ДЫХАНИЕ

ДЫХАНИЕ - обмен газов между организмом и внешней средой. Жизнь возможна только при постоянном поступлении в организм кислорода и выделении углекислого газа, образующегося в процессе обмена веществ. Процесс Д. состоит из трех основных звеньев: 1) внешнего, или легочного, Д., 2) переноса газов кровью и 3) внутреннего, или тканевого, Д.

Внешнее Д. осуществляется благодаря дыхательным движениям грудной клетки. Расширение грудной клетки сопровождается увеличением объема легких, в них поступает воздух из атмосферы - происходит вдох. При спадении грудной клетки, уменьшении ее объема, часть воздуха из легких удаляется наружу - происходит выдох. Все мышцы, принимающие участие в дыхательных движениях грудной клетки, делят на мышцы вдоха и выдоха. Основными мышцами вдоха являются диафрагма, межреберные мышцы, подниматели ребер, задние зубчатые мышцы, квадратная мышца поясницы и подвздошнореберная. К вспомогательным мышцам вдоха относятся большая и малая грудные, передняя зубчатая, лестничные и др. При фиксированных верхних конечностях и позвоночном столбе они поднимают ребра. Основными мышцами выдоха являются все мышцы брюшного пресса, межреберные, подреберные и поперечная мышца груди. Мышцы живота, сокращаясь, сжимают брюшную полость и поднимают расслабленную диафрагму вверх, тогда как остальные мышцы способствуют опусканию ребер. В зависимости от преобладания при дыхательных движениях движений ребер или диафрагмы различают грудной и брюшной типы Д. Обычно оба они используются одновременно, но можно произвольно пользоваться преимущественно или грудным Д. или брюшным.

Благодаря вдоху и выдоху обновляется состав воздуха, находящегося в легочных альвеолах (мельчайших пузырьках, из к-рых состоит ткань легкого). Альвеолярный воздух непосредственно участвует в обмене газов между легкими и кровью.

Общий объем воздуха, находящегося в легких, складывается из дыхательного воздуха (0,3 - 0,8 л), поступающего при спокойном вдохе, из дополнительного воздуха (1,0 - 2,0 л), вдыхаемого сверх этого колич. при вдохе максимальной глубины, из резервного воздуха (1 - 2 л), к-рый можно выдохнуть, если после спокойного сделать еще максимально глубокий выдох, и, наконец, из остаточного воздуха, остающегося в легких после самого глубокого выдоха (0,8 - 1,7 л). Дыхательный, дополнительный и резервный воздух в сумме составляют жизненную емкость легких (см. Спирометрия), являющуюся важным показателем функционального состояния дыхательного аппарата.

Важным показателем деятельности дыхательного аппарата является вентиляция легких, определяемая минутным объемом дыхания, т. е. колич. воздуха, проходящим через легкие в течение 1 мин. Часть вдыхаемого воздуха (ок. 150 см³) остается в т. наз. мертвом пространстве (в дыхательных путях - полостях рта, носа, трахее и бронхах) и не принимает участия в газообмене. Под влиянием тренировки дыхательные движения становятся реже и глубже. Это делает более эффективной легочную вентиляцию.

Регуляция Д. осуществляется благодаря деятельности дыхательного центра в головном мозгу, изменяющего Д. в зависимости от разнообразных рефлекторных влияний, а также в соответствии с изменениями содержания в крови углекислого газа и кислорода. При учащении и углублении Д. (т. наз. гипервентиляции) из крови удаляется большое колич. углекислого газа и наступает состояние гипокапнии. Если в крови недостаточно углекислого газа, то Д. замедляется и может наступить даже временная задержка дыхательных движений - апноэ. Апноэ может быть достигнуто также произвольно.

Характер и объем дыхательных движений изменяются в соответствии с самыми разнообразными раздражениями, действующими на человека. Среди таких раздражений важное место занимают словесные сигналы и их следы в центральной нервной системе. Реакции на словесные сигналы являются физиологической основой т. наз. произвольной регуляции Д. Совершенствование этих реакций в процессе специальных дыхательных упражнений и вообще в процессе физич. воспитания имеет большое значение для укрепления здоровья человека.

Во время любой деятельности организма важно сохранять равномерное Д. При нарушениях ритма и глубины дыхательных движений - одышке (диспаша) - нарушается также и газообмен в легких. Легочная вентиляция становится менее эффективной и могут наступить даже признаки кислородного голодания. У тренированного человека совершенствуется регуляция Д., и поэтому при одной и той же работе вентиляция может быть меньше.

В покое частота Д. обычно равна 10 - 18 раз в 1 мин., а объем легочной вентиляции - 5 - 8 л в 1 мин. При физич. упражнениях и вообще при интенсивной мышечной работе частота Д. и легочная вентиляция значительно возрастают. У хорошо тренированных людей глубина Д. может увеличиться до 2,0 - 2,5 л, частота дыхательных движений - до 20 - 30 раз в 1 мин., а легочная вентиляция - до 100 - 150 л/мин. Увеличивается также и газообмен в легких. Максимальное потребление кислорода, вместо 0,25 - 0,3 л/мин в покое, может достигать при физич. упражнениях 4 - 5 л/мин. У нетренированных и тем более у больных людей по сравнению с тренированными предел возможного увеличения потребления кислорода меньше (не более 2 - 3 л/мин). Максимальное увеличение потребления кислорода, или т. наз. кислородный потолок, ограничивается обычно возможностями аппарата кровообращения обеспечить доставку необходимого кислорода из легких к тканям. Потребление кислорода измеряют по колич. и составу проходящего через легкие воздуха, напр. с помощью метода Дуглас-Холдена.

Для суждения о затратах энергии на работу определяют кислородный запрос. При всякой сколько-нибудь тяжелой физич. работе часть нужного организму кислорода (кислородный запрос) удовлетворяется во время самой работы, а др. часть (кислородный долг) - в восстановительном периоде. Кислородный запрос и кислородный долг выражаются не только в абсолютных цифрах, но и в пересчете на минуту работы для суждения об ее мощности, а также на килограмм веса тела исследуемого лица - для сопоставления результатов наблюдений у разных лиц. Чем короче и интенсивнее работа, тем относительно большую долю от общего кислородного запроса занимает кислородный долг. Напр., после бега на 100 м на кислородный долг приходится ок 95% всего запроса кислорода, т. е. почти вся энергия расходуется за счет анаэробных реакций обмена веществ. При рекордной скорости бега кислородный долг может достигать в этих случаях 8 - 10 л кислорода. После же бега на длинные дистанции, напр. марафонского бега, кислородный долг не превышает 5 - 10 л. Наибольшие величины кислородного долга (до 15 - 20 л) наблюдаются после бега на средние дистанции. Потребление кислорода в легких и удаление углекислого газа из крови происходит по законам диффузии газов (в результате разности парциального давления между напряжением газов в легких и в крови). Большая часть кислорода и углекислого газа находится в крови в химически связанном виде. В переносе газов кровью основная роль принадлежит эритроцитам и находящемуся в них гемоглобину. В капиллярах большого круга кровообращения происходит обмен газов между кровью и тканями также вследствие разности парциальных давлений.

Д. особенно усиливается и развивается у спортсменов при длительных упражнениях циклического характера - беге, спортивной ходьбе, беге на лыжах, гребле, плавании и т. д. (см. также Дыхательные упражнения).

Источники:

1. Энциклопедический словарь по физической культуре и спорту. Том 1. Гл. ред.- Г. И. Кукушкин. М., 'Физкультура и спорт', 1961. 368 с.