Какой тип дыхания у коровы

Опубликовано: 23.04.2024

ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ

Дыхание представляет совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа. Оно включает следующие процессы:

1) обмен воздуха между внешней средой и альвеолами легких (внешнее дыхание),

2) обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью (газообмен в легких),

3) перенос (транспорт) газов кровью,

4) обмен газов между кровью и тканями,

5) потребление кислорода клетками и выделение ими углекислоты.

Внешнее дыхание осуществляется в результате ритмических дыхательных движений грудной клетки - вдоха и выдоха. При вдохе объем грудной клетки увеличивается, легкие расширяются, давление в них становится ниже атмосферного и воздух через воздухоносные пути поступает в легочные альвеолы. При выдохе дыхательные мышцы расслабляются и грудная клетка благодаря эластичности реберных хрящей и собственной силе тяжести прцЗ нимает исходное состояние. Объем грудной клетки при этом умень шается и воздух выталкивается наружу.

Различают три типа дыхания: грудной, брюшной и смешанным При грудном, или реберном, типе в дыхании принимает участив только стенка грудной клетки, при брюшном, или диафрагмальном, дыхательные движения совершаются мышцами живота щ диафрагмой. У сельскохозяйственных животных обычно наблкД дается смешанный тип дыхания, при котором принимают участие как грудные, так и брюшные мышцы.

Частота дыхания зависит от возраста животных, уровня про дуктивности, времени суток, температуры окружающей среды и целого ряда других факторов (табл. 5).

При характеристике объемов легочного воздуха различают дыхательный, дополнительный, резервный и остаточный воздух, а также жизненную емкость легких.

Дыхательный воздух - это объем воздуха, который животное вдыхает и выдыхает в спокойном состоянии. Он у крупного рогатого скота и лошади составляет около 6 л. Дополнительный воздух- это тот воздух, который животное может вдохнуть при глубоком вдохе сверх дыхательного воздуха. У крупных животных он равняется примерно 12 л. После нормального спокойного выдоха животное может дополнительно выдохнуть около 12 л воздуха - это резервный воздух.

Дыхательный, дополнительный и резервный воздух составляет жизненную емкость легких, которая у крупного рогатого скота и лошадей равна около 30 л.

Однако даже после максимально глубокого выдоха легкие не освобождаются полностью от воздуха, в них остается остаточный воздух, объем которого у лошади примерно составляет 10 л.

Сопоставление состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха показывает, что около 4,5% кислорода из вдыхаемого воздуха остается в организме и около 4% углекислого газа выделяется из него с выдыхаемым воздухом (табл. 6).

Координированную ритмичную деятельность органов дыхания обеспечивает дыхательный центр, расположенный в продолговато том мозгу. Возбуждение дыхательного центра вызывается как рефлекторно импульсами, которые поступают к нему из легких, рецепторов аорты, синусов сонной артерии и самых разнообразных экстеро- и интерорецепторов, а также гуморально - химическими веществами (углекислотой и др.), приносимыми к нему кровью. Кроме того, возбуждение дыхательного центра может вызываться автоматически продуктами обмена веществ, которые вырабатываются в самом центре.

Особенности дыхания у птиц. У птиц имеется ряд характерных морфологических и функциональных отличий дыхания по сравнению с млекопитающими животными. При вдохе воздух поступает в легкие и далее по мелким бронхам в воздухоносные мешки. При выдохе грудная клетка сжимается и воздух из воздухоносных мешков проходит через легкие в обратном направлении. Следовательно, через альвеолы воздух проходит как во время вдоха, так и выдоха, дважды отдавая кислород в кровь (рис. 42).

Таким образом, воздухоносные мешки (шейные, межключичные, передне- и заднегрудные, брюшные) создают резерв воздуха. Газообмен в них не происходит. Воздух, заполняющий воздухоносные мешки, охлаждает тело птицы. Воздухоносные мешки, кроме того, облегчают полет птиц, а у водоплавающих птиц - передвижение их по воде.

Жизненная емкость легких у кур составляет 13, а у уток - 20 мл, емкость воздухоносных мешков - соответственно 169 и 315 мл. Частота дыхательных движений в минуту составляет у кур 12-32, уток - 15-18, гусей - 9-10 и у индеек- 15-20.

