Особенности дыхания в разных условиях

Дыхание при мышечной работе. Во время физической нагрузки мышцам необходимо очень большое количество кислорода. У человека в покое потребление кислорода составляет 250−350 мл в 1 мин, при быстрой ходьбе до 2,5 л, а при чрезмерно тяжелой работе — до 4л в 1 мин. Одновременно увеличивается образование в мышцах двуокиси углерода и кислых продуктов обмена веществ, подлежащих удалению из организма. Обеспечение организма кислородом достигается сочетанным усилением дыхания и кровообращения. Вентиляция легких возрастает пропорционально затратам энергии организма. Она может увеличиваться в 10−20 раз и достигать 120−150 л в 1 мин. При физической нагрузке, имеющей периодический характер, частота дыхания приспосабливается к ритму работы, соответствуя ритму движения или становясь кратной ей.

Дыхание при повышенном атмосферном давлении. Под повышенным давлением воздуха человеку приходится находится во время водолазных и кессонных работ. При погружении под воду через каждые 10 м давление воды на поверхность тела увеличивается на 1 атм. Это значит, что на глубине 90 м на человека действует давление около 10 атм.

При погружении под воду в водолазных костюмах без изоляции от действия гидростатического давления человек может дышать только воздухом под соответствующим погружению повышенным давлением. В этих условиях увеличивается количество газов, растворенных в крови, в том числе кислорода и азота.

После подобных работ специального внимания требует переход человека от высокого давления к нормальному. При быстрой декомпрессии, например при быстром подъеме водолаза, физически растворенные в крови и тканях газы в большем объеме, чем обычно, не успевают выделиться из организма и образуют пузырьки. Особенно опасно образование пузырьков азота, которые разносятся кровью и закупоривают мелкие сосуды (газовая эмболия). Состояние, возникающее при быстрой декомпрессии, называют кессонной болезнью.

С целью повышения доставки кислорода к тканям при ряде заболеваний применяется метод лечения кислородом при повышенном давлении — гипербарическая оксигенация.

Дыхание при пониженном атмосферном давлении. Основным следствием понижения давления является гипоксия, развивающаяся вследствие низкого парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, а также при недостаточном снабжении тканей кислородом.

Виды и условия возникновения гипоксических состояний

1. Недостаточный транспорт О2 кровью (аноксемическая гипоксия) (содержание О2 в артериальной крови большого круга понижено).

А. Сниженное РО₂:

• 1. недостаток О2 во вдыхаемом воздухе;
• 2. снижение легочной вентиляции;
• 3. снижение газообмена между альвеолами и кровью;
• 4. смешивание крови большого и малого круга кровообращения.

Б. Нормальное Р О₂:

снижение содержания гемоглобина (анемия):

нарушение способности гемоглобина присоединять О₂

II. Недостаточный транспорт крови (гипокинетическая гипоксия).

А. Недостаточное кровоснабжение:

во всей сердечно-сосудистой системе (сердечная недостаточность);

местное (закупорка отдельных артерий).

Б. Нарушение оттока крови: закупорка определенных вен.

В. Недостаточное снабжение кровью при возросшей потребности

III. Неспособность ткани использовать поступающий О₂ (гистотоксическая гипоксия).

Выводы

Дыхание представляет собой цепь процессов, обеспечивающих доставку из окружающей среды в митохондрии необходимого для биологического окисления О_2, а также удаление в окружающую среду продукта биологического окисления — углекислого газа.

Перенос больших масс кислорода кровью осуществляется благодаря связыванию его гемоглобином эритроцитов, а углекислый газ — в форме гидрокарбоната и карбамин гемоглобина. Оксигенация крови в легких облегчается отдачей углекислого газа, а поступление последнего из тканей в кровь облегчает отдачу кислорода.

Активность центрального дыхательного механизма подвержена влиянию уровня бодрствования, а также стимулов, исходящих из вышележащих отделов ЦНС.

Сопряжение вентиляции легких с уровнем газообмена поддерживается и при мышечной деятельности. Здесь к перечисленным механизмам регуляции дыхания присоединяются афферентная сигнализация от рецепторов работающих мышц.

Специальные перестройки в системе дыхания развиваются у видов животных, обитающих в условиях высокогорья, ныряющих и т. п. В известной мере адаптироваться к измененной газовой среде за счет включения срочных и долговременных сдвигов в газотранспортной системе организма может и человек.

Однако, рассматривая резервные возможности дыхательной системы, следует иметь в виду, что тренировка и адаптация способны выявить, но не изменить их естественные пределы. Поэтому в экстремальных условиях существования необходимо обеспечивать поддержание таких параметров дыхательной среды, которые не выходили бы за эти границы.

Тренировочные задания

Используя номограмму, определите ЖЕЛ:

а) мужчины возраста 20 лет, рост 170 см; б) женщины в возрасте 20 лет, рост 165 см.

Ответ: а) 4200 мл; б) 3200 мл.

Вопросы для повторения

Какое значение для организма имеет процесс дыхания?

Что такое внешнее дыхание?

Какие легочные объемы вы знаете?

Каков состав альвеолярного воздуха?

Механизм газообмена между альвеолярным воздухом и кровью.

Механизм газообмена между кровью и тканями.

Как осуществляется транспорт кислорода кровью?

Каковы современные представления о структуре дыхательного центра?

Что такое гипоксия? Виды гипоксии.

Как осуществляется влияние изменений внешней среды на дыхание?