в чем заключается сущность дыхания
В чем заключается сущность дыхания
Большинство людей не контролирует свое дыхание. Следует отметить, чем выше частота дыхания, тем больше вероятность возникновения серьезных проблем со здоровьем.
Итак, как же дышать правильно и с пользой для здоровья?
Дыхание через нос является наиболее правильным и оптимальным, в то время как дыхание ртом снижает оксигенацию тканей, повышает частоту сердечных сокращений и кровяное давление, а также имеет множество других неблагоприятных последствий для здоровья.
Преимущества носового дыхания очевидны.
При дыхании через рот отсутствуют барьеры, препятствующие попаданию болезнетворных микробов в организм.
Во-вторых, носовое дыхание обеспечивает лучший кровоток и объем легких. Расширение сосудов под воздействием оксида азота увеличивает площадь поверхности альвеол, в результате чего кислород в легких поглощается более эффективно.
Носовое дыхание (в отличие от дыхания через рот) улучшает кровообращение, повышает уровень кислорода в крови и уровень углекислого газа, замедляет частоту дыхания и увеличивает общий объем легких.
Постоянное дыхание через рот вызывает сужение дыхательных путей.
При дыхании через рот происходит чрезмерная стимуляция легких кислородом, но поскольку поступающий таким образом воздух не увлажнен, а сосуды недостаточно расширены, то фактическая абсорбция кислорода через альвеолы значительно ниже, чем при носовом дыхании.
В-третьих, носовое дыхание участвует в терморегуляции организма, помогая поддерживать температуру тела.
В-четвертых, дыхание через нос улучшает мозговую деятельность и функционирование всех органов и систем организма.
Носовое дыхание, как часть дыхательного процесса в организме, также контролируется гипоталамусом. При увеличении воздушного потока через правую ноздрю наблюдается повышение активности левого полушария мозга, отвечающего за логику и анализ, а при увеличении воздушного потока через левую ноздрю наблюдается повышение активности правого полушария мозга, отвечающего за обработку невербальной информации и пространственную ориентацию.
При дыхании через рот мы отказываем в оптимальной оксигенации нашему сердцу, мозгу и всем другим органам, в результате чего могут развиться аритмии и другие сердечные заболевания.
В пятых, носовое дыхание помогает при высоких физических нагрузках, в том числе во время тренировок.
Когда уровень углекислого газа в нашем организме слишком низкий, происходит нарушение кислотно-щелочного равновесия, изменяется pH крови, что приводит к ухудшению способности гемоглобина выделять кислород нашим клеткам (эффект Вериго – Бора). Эффект Вериго-Бора был открыт независимо друг от друга русским физиологом Б.Ф. Вериго в 1892 году и датским физиологом К. Бором в 1904 году, и заключается он в зависимости степени диссоциации оксигемоглобина от величины парциального давления углекислоты в альвеолярном воздухе и крови. При снижении парциального давления углекислого газа в крови сродство кислорода к гемоглобину повышается, что препятствует переходу кислорода из капилляров в ткани.
Носовое дыхание создает примерно на 50 % больше сопротивления воздушному потоку у здоровых людей, чем дыхание через рот, а также помогает замедлить дыхательный цикл, уменьшить количество дыхательных движений, что приводит к увеличению поглощения кислорода на 10-20 %.
Таким образом, если мы хотим улучшить свои физические показатели, во время физических нагрузок следует дышать носом. Интенсивность занятий спортом необходимо регулировать в соответствии с дыханием. Если вы чувствуете, что дыхания носом вам не хватает, необходимо снизить темп тренировки. Это временное явление, через довольно быстрый промежуток времени организм начнет приспосабливаться к повышенному уровню углекислого газа.
В шестых, носовое дыхание обладает терапевтическим действием. При правильном дыхании через нос можно снизить артериальное давление и снизить уровень стресса.
Дыхание через рот может привести к нарушению прикуса, изменению анатомии лица у детей, ухудшает качество сна, в результате чего мы выглядим и чувствуем себя уставшим. Также при дыхании через рот ускоряется потеря воды, в результате чего возможно обезвоживание.