Газообмен в легких и механизм регуляции дыхания у птиц и млекопитающих аналогичны.

МЕХАНИЗМ ВДОХА И ВЫДОХА

В акте дыхания легкие играют пассивную роль. Они не могут расширяться и сжиматься активно, так как в них нет мускулатуры. Легкие находятся в герметически закрытой грудной полости. Каждое легкое покрыто плеврой, которая состоит из двух листков: висцерального, срастающегося с легочной тканью и затем по краям легких переходит в париетальный листок, который выстилает грудную полость. Между висцеральными и париетальными листками имеется плевральная полость, заполненная серозной жидкостью. Это уменьшает трение при дыхательных движениях. Давление в плевральной полости ниже атмосферного на 10–30 мм рт. ст.

Акт вдоха (инспирация) совершается вследствие увеличения объема грудной полости за счет сокращения мышц диафрагмы и наружных межреберных мышц. Эти мышцы называются инсператорами.

При поступлении импульсов из центра дыхания наружные межреберные мышцы сокращаются, клетка расширяется в продольном и поперечном направлениях. Расширению грудной полости спереди назад способствует и сокращение диафрагмы. В результате сокращения диафрагма уплощается и отходит назад. Грудная полость увеличивается в объеме, давление в ней понижается у крупных животных до 30 мм рт. ст., легкие следуют за расширением грудной клетки и воздух засасывается в них — происходит акт вдоха — инспирация. В процессе вдоха принимают участие и другие мышцы (грудные, брюшные и др.).

Между листками плевры отрицательное давление, что обеспечивает движения легких за изменением грудной полости. При проникновении воздуха в плевральную полость ( пневмоторокс ) легкие спадаются ( ателектаз ) и не следуют за дыхательными движениями грудной клетки.

Пневмоторокс возникает при вскрытии грудной клетки, при поломке ребер, при сильном кашле у собак, у крупного рогатого скота при проколе диафрагмы острыми предметами со стороны органов пищеварения.

Ателектаз может быть у мертворожденных и приобретенный, когда легкие сдавлены со стороны грудной клетки, или при спазме бронхов. При кратковременном ателектазе легкие могут расширяться и функция легких восстанавливаться.

Если проколоть грудную стенку иглой от шприца и впустить в плевральную полость немного воздуха, то легкие частично спадаются.

Полный двухсторонний пневмоторокс приводит животных и человека к гибели. У большинства млекопитающих животных плевральные полости обоих легких сообщаются между собой, и поэтому незначительное повреждение грудной клетки в любом ее месте является смертельным.

У человека правая и левая плевральные полости между собой разделены, поэтому при проникновении воздуха в одну из полостей пневмоторакс остается односторонним. Метод получения искусственного пневмоторокса используется в клинической практике при лечении легочного туберкулеза.

Акт выдоха (экспирация ). В конце вдоха мышцы инспираторы расслабляются, грудная клетка в силу своей тяжести и эластичности возвращается к исходному положению, диафрагма поддается вперед и ее купол становится выпуклым в грудную полость под действием брюшных органов. Грудная полость уменьшается в объеме, из легких выжимается воздух, происходит выдох. В акте выдоха принимает участие внутренние межреберные мышцы, помогают мышцы живота, поперечные и прямые брюшные мышцы и др. Давление в межплевральной полости увеличивается, но и при выдохе оно ниже атмосферного на 5–7 мм рт. ст.

Во время выдоха альвеолы спадаются, но не слипаются, потому что внутренняя их поверхность покрыта нерастворимой в воде пленкой — сурфактантом.

Акт вдоха активный процесс, а выдоха — пассивный. Вдох короче выдоха. Продолжительность выдоха в 1,1–1,8 раза превышает время вдоха.

Типы и частота дыхания.

Различают три типа дыхания:

· грудной , или реберный — в нем принимает участие в основном мышцы грудной клетки (преимущественно у женщин);

· брюшной , или диафрагмальный — дыхательные движения совершаются главным образом мышцами живота и диафрагмой (у мужчин);

· грудобрюшной , или смешанный — дыхательные движения осуществляются грудными и брюшными мышцами (у всех сельскохозяйственных животных).

