Фізіологічні зміни в дихальній системі під впливом м’язової діяльності

Фізіологічні зміни в дихальній системі під впливом м'язової діяльності

Дихання - це сукупність процесів, що забезпечують споживання організмом кисню і виділення з організму вуглекислого газу.

Кисень необхідний живому організму для протікання реакцій окислення (розщеплення за участю кисню) речовин зі звільненням енергії. Звільнена в результаті окислення енергія використовується для процесів життєдіяльності.
Основними кінцевими продуктами повного окислення будь-якого речовини в організмі є вуглекислий газ і вода. Надлишок води може бути видалений через нирки або разом з потом, а надлишок вуглекислого газу видаляється через легені.

Надходження повітря в легені (вдих) і видалення повітря з легенів (видих) - це лише зовнішні процеси дихання.

Повністю дихання можна представити у вигляді наступних основних процесів:

1. Надходження повітря, багатого киснем, з атмосфери в легені (вдих).
2. Проникнення кисню з повітря легких в кров, де кисень «прикріплюється» до еритроцитів.
3. Перенесення кисню кров'ю до клітин організму (кисень переноситься еритроцитами).
4. Перехід кисню від еритроцитів крові в клітини.
5. Використання кисню в клітинах для реакцій окиснення.

Розглянуті механізми відносяться до процесів надходження кисню в організм. Одночасно з ними відбуваються процеси видалення вуглекислого газу з організму.

До основних з них можна віднести:

1. Освіта вуглекислого газу в клітинах в результаті реакцій окислення речовин.
2. Перехід вуглекислого газу з клітин в кров, де він зв'язується з еритроцитами.
3. Перенесення кров'ю вуглекислого газу до легенів (вуглекислий газ переноситься еритроцитами).
4. Перехід вуглекислого газу з крові в повітря легких.
5. Видалення повітря, насиченого вуглекислим газом з легких в атмосферу (видих).

Ще раз варто підкреслити, що процеси надходження кисню і видалення вуглекислого газу відбуваються не послідовно, а одночасно. Наприклад, в легенях відбувається проникнення кисню з повітря в кров і одночасно проникнення вуглекислого газу з крові в повітря.

Дихальна система та її функції

До власне дихальній системі в фізіології вирішили віднести структури організму, що забезпечують зовнішнє дихання (процеси надходження повітря в легені і видалення повітря з легенів). Тому до дихальної системи належать легені і дихальні шляхи - носоглотка, гортань, трахея, бронхи.

Схема будови дихального апарату

Основна функція дихальної системи - забезпечення надходження кисню в кров і видалення з крові вуглекислого газу.

З інших функцій дихальної системи можна відзначити:

Участь в процесах терморегуляції.
Температура вдихуваного повітря в певній мірі впливає на температуру тіла. Разом з повітрям, що видихається організм віддає в навколишнє середовище тепло, охолоджуючись, якщо це можливо (якщо температура навколишнього середовища нижча за температуру тіла).
Участь в процесах виділення.
Разом з повітрям, що видихається з організму крім вуглекислого газу видаляються пари води, а також пари деяких інших речовин (наприклад, етилового спирту при алкогольному сп'янінні).
Участь в імунних реакціях.
Деякі клітини легенів і дихальних шляхів мають здатність знешкоджувати хвороботворні бактерії, віруси і інші мікроорганізми.

Специфічними функціями дихальних шляхів (носоглотки, гортані, трахеї і бронхів) є:

зігрівання або охолодження вдихуваного повітря (в залежності від температури навколишнього повітря);
зволоження вдихуваного повітря (для запобігання висихання легких);
очищення вдихуваного повітря від сторонніх часток - пилу і інших.

Основні зміни в діяльності дихальної системи при м'язової роботи:

Збільшується частота дихання.
Якщо в спокої частота дихання становить 12-18 дихальних рухів (циклів вдих-видих) за хвилину, то при роботі вона збільшується до 40-90 дихальних рухів в залежності від інтенсивності роботи.
Збільшується глибина дихання.
Якщо в спокої глибина дихання (об'єм повітря, що вдихається або видихається за один вдих або видих) складає 0.5 літра, то під час напруженої м'язової роботи вона збільшується до 2-3 літрів.
Розширюються кровоносні судини легенів і дихальних шляхів (а також дихальних м'язів). Збільшується швидкість течії крові по судинах цих органів.