При дыхании через рот пропускается много важных этапов в этом физиологическом процессе, что может привести к проблемам со здоровьем, таким как храп, ночное апноэ. Дыхание через рот способствует гипервентиляции, которая фактически снижает оксигенацию тканей. Дыхание ртом также приводит к снижению уровня углекислого газа в организме и снижению способности легких отфильтровывать токсичные загрязнения, поступающие из воздуха.
Дыхание ртом можно использовать в экстренных случаях. При гипоксии наш организм рефлекторно реагирует на недостаток кислорода, начиная зевать, пытаясь таким образом увеличить количество поступающего воздуха.
В следующий раз мы рассмотрим несколько техник контролируемого дыхания, которые помогут вам улучшить свое здоровье.
Глава IV. Физиология системы дыхания
Сущность и значение дыхания для организма
В организме человека и животных запасы кислорода ограничены, поэтому организм нуждается в непрерывном поступлении кислорода из окружающей среды. Также постоянно, и непрерывно из организма должен удаляться углекислый газ, который всегда образуется в процессе обмена веществ и в больших количествах является токсичным соединением.
В процессе дыхания принято различать три звена: внешнее, или легочное, дыхание, транспорт газов кровью и внутреннее, или тканевое, дыхание.
Внешнее дыхание осуществляется за счет активности аппарата внешнего дыхания.
Аппарат внешнего дыхания включает в себя дыхательные пути, легкие, плевру, скелет грудной «клетки и ее мышцы, а также диафрагму. Основной функцией аппарата внешнего дыхания является обеспечение организма кислородом и освобождение его от избытка углекислого газа.
О функциональном состоянии аппарата внешнего дыхания можно судить по ритму, глубине, частоте дыхания, по величине легочных объемов, по показателям поглощения кислорода и выделения углекислого газа и т. д.
Транспорт газов осуществляется кровью. Он обеспечивается разностью парциального давления газов по пути их следования: кислорода от легких к тканям, углекислого газа от клеток к легким.
Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха
Человек дышит атмосферным воздухом, который имеет следующий состав: 20,94% кислорода, 0,03% углекислого газа, 79,03% азота. В выдыхаемом воздухе обнаруживается 16,3% кислорода, 4% углекислого газа, 79,7% азота.
Состав выдыхаемого воздуха весьма непостоянен и зависит от интенсивности обмена веществ, а также от частоты и глубины дыхания. Стоит задержать дыхание или сделать несколько глубоких дыхательных движений, как состав выдыхаемого воздуха изменится.
Сравнение состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха служит доказательством существования внешнего дыхания.
Строение легких
Слизистая оболочка трахеи и бронхов покрыта многослойным мерцательным эпителием, реснички которого колеблются по направлению к ротовой, полости. Кроме того, слизистая оболочка содержит многочисленные железы, выделяющие слизь. Слизь увлажняет вдыхаемый воздух. Благодаря наличию носовых раковин и густой сети капилляров в слизистой оболочке, а также мерцательному эпителию воздух, поступая в дыхательные пути, прежде чем достигнуть альвеол, согревается, увлажняется и в значительной степени очищается от механических примесей (частичек пыли).
Рис. 22. Схема доли легкого. Левая доля оплетена сетью капилляров
Отрицательное давление в плевральной щели
Давление в плевральной щели и в средостении в норме всегда отрицательное. Убедиться в этом можно, измерив давление в плевральной щели. Для этого полую иглу, соединенную с манометром, вводят между двумя листками плевры. Во время спокойного вдоха давление в плевральной щели на 1,197 кПа (9 мм. рт. ст.) ниже атмосферного, во время спокойного выдоха на 0,798 кПа (6 мм рт. ст.).