Тип дыхания может изменяться при заболевании органов грудной или брюшной полости.

Акт вдоха и акт выдоха принимается за одно дыхательное движение . Определить количество дыхательных движений за минуту можно по движению грудной клетки, по струе выдыхаемого воздуха (табл. 11).

Таблица 11. Частота дыхательных движений у взрослых животных

Данная система обеспечивает поступление в организм кислорода и выведение углекислого газа, т. е. обмен газов между атмосферным воздухом и кровью. У крупного рогатого скота газообмен происходит в легких, которые находятся в грудной клетке. Поочередное сокращение мышц-вдыхателей и выдыхателей приводит к расширению и сужению грудной клетки, а вместе с ней и легких. Это обеспечивает всасывание воздуха через воздухопроводящие пути в легкие (вдох) и его обратное выталкивание (выдох). Сокращениями дыхательных мышц управляет нервная система.

Во время прохождения по воздухопроводящим путям вдыхаемый воздух увлажняется, согревается, очищается от пыли, а также обследуется на запахи с помощью органа обоняния. С выдыхаемым воздухом из организма удаляется часть воды (в виде пара), избыток тепла, некоторые газы. В воздухопроводящих путях (гортани) воспроизводятся звуки.

Органы дыхания представлены носом и носовой полостью, гортанью, трахеей и легкими.

Нос вместе с ротовой полостью составляет у животных передний отдел головы – морду. На носу различают верхушку, спинку, боковые части и корень. У крупного рогатого скота верхушка носа вместе с верхней губой составляет носогубное зеркало, которое лишено волос и содержит многочисленные железы. Благодаря секрету этих желез поверхность носогубного зеркала у здоровых животных всегда влажная и холодная на ощупь, а у животных с повышенной температурой тела – сухая и горячая.

Нос вмещает парную носовую полость, являющуюся начальным отделом воздухопроводящих путей. В носовой полости вдыхаемый воздух обследуется на запахи, обогревается, увлажняется, очищается от загрязнений. Носовая полость сообщается с внешней средой через ноздри, с глоткой – через хоаны, с конъюнктивальным мешком – через слезно-носовой канал, а также с околоносовыми пазухами.

С носовой полостью сообщаются околоносовые придаточные пазухи – заполненные воздухом и выстланные слизистой оболочкой полости между наружными и внутренними пластинками некоторых плоских костей черепа (например, лобной кости). Из-за этого сообщения воспалительные процессы со слизистой оболочки носовой полости могут легко распространяться на пазухи, что осложняет течение болезней.

Гортань – это отдел дыхательной трубки, который расположен между глоткой и трахеей. Гортань подвешена на подъязычной кости, ее своеобразное строение позволяет выполнять, помимо проведения воздуха, и другие функции. Она изолирует дыхательный путь при проглатывании пищи, является опорой для трахеи, глотки и начала пищевода, служит голосовым органом. Остов гортани образован пятью подвижно соединенными между собой хрящами, на которых крепятся мышцы гортани и глотки. Полость гортани выстлана слизистой оболочкой. Между 2 хрящами гортани проходит поперечная складка – так называемая голосовая губа, которая делит полость гортани на две части. В ней заложены голосовая связка и голосовая мышца. Напряжением голосовых губ при выдохе создаются и регулируются звуки.

Трахея служит для проведения воздуха в легкие и обратно. Это трубка с постоянно зияющим просветом, что обеспечивается имеющимися в ее стенке незамкнутыми сверху кольцами из гиалинового хряща. Внутри трахея выстлана слизистой оболочкой. Она простирается от гортани до основания сердца, где делится на два бронха, образующих основу корней легких. Это место называется бифуркацией трахеи.