Збільшення діяльності дихальної системи під час роботи (спільно зі збільшенням діяльності серцево-судинної системи, системи крові та інших систем) забезпечує збільшення споживання організмом кисню в кілька десятків разів. Так, в спокої організм споживає 250-350 мілілітрів кисню в хвилину, а при граничної м'язовій роботі ця величина може досягати 4 літрів в хвилину, а у висококваліфікованих спортсменів - до 6 літрів (!) В хвилину.
Зрозуміло, маються на увазі не всі висококваліфіковані спортсмени, а тільки представники тих видів спорту, в яких спортивний результат безпосередньо залежить від кількості споживання кисню в одиницю часу - бігуни на середні і довгі дистанції, лижники, велосипедисти-шосейники, плавці на середні і довгі дистанції та ін.

Основні зміни в дихальній системі під впливом багаторічної систематичної тренування

В результаті систематичних занять фізичними вправами відбуваються такі зміни в системі дихання, які забезпечують збільшення споживання організмом кисню при м'язовій роботі.

Збільшується сила дихальних м'язів.
Збільшується обсяг максимального вдиху або видиху. В результаті за одне дихальне рух в легені може надійти більшу кількість повітря.
Збільшується загальний об'єм легенів і життєва ємність легенів - частина легких яка бере безпосередню участь в обміні газами між повітрям і кров'ю.
Збільшується число кровоносних судин в легенях, що дає можливість під час роботи більшій кількості крові і за менший час насититься киснем і звільнитися від вуглекислого газу.

Відмінності дихальної системи тренованого і нетренованого організму в стані спокою

У спокої дихальна система тренованого організму працює більш економічно, ніж дихальна система нетренованого організму:

У тренованих людей в спокої знижена частота дихання (8-12 вдихів-видихів на хвилину) в порівнянні з нетренованими (13-18 вдихів-видихів на хвилину).
У тренованих людей в спокої дещо підвищений обсяг вдихуваного повітря (за рахунок збільшення сили дихальних м'язів).
Дихальні м'язи тренованого організму більше знаходяться в стані розслаблення і споживають менше енергії.

Відмінності дихальної системи тренованого і нетренованого організму при виконанні м'язової роботи

У тренованих людей діяльність системи дихання збільшується переважно за рахунок збільшення глибини дихання, у нетренованих - переважно за рахунок збільшення частоти дихання. В останньому випадку дихальні м'язи працюють з великою напругою, що призводить до їх швидкого стомлення і відмові від роботи.
У тренованих людей під час м'язової роботи значно збільшена поверхню легень, яка бере безпосередню участь в обміні газами, в порівнянні з нетренованими.
У легких тренованого організму значно більше кровоносних судин, які беруть участь в газообміні.
Одна і та ж навантаження у тренованого організму викликає менше збільшення діяльності системи дихання, ніж у нетренованого (так як легкі тренованого організму більше, в них підвищена кількість кровоносних судин, а також збільшена поверхню легень, які беруть безпосередню участь в газообміні).
Після роботи у тренованих людей швидше відновлюються частота і глибина дихання, ніж у нетренованих.

У висновку розділу хочу відзначити.

При виконанні м'язової роботи посилена робота гладкої мускулатури дихальних шляхів (трахеї, бронхів). Це сприяє швидшому відходженню мокротиння з цих органів, яка в нормі утворюється у кожної людини. При затримці мокротиння в легенях і дихальних шляхах створюються сприятливі умови для розвитку інфекцій, а збільшення швидкості її відходження - знижує ризик інфекційних захворювань органів дихання. Тому люди, які регулярно займаються, наприклад, бігом на довгі дистанції, рідше хворіють на простудні та інфекційні захворювання.