Дыхание — жизненно необходимый процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей его внешней средой. В процессе дыхания человек поглощает из окружающей среды кислород и выделяет углекислый газ.
Почти все сложные реакции превращения веществ в организме идут с обязательным участием кислорода. Без кислорода невозможен обмен веществ, и для сохранения жизни необходимо постоянное поступление кислорода. В клетках и тканях в результате обмена веществ образуется углекислый газ, который должен быть удален из организма. Накопление значительного количества углекислого газа внутри организма опасно. Углекислый газ выносится кровью к органам дыхания и выдыхается. Кислород, поступающий в органы дыхания при вдохе, диффундирует в кровь и кровью доставляется к органам и тканям.
В организме человека и животных нет запасов кислорода, и поэтому непрерывное поступление его в организм является жизненной необходимостью. Если человек в необходимых случаях может прожить без пищи более месяца, без воды до 10 дней, то при отсутствии кислорода необратимые изменения наступают уже через 5-7 мин.
Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха
Производя попеременно вдох и выдох, человек вентилирует легкие, поддерживая в легочных пузырьках (альвеолах) относительно постоянный газовый состав. Человек дышит атмосферным воздухом с большим содержанием кислорода (20,9%) и низким содержанием углекислого газа (0,03%), а выдыхает воздух, в котором кислорода 16,3%, углекислого газа 4% (табл. 8).
Состав альвеолярного воздуха значительно отличается от состава атмосферного, вдыхаемого воздуха. В нем меньше кислорода (14,2%) и большое количество углекислого газа (5,2%).
Азот и инертные газы, входящие в состав воздуха, в дыхании участия не принимают, и их содержание во вдыхаемом, выдыхаемом и альвеолярном воздухе практически одинаково.
Почему в выдыхаемом воздухе кислорода содержится больше, чем в альвеолярном? Объясняется это тем, что при выдохе к альвеолярному воздуху примешивается воздух, который находится в органах дыхания, в воздухоносных путях.
2. Газообмен в легких
Газообмен в легких совершается между альвеолярным воздухом и кровью путем диффузии. Альвеолы легких оплетены густой сетью капилляров. Стенки альвеол и капилляров очень тонкие, что способствует проникновению газов из легких в кровь и наоборот. Газообмен зависит от величины поверхности, через которую осуществляется диффузия газов, и разности парциального давления (напряжения) диффундирующих газов. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются, и их поверхность достигает 100-105 м. Так же велика и поверхность капилляров в легких. Есть, и достаточная, разница между парциальным давлением газов в альвеолярном воздухе и напряжением этих газов в венозной крови.
Особенности системы транспортировки газов во время тренировки на выносливость
... воздуха Обмен газов в легких В легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови переходит в легкие ... и той же мощности работы потребление кислорода возрастает при нарушении координации ... кислорода, использование его для окисления органических веществ с освобождением энергии и выделением углекислого газа в окружающую среду. В среднем в состоянии покоя человек ...
Из рисунка 1 следует, что разность между напряжением газов в венозной крови и их парциальным давлением в альвеолярном воздухе составляет для кислорода 110 — 40 = 70 мм рт. ст., а для углекислого газа 47 — 40 = 7 мм рт. ст.
Опытным путем удалось установить, что при разнице напряжения кислорода в 1 мм рт. ст. у взрослого человека, находящегося в покое, в кровь может поступить 25-60 мл кислорода в 1 мин. Человеку в покое нужно примерно 25-30 мл кислорода в 1 мин. Следовательно, разность давлений кислорода в 70 мм рт. ст, достаточна для обеспечения организма кислородом при разных условиях его деятельности: при физической работе, спортивных упражнениях и др.
Скорость диффузии углекислого газа из крови в 25 раз больше, чем кислорода, поэтому при разности давлений в 7 мм рт. ст., углекислый газ успевает выделиться из крови.
3. Жизненная ёмкость лёгких
Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) — максимальное количество воздуха, которое может быть забрано в легкие после максимального выдоха. Взрослый здоровый человек при спокойном вдохе и выдохе вдыхает и выдыхает около 500 см воздуха. Это так называемый дыхательный воздух.
Однако после спокойного вдоха можно дополнительно вдохнуть некоторое количество воздуха, так называемого дополнительного, его объем около 1500 см 3 .
После спокойного выдоха можно дополнительно выдохнуть еще около 1500 см воздуха. Это так называемый резервный воздух.
Таким образом, жизненная ёмкость лёгких представляет собой сумму дополнительного, дыхательного и резервного объемов и равна около 3500 см 3 .Даже после самого глубокого выдоха в легких остается еще около 800— 1700 см воздуха, так называемый остаточный воздух.Остаточный и резервный воздух постоянно заполняют альвеолы легких при спокойном дыхании. Это так называемый альвеолярный воздух. Объем его равен 2500—3500 см3 .
Вместе с остаточным объемом, т. е. объемом воздуха, остающегося в легких после самого глубокого выдоха, ЖЕЛ образует общую емкость легких (ОЕЛ).
В норме ЖЕЛ составляет около 3/4 ОЕЛ.