Легкие – главные органы дыхания, непосредственно в них происходит газообмен между вдыхаемым воздухом и кровью через разделяющую легкие тонкую стенку. Для обеспечения газообмена необходима большая площадь соприкосновения между воздухоносными и кровеносными руслами. В соответствии с этим воздухоносные пути легких – бронхи, подобно дереву, многократно ветвятся до бронхиол (мелких бронхов) и оканчиваются многочисленными мелкими легочными пузырьками – альвеолами, которые образуют паренхиму легких (паренхима – это специфическая часть органа, выполняющая его основную функцию). Кровеносные сосуды ветвятся параллельно бронхам и густой капиллярной сетью оплетают альвеолы, где и осуществляется газообмен. Таким образом, основными компонентами легких являются воздухоносные пути и кровеносные сосуды. Соединительная ткань объединяет их в парный компактный орган – правое и левое легкое. Легкие расположены в грудной полости и прилегают к ее стенкам. Правое легкое несколько больше левого, т. к. влево смещено сердце, расположенное между легкими.

В норме число вдохов и выдохов (частота дыхательных движений) у здорового скота колеблется в значительных пределах. Эта широта диапазона зависит от ряда факторов. Частота дыхания (дыхательные движения грудной клетки в минуту) зависит от интенсивности обмена веществ в организме, от температуры окружающей среды, от мышечной нагрузки и физиологического состояния животного.
Частота дыхания у крупного рогатого скота в состоянии покоя:
Новорожденные телята – 50–75 (частота дыхания)
Телята в возрасте 2 нед – 45-56
Телята в возрасте 2–3 мес – 35-40
Телки – 27-30
Скот старше 1 года – 18-28
Быки и волы – 10-30

2.2. ДЫХАНИЕ

Система органов дыхания состоит из воздухоносных путей (нос с носовой полостью, гортань, трахея и бронхи легкого) респираторных отделов (ацинусы легкого и альвеолы). Она осуществляет газообмен между организмом и окружающей средой — «внешнее дыхание», в процессе которого происходит поступление кислорода из окружающей среды в кровь, диоксида углерода (С02) в обратном направлении. Кроме газообмена аппарат дыхания выполняет и другие функции: очищает вдыхаемый воздух от пыли, микроорганизмов, согревает и увлажняет его; участвует в терморегуляции, водно-солевом обмене, иммунологической защите. В гортани расположен голосовой аппарат, в носовой полости — орган обоняния.

Легкие - крупный парный орган дыхания, в котором осуществляется газообмен между вдыхаемым воздухом и кровью. Легкие имеют форму конуса и заполняют собой почти всю грудную клетку, повторяя ее форму, за исключением средостения, в котором находятся сердце, пищевод, трахея и крупные сосуды. Паренхима легкого образована воздухоносными путями — бронхиальным деревом и респираторными (дыхательными) отделами — альвеолярным деревом.

В состав бронхиального дерева входят крупные, средние, мелкие бронхи и бронхиолы. Крупные бронхи по строению своей стенки похожи на трахею. Эпителий слизистой оболочки многорядный мерцательный с теми же видами клеток, что и в трахее. В собственной пластинке слизистой оболочки имеются пучки гладкомышечных клеток. В подслизистой основе имеются сложные трубчато-альвеолярные слизи сто-серозные железы. С уменьшением диаметра бронхов видоизменяется и их структура. В средних бронхах эпителий многорядный мерцательный, но высота его ниже, чем в крупных. Уменьшается толщина слизистой оболочки и подслизистой основы. Увеличивается количество мышечных элементов и желез. Сохраняется сеть эластических волокон. Стенка малых бронхов гораздо тоньше. Эпителий однорядный. В его состав входят наряду с другими безреснитчатые и специальные секреторные клетки. Терминальная бронхиола является конечным звеном воздухоносного пути. Каждая терминальная бронхиола разделяется на респираторные бронхиолы. От каждой респираторной бронхиолы идут два респираторных (альвеолярных) хода, оканчивающиеся альвеолярными мешками.

В стенках респираторных бронхиол, ходов и мешков есть тонкостенные пузырьки с широким отверстием — альвеолы. Участок респираторного отдела, связанный с одной терминальной бронхиолой, называется ацинус. В состав дольки обычно входит несколько (10. 20) ацинусов. Количество альвеол в ацинусе увеличивается от его начальных участков к конечным. Альвеола — пузырек, стенка которого образована двумя видами клеток альвеолярного эпителия, расположенного на базальной мембране. Поверхность альвеолы покрыта респираторными альвеолоцитами — очень тонкими (0,2. 3 мкм в высоту) и обширными по площади клетками, несколько утолщенными (5 мкм) лишь около ядра. Клетки эти покрыты сурфактантом — веществом, препятствующим слипанию альвеол. Другой тип клеток — большие альвеолоциты — крупные клетки с большим ядром, секреторными гранулами в цитоплазме и микроворсинками. Они вырабатывают сурфактант. Все эти структуры имеют малую толщину, так что воздушно-гематический барьер не превышает 0,3. 0,5 мкм и газообмен совершается путем диффузии благодаря разности парциальных давлений 02 и С02 в крови и воздухе альвеол. Частота дыхательных движений у крупного рогатого скота 10. 30 в минуту.