Отрицательное внутригрудное давление и увеличение его во время вдоха имеет большое физиологическое значение. За счет отрицательного внутриплеврального давления альвеолы всегда находятся в растянутом состоянии, что значительно увеличивает дыхательную поверхность легких, особенно во время вдоха. Отрицательное внутригрудное давление играет значительную роль в гемодинамике, обеспечивая венозный возврат крови к сердцу и улучшая кровообращение в легочном круге, особенно в фазу вдоха. Присасывающее действие грудной клетки способствует также и лимфообращению. Наконец, отрицательное внутригрудное давление является фактором, способствующим продвижению пищевого комка по пищеводу, в нижнем отделе которого давление на 0,46 кПа (3,5 мм рт. ст.) ниже атмосферного.
Дыхательный цикл
Глубину дыхательных движений определяют по амплитуде экскурсий грудной клетки и с помощью специальных методов, позволяющих исследовать величины легочных объемов.
На частоту и глубину дыхания влияют многие факторы, в частности эмоциональное состояние, умственная нагрузка, изменение химического состава крови, степень тренированности организма, уровень и интенсивность обмена веществ. Чем чаще и глубже дыхательные движения, тем больше кислорода поступает в легкие и соответственно большее количество углекислого газа выводится. Редкое и поверхностное дыхание может привести к недостатку снабжения клеток и тканей организма кислородом. Это в свою очередь сопровождается снижением их функциональной активности. В значительной степени изменяется частота и глубина дыхательных движений при патологических состояниях организма, особенно при заболеваниях органов дыхания.
При вдохе легкие пассивно следуют за увеличивающейся в размерах грудной клеткой. Дыхательная поверхность легких увеличивается, давление же в них понижается и становится на 0,26 кПа (2 мм рт. ст.) ниже атмосферного. Это способствует поступлению воздуха через воздухоносные пути в легкие. Однако только на высоте вдоха происходит заполнение воздухом расширенных альвеол. Быстрому выравниванию давления в легких препятствует голосовая щель, так как в этом месте воздухоносные пути сужены.
Механизм выдоха. Акт выдоха (экспирация) осуществляется в результате расслабления наружных межреберных мышц и поднятия купола диафрагмы. При этом грудная клетка возвращается в исходное положение и дыхательная поверхность легких уменьшается. Сужение воздухоносных путей в области голосовой щели обусловливает медленный выход воздуха из легких. В начале фазы выдоха давление в легких становится на 0,40-0,53 кПа (3-4 мм рт. ст.) выше атмосферного, что облегчает выход воздуха из них в окружающую среду.
Механизм изменений объема легких при дыхании может быть продемонстрирован с помощью модели Дондерса (рис. 24). Нижнюю часть лишенной дна широкой стеклянной бутыли затягивают резиновой пленкой, которая имитирует работу диафрагмы. Горлышко бутыли закрывают пробкой, через которую пропускают стеклянную трубку, к концу которой привязывают трахею с легкими мелкого лабораторного животного (крыса, кошка, кролик).
Рис. 24. Модель Дондерса, демонстрирующая механику дыхательного акта. Объяснение в тексте
Таким образом, сосуд герметически закрыт и не сообщается с атмосферным воздухом, так как стеклянная трубка соединена с легкими. Если оттянуть резиновое дно бутыли книзу, то объем ее увеличится и давление в ней станет ниже атмосферного. Это вызывает растяжение легочной ткани, и атмосферный воздух начнет поступать в легкие. Однако давление воздуха внутри бутыли между ее стенками и наружной поверхностью легких все же остается ниже атмосферного, так как упругие свойства легочной ткани препятствуют ее растяжению. Если отпустить резиновое дно бутыли объем ее уменьшится, прекратится действие силы, растягивающей легкие. Благодаря своей эластичности легочная ткань сжимается, давление в легких повышается и воздух из них выходит наружу.
Модель Дондерса доказывает, что непосредственной причиной изменения объема легких при вдохе и выдохе являются изменения размеров грудной клетки и давления в плевральной щели. Воздух же поступает в легкие и выходит из них вследствие колебаний внутрилегочного давления.