Определяют ЖЕЛ с помощью:
спидометра.
Расчётных формул
- для мальчиков 8-12 лет
Д.Ж.Е.Л= Рост(см)x0.052-Возраст х 0.022-4.6
- для мальчиков 13-16 лет
Д.Ж.Е.Л= Рост(см) x0.052-Возраст х 0.022-4.2
- взрослые мужчины
Д.Ж.Е.Л= Рост(см) x0.052-Возраст х 0.022-3.6
- девочки от 8 до 16
Д.Ж.Е.Л= Рост(см) x0.041-Возраст х 0.018-3.7
- взрослые женщины
Д.Ж.Е.Л= Рост(см) x0.041-Возраст х 0.018-2.68
3.Ж.Е.Л.=ДО+РОвд.+РОвыд.
ДО(Дыхательный объём)-объём воздуха при нормальном вдохе и выдохе.
РОвд.(Резервный объём вдоха)-объём воздуха при максимально глубоком выдохе.
РОвыд.(Резервный объём выдоха)-объём воздуха выдыхаемый при максимальном выдохе.
ООЛ(остаточный объём лёгких)-объём воздуха остающийся в лёгких после максимального выдоха.
Аэроионный состав воздуха в помещениях и его влияние на жизнедеятельность
... ученый А. Л. Чижевский в начале XX века. Ионный состав воздуха. В воздухе содержится большое количество разнообразных ионов. Сами атмосферные ионы по размерам подразделяются на легкие, промежуточные, ... от пищи. Наконец агонизировали и гибли. Это явление Чижевский назвал аэроионным голоданием. При фильтрации кислород воздуха теряет свое великое «нечто» - свои физические свойства, которые необходимы ...
Сумма: Ж.Е.Л.+ООЛ=ОЕЛ-общая ёмкость лёгких
4.Ориентировочно
Ж.Е.Л. мужчины: Рост х 25
Ж.Е.Л. женщины: Рост х 20
Жизненная емкость легких, их инспираторная и экспираторная мощность прежде всего зависят от , тренированности и телосложения. Они в значительной степени изменяются при заболевании легких и сердечно-сосудистой системы. При заболеваниях снижение ЖЕЛ возможно либо за счет возрастания в структуре ОЕЛ остаточного объема, что наблюдается при бронхиальной обструкции с острым вздутием легких (см. Бронхиальная астма) и развитием эмфиземы легких, либо вследствие снижения ОЕЛ. Снижение ЖЕЛ за счет уменьшения ОЕЛ обусловливает одышку рестриктивного типа (инспираторную), с коротким затрудненным вдохом и повышенной частотой дыхания (см. Одышка).
Повторение измерения жизненной емкости легких в процессе лечения производят для оценки эффективности проводимой терапии.
Специальная тренировка быстро приводит к увеличению ЖЕЛ. Таким образом, определение жизненной ёмкости лёгких является одним из наиболее важных методов диспансерного и клинического исследования людей.Жизненная емкость легких у детей — величина более лабильная, чем у взрослых. У детей раннего возраста она зависит от ряда факторов: возраста, пола, роста, окружности груди, подвижности диафрагмы и грудной клетки, состояния здоровья, степени тренированности и др.Снижение жизненной ёмкости лёгких у детей возникает при некоторых патологических состояниях легких (фиброзы любой этиологии, ателектазы, диффузный бронхит, бронхиолоспазм, состояние после резекции), плевры (спайки, плевральные наложения, гемо-, пио- и пневмоторакс), грудной клетки (выраженные деформации, состояние после торакотомии).Должная величина жизненной ёмкости лёгких равна должной величине основного обмена, умноженной на К (коэффициент корреляции, найденный эмпирическим путем).
Должная величина основного обмена определяется показателями веса, роста, пола и возраста по таблицам: для детей 4 лет — 1,4; 5—6 лет — 1,5; 7—9 лет — 1,65; 10—13 лет — 1,75; 14—15 лет — 2,0. К для взрослых равен 2,3.
4. Показатели сердечной деятельности
Сердечный выброс (СВ) или минутный объем кровообращения (МОК) – количество крови выбрасываемое сердцем за одну минуту.
МОК=УОК-ЧСС
где:
УОК — систолический ударный объём крови
ЧСС — частота сердечных сокращений
Ударный (систолический) объем сердца (УО) – это количество крови, которое выбрасывается в аорту при каждом сердечном сокращении.
УО=СВ /ЧП
где:
СВ – сердечный выброс
ЧП – частота пульса.
Сердечный индекс (СИ) – это показатель сердечного выброса в расчете на единицу поверхности тела человека.
СИ=СВ/Т
где:
СВ –сердечный выброс
Т – площадь поверхности тела человека.
Ударный индекс (УИ) – это показатель ударного объема, в расчете на единицу поверхности тела.
УИ=УО/Т
где:
УО –ударный объем сердца
Т – площадь поверхности тела человека.