К верхним воздухоносным путям относят носовую полость, носоглотку и гортань (до голосовой щели), к нижним - трахею, бронхи и бронхиолы. Так как дыхательные пути не принимают участия в газообмене, их иногда называют «вредным пространством». Однако с этим полностью нельзя согласиться. Помимо основной их функции (проведение воздушных потоков из внешней среды в альвеолы легких и наоборот) они согревают холодный воздух или охлаждают горячий, очищают его от механических примесей, увлажняют его (большая роль в этом принадлежит мерцательному эпителию, слизи и макрофагам, имеющимся на внутренней поверхности дыхательных путей). Здесь же находятся многочисленные рецепторы, обеспечивающие защитные рефлексы; раздражение их в носовой полости вызывает рефлекс чихания, а в гортани, трахее, бронхах — кашель. В обычных условиях животные вдыхают и выдыхают сравнительно небольшое количество воздуха, именуемое дыхательным (респираторным) объемом; у коровы он составляет 5. 6 л. При максимальном вдохе животное может еще вдохнуть дополнительный объем (у крупных животных около 10. 12 л), а после спокойного выдоха — дополнительно столько же выдохнуть (резервный объем). Сумма дыхательного, дополнительного и резервного объемов называется «жизненной емкостью» легких.

У новорожденных животных, как правило, дыхание более частое, но с возрастом частота дыхания постепенно уменьшается. Физическая работа, эмоциональное возбуждение, повышение температуры воздуха, пищеварительные процессы учащают дыхание. Во время сна дыхание более редкое. С увеличением частоты дыхания его глубина уменьшается. Частота и глубина дыхания зависят от обмена веществ. У высокопродуктивных коров частота дыхания равна 30, при средней продуктивности 15. 20 дыхательных движений в минуту. У коров-рекордисток частота дыхания, особенно в напряженный период лактации, значительно возрастает как приспособительная реакция организма к высокому уровню обменных процессов, что особенно проявляется при высококон-центратном кормлении.

Избыток диоксида углерода в крови и сдвиги рН в кислую сторону приводят к заметному углублению дыхания. Недостаток кислорода в крови вызывает учащение дыхания. При повышении температуры воздуха с 20 до 40 °С дыхание у 6-месячных телят учащается с 29 до 86 дыхательных движений в минуту, у коров при тех же условиях — с 16 до 32. Чем старше животные, тем ярче выражено влияние высоких температур воздуха, ускоряющих ритм дыхания.

Процесс дыхания, поступление кислорода в организм при вдохе и удаление из него углекислого газа и паров воды при выдохе. Строение респираторной системы. Ритмичность и различные типы дыхательного процесса. Регуляция дыхания. Разные способы дыхания.

Для нормального протекания обменных процессов в организме человека и животных в равной мере необходим как постоянный приток кислорода, так и непрерывное удаление углекислого газа, накапливающегося в ходе обмена веществ. Такой процесс называется внешним дыханием.

Таким образом, дыхание – одна из важнейших функций регулирования жизнедеятельности человеческого организма. В организме человека функцию дыхания обеспечивает дыхательная (респираторная система).

В дыхательную систему входят легкие и респираторный тракт (дыхательные пути), который, в свою очередь, включает носовые ходы, гортань, трахею, бронхи, мелкие бронхи и альвеолы (смотри рисунок 1.5.3). Бронхи разветвляются, распространяясь по всему объему легких, и напоминают крону дерева. Поэтому часто трахею и бронхи со всеми ответвлениями называют бронхиальным деревом.

Кислород в составе воздуха через носовые ходы, гортань, трахею и бронхи попадает в легкие. Концы самых мелких бронхов заканчиваются множеством тонкостенных легочных пузырьков – альвеол (смотри рисунок 1.5.3).