Легочные объемы. Легочная вентиляция
Для исследования функционального состояния аппарата внешнего дыхания как в клинической практике, так и в физиологических лабораториях широко используют определение легочных объемов.
Различают четыре основных положения грудной клетки, которым соответствуют четыре основных объема легких: дыхательный, дополнительный, резервный и остаточный.
Дыхательный объем, резервные объемы вдоха и выдоха составляют так называемую жизненную емкость легких.
Общая емкость легких состоит из жизненной емкости легких и остаточного объема воздуха.
Частота и глубина дыхания может оказать значительное влияние на циркуляцию воздуха в легких во время дыхания, или на легочную вентиляцию.
Легочные объемы могут быть определены с помощью специальных приборов спирометра и спирографа. Спирографический метод позволяет регистрировать величины легочных объемов.
Транспорт газов кровью
Местом же потребления кислорода и образования углекислого газа являются все клетки организма, где осуществляется тканевое, или внутреннее, дыхание. Вследствие этого, когда речь идет о дыхании в целом, необходимо учитывать пути и условия переноса газов: кислорода от легких к тканям, углекислого газа от тканей к легким. Посредником между клетками и внешней средой является кровь. Она доставляет тканям кислород и уносит от них углекислый газ.
Переход газов из окружающей среды в жидкость и из жидкости в окружающую среду подчиняется определенным физическим закономерностям. Каждый газ переходит в жидкость в зависимости от величины его парциального давления.
Для обозначения давления газов в газовой смеси может быть использован термин «напряжение». Напряжение выражается в миллиметрах ртутного (мм рт. ст.) или водяного (мм вод. ст.) столба.
Движение газов из окружающей среды в жидкость и из жидкости в окружающую среду осуществляется из-за разности их парциального давления. Газ всегда диффундирует из среды, где имеется высокое давление, в среду с меньшим давлением. Это происходит до тех пор, пока не установится динамическое равновесие газов.
Газообмен во всех звеньях дыхательного процесса подчиняется рассмотренным физическим закономерностям.
Проследим движение кислорода из окружающей среды в альвеолярный воздух, затем в капиллярах малого и большого круга кровообращения и к клеткам организма.
Таким образом, на всех этапах движения кислорода имеется разность его парциального давления, что способствует диффузии газа.
Рис. 25. Схема диффузии газов через мембрану альвеолы
Транспорт кислорода кровью. Кислород в крови находится в двух состояниях: физическом растворении и в химической связи с гемоглобином. Из 19 об.% кислорода, извлекаемого из артериальной крови, только 0,3 об.% находятся в растворенном состоянии в плазме, остальная же часть кислорода химически связана с гемоглобином эритроцитов.
Насыщение гемоглобина кислородом колеблется от 96 до 98%. Степень насыщения гемоглобина кислородом и диссоциация оксигемоглобина (образование восстановленного гемоглобина) не находятся в прямой пропорциональной зависимости от напряжения кислорода. Эти два процесса не являются линейными, а совершаются по кривой, которая получила название кривой связывания, или диссоциации, оксигемоглобина.
При нулевом напряжении кислорода оксигемоглобина в крови нет. При низких значениях парциального давления кислорода скорость образования оксигемоглобина невелика. Максимальное количество гемоглобина (45-80%) связывается с кислородом при его напряжении 3,47-6,13 кПа (26-46 мм рт. ст.). Дальнейшее повышение напряжения кислорода приводит к снижению скорости образования оксигемоглобина (рис. 26).
Рис. 26. Кривые диссоциации оксигемоглобина в водном растворе (I) и в крови (II) при напряжении углекислого газа 5,33 кПа (40 мм рт. ст.) (по Баркрофту)
Сродство гемоглобина к кислороду значительно понижается при сдвиге реакции крови в кислую сторону, что наблюдается в тканях и клетках организма вследствие образования углекислого газа. Это свойство гемоглобина имеет важное значение для организма. В капиллярах тканей, где концентрация углекислого газа в крови увеличена, способность гемоглобина удерживать кислород уменьшается, что облегчает его отдачу клеткам. В альвеолах легких, где часть углекислого газа переходит в альвеолярный воздух, способность гемоглобина связывать кислород вновь возрастает.
