Дыхание при мышечной работе

Повышенные энергетические траты, связанные с мышечной работой, сопровождаются усилением обменных процессов, протекающих как в, анаэробных, так л в аэробных условиях. В дыхательной функции при мышечной работе происходят адаптационные изменения, которые совершенствуются по мере роста тренированности.

В результате систематической мышечной деятельности про-. исходит увеличение жизненной емкости легких. У спортсменов зрелого возраста она составляет в среднем 4,7—4,8 дм³ против 3—3,5 дм³ у нетренированных людей. Индивидуальные колебания жизненной емкости легких могут быть весьма значительными: у отдельных лиц жизненная емкость легких достигает 6,5—7 дм³ и более. Высокие показатели жизненной емкости легких отмечаются у пловцов, лыжников, бегунов на средние и длинные дистанции.

Повышение мощности дыхательной мускулатуры и подвижности диафрагмы приводит к увеличению экскурсии грудной клетки. У спортсменов повышается способность к форсированному выдоху. Изменение жизненной емкости легких и экскурсии грудной клетки сопровождается увеличением общей поверхности легочных альвеол. При этом растет их проницаемость для газов атмосферного воздуха и крови.

Более быстрому переходу кислорода в кровь способствует и увеличивающаяся площадь контакта альвеолярного воздуха с легочными капиллярами. Возрастает при этом и такой показатель внешнего дыхания, как скорость перехода углекислого газа из крови в легочные альвеолы. Скорость перехода кислорода в кровь находит отражение в показателях вентиляционного коэффициента (В1<), характеризующего отношение поглощенного кислорода к величине легочной вентиляции. В результате систематических занятий физическими упражнениями ВК увеличивается.

Мышечная работа приводит к увеличению содержания гемоглобина — главного переносчика кислорода. Это является следствием мобилизации богатой гемоглобином депонированной крови, а также компенсаторного увеличения абсолютного числа эритроцитов в ответ на гипоксию, связанную с мышечной работой. дыхание галлер мышечный физиология Высокий уровень энергетического обмена в тканях при мышечной работе сопровождается увеличением коэффициента утилизации кислорода. Причиной увеличения коэффициента утилизации является снижение парциального давления кислорода в работающих органах и ускорение его’перехода из артериальной крови в ткани. Коэффициент утилизации кислорода у тренированных лиц составляет 0,6—0,8 против 0,4—0,5 у недостаточно тренированных.

Скорость диссоциации оксигемоглобина и перехода его в работающие ткани возрастает в результате повышения температуры тела при мышечной работе, а также вследствие накопления ионов Н+ и С02 в крови. Увеличение скорости перехода кислорода в ткани является главной причиной нарастания ар-терио-венозной разности. Артерио-венозная разность увеличивается при мышечной работе. Если в условиях покоя содержание кислорода в венозной крови отличается от содержания его в артериальной на 6—7%,-то при напряженной мышечной работе эта разница достигает 10—12%.

Увеличение артерио-венозной разности при равном минутном объеме крови является главным резервом повышения кис' дородного потолка, т. е. максимального потребления кислорода (МП К) в 1 мин. Поскольку переход кислорода в ткани определяется прежде всего потребностью в нем, то естественно, что максимальное количество кислорода может быть поглощенопри больших физических нагрузках. В состоянии покоя потребление кислорода в несколько раз ниже кислородного по' толка.

Величина кислородного потолка у спортсменов при высоком уровне тренированности достигает 5,5—6,0 дм³. Это сравнительно небольшие величины, если иметь в виду, что объем легочной вентиляции может составлять 200 дмЭ/мин и более. Потребление кислорода лимитируется главным образом объемом циркулирующей крови и скоростью потребления кислорода тканями. Однако падение легочной вентиляции ниже 120 дмэ/мин также приводит к снижению МПК.

При оценке потенциальных возможностей спортсмена к напряженной мышечной работе важное значение придается изменению величины произвольной легочной вентиляции. Падение этого показателя, наблюдаемое при перенапряжении и перетренировке, само по себе не является неблагоприятным признаком.

Потребности организма в кислороде в покое вполне удовлетворяются и при весьма низких величинах легочной вентиляции. Однако при напряженной мышечной работе организм будет испытывать острый кислородный дефицит, если возможности спортсмена к произвольному увеличению легочной вентиляции ограничены.

Максимальное потребление кислорода достигается у спортсменов—легкоатлетов и лыжников при величине легочной вентиляции, равной 150 дм³ и более. У пловцов величина легочной вентиляции, при которой достигается потолок в потреблении кислорода, составляет 120—150 дм³. Между функциями сердечно-сосудистой и дыхательной систем и величиной максимального потребления кислорода при мышечной работе имеется определенная зависимость. Это позволяет говорить о величине кислородного потолка как интегративном показателе деятельности этих систем (рис. 22).

Показатели дыхательной функции при мышечной работе увеличиваются как с возрастом, так и по мере развития тренированности. В условиях относительного мышечного покоя наблюдается возрастное снижение потребления кислорода на 1 кг массы тела (табл. 8).

Способность поддерживать устойчивый уровень МПК у юных спортсменов развита хуже, чем у взрослых. Переход на анаэробную форму энергетического обмена у них происходит раньше, чем у взрослых спортсменов. Заметный вклад в энергообмен анаэробные процессы у взрослых спортсменов вносят при потреблении кислорода, равном 65—70% от уровня МПК, у детей и подростков—40—45% от уровня МПК. Иначе говоря, порог анаэробного обмена у взрослых спортсменов выше, чем у юных.

Интенсивность анаэробного обмена может быть оценена по кислородному долгу. Величина его характеризуется количеством кислорода, поглощенного в восстановительном периоде сверх уровня исходного потребления (рис. 23). Кислородный долг состоит из двух фракций: алактатной и лактатной. Алак-татная фракция кислородного долга ликвидируется в первые минуты после окончания работы. Лактатная фракция кислородного долга погашается медленно. Она идет на устранение избытка молочной кислоты и других продуктов, образовавшихся в процессе бескислородного обмена. По величине кислородного долга можно судить о степени устойчивости организма к изменениям внутренней среды. Предельные величины кислородного долга у тренированных спортсменов достигают 18—20 л. У нетренированных людей он, как правило, в 1,5—2 раза меньше.

Косвенным показателем величины кислородного долга может служить дыхательный коэффициент (отношение выделенного углекислого газа к поглощенному кислороду). Чем больше недостаток кислорода и чем интенсивнее процессы глико-лиза, тем выше дыхательный коэффициент. При связывании молочной кислоты бикарбонатами в крови появляется избыток угольной кислоты. Она легко распадается на воду и углекислый газ, который выводится с выдыхаемым воздухом. Количество СОа в выдыхаемом воздухе при этом превышает потребление кислорода, а дыхательный коэффициент становится выше единицы.

Энергетическая стоимость работы может быть выражена показателем суммарного кислородного запроса. Он складывается из объемов кислорода, поглощенного во время работы и в восстановительном периоде. Повышенный кислородный запрос при работе не удовлетворяется. Вследствие этого организм вынужден работать в гипоксических условиях, т. е. при нарастающем кислородном долге. Устойчивость к гипоксии повышается с возрастом. Так, 9—10-летние дети могут выдержать снижение оксигенации крови (гипоксемию) в пределах 30%, а 13—14-летние подростки—в пределах 40—42% (рис. 24). У 17—18-летних юношей и девушек устойчивость к недостатку кислорода во вдыхаемом воздухе и в крови приближается к показателям взрослых людей.