Альвеолы – это 500 миллионов пузырьков диаметром 0,2 мм, где происходит переход кислородом в кровь, удаление углекислого газа из крови.

Здесь и происходит газообмен. Кислород из легочных пузырьков проникает в кровь, а углекислый газ из крови – в легочные пузырьки (рисунок 1.5.4).

Рисунок 1.5.4. Легочный пузырек. Газообмен в легких

Важнейший механизм газообмена – это диффузия, при которой молекулы перемещаются из области их высокого скопления в область низкого содержания без затраты энергии (пассивный транспорт). Перенос кислорода из окружающей среды к клеткам производится путем транспорта кислорода в альвеолы, далее в кровь. Таким образом, венозная кровь обогащается кислородом и превращается в артериальную. Поэтому состав выдыхаемого воздуха отличается от состава наружного воздуха: в нем содержится меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в наружном, и много водяных паров (смотри рисунок 1.5.4). Кислород связывается с гемоглобином, который содержится в эритроцитах, насыщенная кислородом кровь поступает в сердце и выталкивается в большой круг кровообращения. По нему кровь разносит кислород по всем тканям организма. Поступление кислорода в ткани обеспечивает их оптимальное функционирование, при недостаточном же поступлении наблюдается процесс кислородного голодания (гипоксии).

Недостаточное поступление кислорода может быть обусловлено несколькими причинами как внешними (уменьшение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе), так и внутренними (состояние организма в данный момент времени). Пониженное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, так же как и увеличение содержания углекислого газа и других вредных токсических веществ наблюдается в связи с ухудшением экологической обстановки и загрязнением атмосферного воздуха. По данным экологов только 15% горожан проживают на территории с допустимым уровнем загрязнения воздуха, в большинстве же районов содержание углекислого газа увеличено в несколько раз.

При очень многих физиологических состояниях организма (подъем в гору, интенсивная мышечная нагрузка), так же как и при различных патологических процессах (заболевания сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем) в организме также может наблюдаться гипоксия.

Природа выработала множество способов, с помощью которых организм приспосабливается к различным условиям существования, в том числе к гипоксии. Так компенсаторной реакцией организма, направленной на дополнительное поступление кислорода и скорейшее выведение избыточного количества углекислого газа из организма является углубление и учащение дыхания. Чем глубже дыхание, тем лучше вентилируются легкие и тем больше кислорода поступает к клеткам тканей.

К примеру, во время мышечной работы усиление вентиляции легких обеспечивает возрастающие потребности организма в кислороде. Если в покое глубина дыхания (объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого за один вдох или выдох) составляет 0,5 л, то во время напряженной мышечной работы она увеличивается до 2-4 л в 1 минуту. Расширяются кровеносные сосуды легких и дыхательных путей (а также дыхательных мышц), увеличивается скорость тока крови по сосудам внутренних органов. Активируется работа дыхательных нейронов. Кроме того, в мышечной ткани есть особый белок (миоглобин), способный обратимо связывать кислород. 1 г миоглобина может связать примерно до 1,34 мл кислорода. Запасы кислорода в сердце составляют около 0,005 мл кислорода на 1 г ткани и этого количества в условиях полного прекращения доставки кислорода к миокарду может хватить для того, чтобы поддерживать окислительные процессы лишь в течение примерно 3-4 с.

Миоглобин играет роль кратковременного депо кислорода. В миокарде кислород, связанный с миоглобином, обеспечивает окислительные процессы в тех участках, кровоснабжение которых на короткий срок нарушается.

В начальном периоде интенсивной мышечной нагрузки увеличенные потребности скелетных мышц в кислороде частично удовлетворяются за счет кислорода, высвобождающегося миоглобином. В дальнейшем возрастает мышечный кровоток, и поступление кислорода к мышцам вновь становится адекватным.

Все эти факторы, включая усиление вентиляции легких, компенсируют кислородный “долг”, который наблюдается при физической работе. Естественно, увеличению доставки кислорода к работающим мышцам и удалению углекислого газа способствует согласованное увеличение кровообращения в других системах организма.