Переход гемоглобина в оксигемоглобин и из него в восстановленный гемоглобин зависит от температуры. При одном и том же парциальном давлении кислорода в окружающей среде при температуре тела 37-38°С в восстановленную форму переходит наибольшее количество оксигемоглобина.
Таким образом, транспорт кислорода обеспечивается в основном за счет химической связи его с гемоглобином эритроцитов. Насыщение гемоглобина кислородом зависит в первую очередь от парциального давления газа в атмосферном и альвеолярном воздухе. Одной из основных причин, способствующих отдаче кислорода гемоглобином, является сдвиг активной реакции среды в тканях в кислую сторону.
Таким образом, углекислый газ переносится к легким в форме бикарбонатов и в состоянии химической связи с гемоглобином (карбгемоглобин). Важная роль в сложнейших механизмах транспорта углекислого газа принадлежит карбоангидразе эритроцитов.
Конечной целью дыхания является снабжение всех клеток, органов и тканей кислородом, необходимым для их жизнедеятельности, и удаление из организма углекислого газа. Для осуществления этой цели дыхания необходим ряд условий: 1) нормальная деятельность аппарата внешнего дыхания и достаточная вентиляция легких; 2) нормальный транспорт газов кровью; 3) обеспечение системой кровообращения достаточного кровотока; 4) способность тканей «забирать» из протекающей крови кислород, утилизировать его и отдавать в кровь углекислый газ.
Таким образом, нормальное тканевое дыхание обеспечивается функциональными взаимосвязями между системами дыхания, крови и кровообращения.
Дыхание: как происходит, устройство дыхательной системы
Без дыхания невозможно нормальное функционирование организма. Клеткам в одинаковой степени важно, как непрерывное поступление кислорода, так и освобождение от продукта обмена веществ – углекислого газа. Дыхание человека обеспечивается отдельной системой органов – дыхательной системой.
Сущность дыхания
Большая часть людей даже не замечают, как они дышат. Это естественный процесс, без которого человеку не выжить. Тем временем, дыхание – это сложная система взаимосвязанных действий и явлений, благодаря которым все органы получают кислород (O2), а углекислый газ (CO2) выводится наружу.
Процесс может регулироваться сознанием или происходить неосознанно. Газообмен происходит циклично: вдох сменяется выдохом, в минуту человек совершает 13-15 дыхательных движений. Средняя продолжительность акта дыхания составляет 5 секунд. Вдыхание воздуха происходит быстрее, чем выдыхание.
Процесс оценивают по трем параметрам:
ритмичность, означает возникновение вдоха и выдоха через примерно одинаковые временные интервалы;
частота, она определяется как количество дыхательных актов в минуту;
глубина, под которой понимается объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.
Частота дыхания у мужчин составляет 15-20 актов в минуту, у женщин – 17-21. Глубина в спокойном состоянии взрослого человека составляет 0,5 л.
Разговор или прием пищи меняют дыхание – на выдохе или вдохе может происходить его задержка. Когда человек засыпает, то его дыхание также меняется. Фаза медленного сна сопровождается поверхностным и редким дыханием, быстрого – учащением и увеличением его глубины.
Тяжелый физический труд или занятия спортом вызывают повышение потребности клеток в кислороде, поэтому дыхание становится более частым, увеличивается его глубина.
Когда человек смеется, вздыхает, кашляет или поет, то его дыхательный ритм меняется в сравнении с обычным дыханием, которое происходит автоматически.
Человек способен дышать благодаря дыхательной (или по-другому – респираторной) системе.
Как устроена дыхательная система
Респираторная система представляет собой совокупность органов, слаженная работа которых обеспечивает внешнее дыхание человека. Она включает:
Дыхательные пути представлены носовыми ходами, гортанью, трахеей, бронхами, мелкими бронхами и альвеолами. Вместе с воздухом кислород попадает в носовые ходы, проходит по гортани в трахею и бронхи, затем попадает в легкие.
