зависит от мощности и длительности работы. В случае накопления максимального кислородного долга организм не может выполнять работу с прежней мощностью. После работы в период восстановления кислородный долг погашается. После небольшой мышечной работы он ликвидируется за несколько минут, после длительной и напряженной нагрузки — за несколько часов.

Максимальный кислородный долг характеризует способность организма работать за счет анаэробных источников энергии и является показателем анаэробной производительности. Если у нетренированных людей величина максимального кислородного долга не превышает 5—7 л, то у спортсменов высокого класса она достигает 20—21 л.

При значительной физической нагрузке легочная вентиляция увеличивается и может достигать 150—180 л в одну минуту, а иногда и больше. Вместе с этим увеличивается проникновение кислорода в кровь. Из каждого литра вдыхаемого воздуха утилизируется больше кислорода (4—6 %), чем в покое (3—4 %). Этому способствует более глубокое дыхание, которое считается оптимальным при 40—70 дыхательных движениях в одну минуту. Более частое дыхание не обеспечивает хорошей вентиляции легких и необходимого потребления кислорода.

Человек обычно дышит через нос. С точки зрения гигиены, это вполне оправданно. Воздух, проходя через узкие извилистые носовые ходы, согревается, увлажняется, очищается от пыли. Однако следует заметить, что сопротивление дыханию через нос в 2—2,5 раза больше, чем через рот. Следовательно, если во время небольшой физической нагрузки, например при беге трусцой, можно дышать так же спокойно, как при обыкновенной ходьбе, то время интенсивной мышечной работы, в частности при быстром беге, когда слизистая оболочка носа из-за более обильного кровоснабжения и усиления функции слизистых как бы разбухает, дышать только через нос становится невозможным. И чтобы поддержать на
должном уровне легочную вентиляцию, целесообразно вдыхать воздух одновременно через нос и полуоткрытый рот. Если же темп бега не слишком высок, то лучше делать вдох через нос, а выдох — через рот.

При выполнении физических упражнений рекомендуется дышать достаточно глубоко и ритмично, делая акцент на выдохе. Это способствует удалению воздуха из плохо вентилируемых нижних отделов легких. У людей, систематически занимающихся бегом, постепенно вырабатывается определенный ритм дыхания, соответствующий темпу шагов. Количество шагов, на которые производится каждый вдох и каждый выдох, колеблется от двух до четырех.

Систематические занятия физическими упражнениями весьма положительно влияют на систему дыхания, заметно укрепляют и улучшают ее деятельность. Происходит значительное развитие дыхательных мышц. Возрастает величина жизненной емкости легких, которая может достигнуть 5000—7000 мл. Повышается и так называемый жизненный показатель — величина ЖЕЛ, рассчитанная на 1 кг массы тела. Возрастают также показатели максимального кислородного долга.

Особенно важно отметить экономизацию функций дыхания. Так, в покое происходит урежение (6—8 дыханий в одну минуту) и повышение глубины дыхания до 700—800 мл. При выполнении стандартной работы у тренированных людей наблюдается более быстрая нормализация функции дыхания. А вот во время предельной работы высокотренированные спортсмены благодаря большим резервам дыхания могут потреблять до 5—6 л кислорода в одну минуту.

Итак, систематические занятия физическими упражнениями — прекрасное средство укрепления дыхательной системы, обеспечивающей здоровье и работоспособность человека. А наиболее эффективными в этом отношении являются занятия плаванием, бегом, лыжами, греблей, велоспортом, коньками, скандинавской ходьбой.

Чем мы дышим на кухне

Гигиенисты определили содержание токсичных продуктов неполного и полного сгорания газа в воздухе обычной домашней кухни. Измерения проводились в разных условиях — при открытых и закрытых дверях, форточках, вентиляционных устройствах, при включенном и выключенном вентиляторе. Оказалось, что если кухня не проветривается, концентрация вредных веществ в ней уже через два часа горения двух газовых горелок в 6—7 раз превышает предельно допустимые концентрации для рабочих зон производственных помещений. Исследования показали, что наилучшим образом очистить воздух в кухне помогает простая мера — держать открытой форточку все время, пока горит газ.

А. Лаптев

Похожие публикации

Влияние воздуха на здоровье человека

Как формируется обонятельный образ

Правильное дыхание поможет забыть о стрессе