Саморегуляция дыхания. Организм осуществляет тонкое регулирование содержания кислорода и углекислого газа в крови, которое остается относительно постоянным, несмотря на колебания количества поступающего кислорода и потребности в нем. Во всех случаях регуляция интенсивности дыхания направлена на конечный приспособительный результат – оптимизацию газового состава внутренней среды организма.

Частота и глубина дыхания регулируются нервной системой – ее центральными (дыхательный центр) и периферическими (вегетативными) звеньями. В дыхательном центре, расположенном в головном мозге, имеются центр вдоха и центр выдоха.

Дыхательный центр представляет совокупность нейронов, расположенных в продолговатом мозге центральной нервной системы.

При нормальном дыхании центр вдоха посылает ритмические сигналы к мышцам груди и диафрагме, стимулируя их сокращение. Ритмические сигналы образуются в результате спонтанного образования электрических импульсов нейронами дыхательного центра.

Сокращение дыхательных мышц приводит к увеличению объема грудной полости, в результате чего воздух входит в легкие. По мере увеличения объема легких возбуждаются рецепторы растяжения, расположенные в стенках легких; они посылают сигналы в мозг – в центр выдоха. Этот центр подавляет активность центра вдоха, и поток импульсных сигналов к дыхательным мышцам прекращается. Мышцы расслабляются, объем грудной полости уменьшается, и воздух из легких вытесняется наружу (смотри рисунок 1.5.5).

Рисунок 1.5.5. Регуляция дыхания

Процесс дыхания, как уже отмечалось, состоит из легочного (внешнего) дыхания, а также транспорта газа кровью и тканевого (внутреннего) дыхания. Если клетки организма начинают интенсивно использовать кислород и выделять много углекислого газа, то в крови повышается концентрация угольной кислоты. Кроме того, увеличивается содержание молочной кислоты в крови за счет усиленного образования ее в мышцах. Данные кислоты стимулируют дыхательный центр, и частота и глубина дыхания увеличиваются. Это еще один уровень регуляции. В стенках крупных сосудов, отходящих от сердца, имеются специальные рецепторы, реагирующие на понижение уровня кислорода в крови. Эти рецепторы также стимулируют дыхательный центр, повышая интенсивность дыхания. Данный принцип автоматической регуляции дыхания лежит в основе бессознательного управления дыханием, что позволяет сохранить правильную работу всех органов и систем независимо от условий, в которых находится организм человека.

Ритмичность дыхательного процесса, различные типы дыхания. В норме дыхание представлено равномерными дыхательными циклами “вдох – выдох” до 12-16 дыхательных движений в минуту. В среднем такой акт дыхания совершается за 4-6 с. Акт вдоха проходит несколько быстрее, чем акт выдоха (соотношение длительности вдоха и выдоха в норме составляет 1:1,1 или 1:1,4). Такой тип дыхания называется эйпноэ (дословно – хорошее дыхание). При разговоре, приеме пищи ритм дыхания временно меняется: периодически могут наступать задержки дыхания на вдохе или на выходе (апноэ). Во время сна также возможно изменение ритма дыхания: в период медленного сна дыхание становится поверхностным и редким, а в период быстрого – углубляется и учащается. При физической нагрузке за счет повышенной потребности в кислороде возрастает частота и глубина дыхания, и, в зависимости от интенсивности работы, частота дыхательных движений может достигать 40 в минуту.

При смехе, вздохе, кашле, разговоре, пении происходят определенные изменения ритма дыхания по сравнению с так называемым нормальным автоматическим дыханием. Из этого следует, что способ и ритм дыхания можно целенаправленно регулировать с помощью сознательного изменения ритма дыхания.

Человек рождается уже с умением использовать лучший способ дыхания. Если проследить как дышит ребенок, становится заметным, что его передняя брюшная стенка постоянно поднимается и опускается, а грудная клетка остается практически неподвижной. Он “дышит” животом – это так называемый диафрагмальный тип дыхания.

Диафрагма – это мышца, разделяющая грудную и брюшную полости.Сокращения данной мышцы способствуют осуществлению дыхательных движений: вдоха и выдоха.

