Дыхание при мышечной работе

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

В результате систематической мышечной деятельности про­исходит 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 (ВК), 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.

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 СОз 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 кис­лородного потолка, т. е. максимального потребления кислорода (МПК) в 1 мин. Поскольку переход кислорода в ткани опреде­ляется прежде всего потребностью в нем, то естественно, что максимальное количество кислорода может быть поглощено при больших физических нагрузках. В состоянии покоя потреб­ление кислорода в несколько раз ниже кислородного потолка.

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 дм куб/мин и более. Потребление кислорода лимитируется главным образом объе мом циркулирующей крови и скоростью потребления кислоро­да тканями. Однако падение легочной вентиляции ниже 120 дм куб/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 0'бмена 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. Алактатная 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.

Таблица 8. Показатели дыхательной функции у тренированных детей школьного возраста в состоянии относительного мышечного покоя (/), при работе умеренной (2) и субмаксимальной мощности (3) (по Н. А. Фо­мину, 1973)

Период изгнания умножить на частоту пульса

Косвенным показателем величины кислородного долга мо­жет служить дыхательный коэффициент (отношение выделен­ного углекислого газа к поглощенному кислороду). Чем боль­ше недостаток кислорода и чем интенсивнее процессы гликолиза, 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 СОг 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

Скачать документ