Строение дыхательной системы предусматривает разветвление бронхов внутри каждого легкого. Трахея с бронхами образуют так называемое бронхиальное дерево. Каждый мелкий бронх в конце переходит в альвеолу – легочный пузырек. В них кислород переходит в кровь, а CO2 удаляется из кровяного русла, то есть в альвеолах происходит газообмен.
Основные функции респираторной системы:
осуществление дыхания и газообмена;
механическая и иммунная защита от вредных факторов окружающей среды;
участие в образовании голоса;
обеспечение способности определять и различать запахи;
помощь в поддержке нормальной температуры тела;
увлажнение воздуха, вдыхаемого организмом.
Ткань легких принимает участие в синтезе гормонов, водно-солевом и липидном обменах. В сосудах легких накапливается кровь, которая при необходимости может использоваться организмом для восполнения кровопотери.
Регулирование дыхания
Респирация и газообмен – это саморегулирующаяся деятельность, каждый живой организм самостоятельно поддерживает баланс углекислого газа и кислорода в крови.
Дыхательный ритм регулирует ЦНС с помощью дыхательного центра и системы рецепторов. Центр, отвечающий за жизненно важный процесс, располагается в головном мозге. Он сам имеет два центра, один отвечает за акт вдоха, второй – выдоха. Представляет собой группу нейронов, которые располагаются в заднем отделе головного мозга ЦНС, является продолжением спинного мозга.
В нормальном состоянии от центра вдоха посылаются ритмичные сигналы к мышечным волокнам грудной клетки и диафрагмальной перегородке, запускающие их сжатие. Сигналы формируются из-за того, что клетки центра самопроизвольно образуют нервные импульсы.
В процессе своего движения мышечный корсет вызывает расширение грудной клетки, а воздух попадает в легкие. Далее объем легких увеличивается, что вызывает возбуждение рецепторов, отвечающих за растяжение и присутствующих в легочных стенках.
Рецепторы отправляют информацию в центр, регулирующий выдох, локализованный в мозге. В результате:
активность центра, отвечающего за вдох, подавляется;
импульсы к задействованным мышцам прекращаются;
они переходят в состояние расслабления;
полость грудной клетки сокращается в объеме;
легкие выпускают воздух в окружающую среду.
Какие разновидности дыхания бывают
Исходя из задействованных мышц различают следующие виды дыхания:
грудное – свойственно женщинам, дыхательные движения происходят за счет работы межреберных мышц;
брюшное – свойственно мужчинам, дыхание происходит за счет диафрагмы;
смешанное – характерно для пожилых лиц, в процессе принимает участие грудная клетка и диафрагма.
При заболеваниях механизм дыхания способен изменяться. Например, если поражены органы брюшной полости дыхание становится грудным. При болезнях органов грудной клетки – диафрагмальным.
Также дыхание разделяют на внешнее и внутреннее. Внешнее заключается в поступлении кислорода в легочные альвеолы и газообмен в них, то есть переход молекул кислорода в состав крови и удаление из нее углекислого газа.
тканевое, в процессе которого кислород из крови передается клеткам;
клеточное, когда кислород утилизируется внутри клеток.
Правильное дыхание оказывает прямое влияние на здоровье человека, поэтому важно укреплять дыхательную мускулатуру и регулярно делать физические упражнения, улучшающие легочную вентиляцию.
Все представленные на сайте материалы предназначены исключительно для образовательных целей и не предназначены для медицинских консультаций, диагностики или лечения. Администрация сайта, редакторы и авторы статей не несут ответственности за любые последствия и убытки, которые могут возникнуть при использовании материалов сайта.
Авторизуйтесьчтобы оставлять комментарии
Возрастные ограничения 18+
Лицензия на осуществление фармацевтической деятельности ЛО-77-02-011246 от 17.11.2020 Скачать.