Объемная скорость выброса (ОСВ) — количество крови, которое выбрасывается левым желудочком в начальный отрезок аорты, величина конкретизирующая представление о силе сердечных сокращений
ОСВ=УО/Ви где:
УО — ударный объем сердца
Ви- время выбрасывания крови
Частота сердечных сокращений
Частота сердечных сокращений (ЧСС) зависит от многих факторов, включая возраст, пол, положение тела, условия окружающей среды. Она выше в вертикальном положении по сравнению с горизонтальном, уменьшается с возрастом. ЧСС покоя лежа-60 ударов в минуту; стоя-65. По сравнению с положением лежа в положении сидя ЧСС увеличивается на 10%, стоя на 20-30%. В среднем ЧСС составляет около 65 в минуту, однако наблюдается ее значительны колебания. У женщин этот показатель на 7-8 выше.
ЧСС подвержена суточным колебаниям. Во время сна она снижена на 2-7, в течение 3 часов после приема пищи — возрастает, особенно, если пища богата белками, что связано с поступлением крови к органам брюшной полости. Температура окружающей среды оказывает влияние на ЧСС, которая увеличивается в линейной зависимости от эффективной температуры.
У тренированных лиц ЧСС в покое ниже, чем у нетренированных и составляет около 50-55 ударов в минуту.
Физические нагрузки приводят к увеличению ЧСС, необходимого для обеспечения возрастания минутного объема сердца, причем существует ряд закономерностей позволяющих использовать этот показатель как один из важнейших при проведении нагрузочных тестов.
Отмечается линейная зависимость между ЧСС и интенсивностью работы в пределах 80-90% максимальной предельности нагрузок.
При легкой физической нагрузке первоначально ЧСС значительно увеличивается, однако постепенно снижается до уровня, который сохраняется в течение всего периода стабильной нагрузки. При более интенсивных нагрузках имеется тенденция к увеличению ЧСС, причем при максимальной работе она нарастает до предельно достижимой. Эта величина зависит от тренированности, возраста, пола и других факторов. У тренированных людей частота сердечных сокращений достигает 180 уд/мин. При работе переменной мощности можно говорить о диапазоне частоты сокращений 130-180 уд/мин, в зависимости от изменения мощности.
Оптимальная частота 180 уд/мин при различной нагрузке. Следует отметить, что работа сердца при очень большой частоте сокращений (200 и более) становится менее эффективнее, так как значительно сокращается время наполнения желудочков и уменьшается ударный объем сердца, что может привести к патологии (В.Л. Карпман, 1964; Е.Б. Сологуб, 2000).
Тесты с возрастанием нагрузок до достижения максимальной ЧСС используется лишь в спортивной медицине, и нагрузка считается допустимой, если ЧСС достигает 170 в минуту. Этот предел обычно используется при определении переносимости физической нагрузки и функционального состояния сердечнососудистой и дыхательной систем (Крестовников, В.Л. Карпман).
Таблица 1. Тесты на количество сердечных сокращений в 1 мин людей разного возраста
| Возраст, годы | Количество сердечных сокращений в 1 мин |
| Новорожденные
До 5 5-10 10-15 15-60 |
120-140
130 88 78 68-72 |
Минутный объем крови
Минутный объем крови (МО)Это количество крови, перекачиваемое сердцем за минуту. По минутному объему судят о механической функции миокарда, которая отражает состояние системы кровообращения. Величина МО зависит отвозраста, пола, массы тела, температуры окружающего воздуха, интенсивности физической нагрузки.Норма МО для состояния покоя имеет довольно широкий диапазон и существенно зависит от методики определения:
- Наиболее простой способ определения МО, позволяющий ориентировочно определить его величину, — определение МО по формуле Старра:СО = 90,97 + 0,54 х ПД – 0,57 х ДД – 0,61В;МО = СО-ЧСС,где СО — систолический объем крови, Мл;
- ПД — пульсовое давление, мм рт. ст;
- ДД — минимальное давление, мм рт. ст.;
- В — возраст, в годах.
Заключение
Через дыхательные органы до всех клеток проходит O2. Фильтруется в носовой полости, проходит через гортань, трахею, которая переходит в бронхи. Затем бронхи разветвляются и переходят в альвеолы, к которым подходят капилляры. Они собираются в артерии и доносят насыщенную кислородом кровь к левому предсердию и до артерий большого круга кровообращения, которые разветвляются на артериолы и капилляры.
Они разносят кислород по всему организму ко всем клеткам и поглощают CO2; капилляры собираются в вены, которые проходят через правое предсердие и по малому кругу кровообращения в легкие, где снова происходит газообмен.
Список использованных источников
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/gazoobmen-v-legkih-transport-gazov-krovyu/
1.Газоообмен в легких и тканях // Сборник рефератов URL: http://bagazhznaniy.ru/obrazovanie/gazoobmen-v-legkix-i-tkanyax (дата обращения: 26.11.2016).
2. Газообмен в легких. Диффузия. Парциальное давление газов // Библиофонд URL: http://bibliofond.ru/view.aspx?id=527041 (дата обращения: 26.11.2016).
3. Газообмен в легких жизненная емкость легких, газообмен в легких, жизненная емкость легких// REDIKON URL: (дата обращения: 26.11.2016).