В повседневной жизни человек не задумывается о дыхании и вспоминает о нем, когда по каким-то причинам становится трудно дышать. Например, в течение жизни напряжение мышц спины, верхнего плечевого пояса, неправильная осанка приводят к тому, что человек начинает “дышать” преимущественно только верхними отделами грудной клетки, при этом объем легких задействуется всего лишь на 20%. Попробуйте положить руку на живот и сделать вдох. Заметили, что рука на животе практически не изменила своего положения, а грудная клетка поднялась. При таком типе дыхания человек задействует преимущественно мышцы грудной клетки (грудной тип дыхания) или области ключиц (ключичное дыхание). Однако как при грудном, так и при ключичном дыхании организм снабжается кислородом в недостаточной степени.

Недостаток поступления кислорода может возникнуть также при изменении ритмичности дыхательных движений, то есть изменении процессов смены вдоха и выдоха.

В состоянии покоя кислород относительно интенсивно поглощается миокардом, серым веществом головного мозга (в частности, корой головного мозга), клетками печени и корковым веществом почек; клетки скелетной мускулатуры, селезенка и белое вещество головного мозга потребляют в состоянии покоя меньший объем кислорода, то при физической нагрузке потребление кислорода миокардом увеличивается в 3-4 раза, а работающими скелетными мышцами – более чем в 20-50 раз по сравнению с покоем.

Интенсивное дыхание, состоящее в увеличении скорости дыхания или его глубины (процесс называется гипервентиляцией), приводит к увеличению поступления кислорода через воздухоносные пути. Однако частая гипервентиляция способна обеднить ткани организма кислородом. Частое и глубокое дыхание приводит к уменьшению количества углекислоты в крови (гипокапнии) и защелачиванию крови – респираторному алкалозу.

Подобный эффект прослеживается, если нетренированный человек осуществляет частые и глубокие дыхательные движения в течение короткого времени. Наблюдаются изменения со стороны как центральной нервной системы (возможно появление головокружения, зевоты, мелькания “мушек” перед глазами и даже потери сознания), так и сердечно-сосудистой системы (появляется одышка, боль в сердце и другие признаки). В основе данных клинических проявлений гипервентиляционного синдрома лежат гипокапнические нарушения, приводящие к уменьшению кровоснабжения головного мозга. В норме у спортсменов в покое после гипервентиляции наступает состояние сна.

Следует отметить, что эффекты, возникающие при гипервентиляции, остаются в то же время физиологичными для организма – ведь на любое физическое и психоэмоциональное напряжение организм человека в первую очередь реагирует изменением характера дыхания.

При глубоком, медленном дыхании (брадипноэ) наблюдается гиповентиляционный эффект. Гиповентиляция – поверхностное и замедленное дыхание, в результате которого в крови отмечается понижение содержание кислорода и резкое увеличение содержания углекислого газа (гиперкапния).

Количество кислорода, которое клетки используют для окислительных процессов, зависит от насыщенности крови кислородом и степени проникновения кислорода из капилляров в ткани.Снижение поступления кислорода приводит к кислородному голоданию и к замедлению окислительных процессов в тканях.

В 1931 году доктор Отто Варбург получил Нобелевскую премию в области медицины, открыв одну из возможных причин возникновения рака. Он установил, что возможной причиной этого заболевания является недостаточный доступ кислорода к клетке.

Используя простые рекомендации, а также различные физические упражнения, можно повысить доступ кислорода к тканям.

Правильное дыхание, при котором воздух, проходящий через воздухоносные пути, в достаточной степени согревается, увлажняется и очищается – это спокойное, ровное, ритмичное, достаточной глубины.
Во время ходьбы или выполнения физических упражнений следует не только сохранять ритмичность дыхания, но и правильно сочетать ее с ритмом движения (вдох на 2-3 шага, выдох на 3-4 шага).
Важно помнить, что потеря ритмичности дыхания приводит к нарушению газообмена в легких, утомлению и развитию других клинических признаков недостатка кислорода.
При нарушении акта дыхания уменьшается приток крови к тканям и понижается насыщение ее кислородом.

Необходимо помнить, что физические упражнения способствуют укреплению дыхательной мускулатуры и усиливают вентиляцию легких. Таким образом, от правильного дыхания в значительной мере зависит здоровье человека.

Читайте также: