Во время умственной работы активность аппарата внешнего дыхания изменяется следующим образом

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается комплексный подход в изучении возрастных особенностей изменения деятельности систем внешнего дыхания, газообмена и энергетического обмена детей и подростков в условиях жаркого климата Узбекистана при выполнении различных по характеру, объёму и интенсивности мышечных нагрузок.

ABSTRACT

This article examines a comprehensive approach to the study of age-related characteristics of changes in the activity of external respiration systems, gas exchange and energy metabolism of children and adolescents in the hot climate of Uzbekistan when performing muscle loads of different nature, volume and intensity.

Ключевые слова: адаптация, функциональная система, газообмен, кислород, мышечная деятельность, гибкость, подвижность.

Keywords: adaptation, functional system, gas exchange, oxygen, muscular activity, flexibility, mobility.

Темпы изменения размеров тела, функциональных характеристик органов и систем не остаются постоянными на протяжении индивидуального развития организма, а закономерно изменяются(1). Изучение деятельности различных функциональных систем детей и подростков в изменяющихся условиях окружающей среды актуально не только потому, что развивающийся организм ребёнка большой степени подвержен её влиянию, но и потому, что эти воздействия во многом определяют ход его дальнейшего развития. Стрессовые раздражители внешней среды, в том числе и мышечная работа, изменяют величину и характер приспособительных реакций детского организма.

Продолжают оставаться актуальными широкие и всесторонние исследования возрастных особенностей адаптации организма к условиям, возникающим при выполнении напряжённой мышечной работы, вытеснение путей расширения функциональных возможностей растущего организма и возможного диапазона его тренированности.

Адаптационные возможности организма детей и подростков к воздействиям нескольких жизненно важных систем, действующих по принципу саморегуляции, к числе которых относятся системы газо- и энергетического обмена и дыхания. Дыхание человека связано с физической работоспособностью и отражает общую активность центральной нервной системы, состояние напряжения организма, а максимальный расход воздуха при вдохе и выдохе позволяет косвенно судить о способности дыхательных мышц к интенсивной работе(2). В.И. Сергиевский, Ю.Н. Иванов отличают некоторые особенности внешнего дыхания(3).

Использован комплексный подход в изучении возрастных особенностей изменения деятельности систем внешнего дыхания, газообмене и энергетического обмена детей и подростков в условиях жаркого климата Узбекистана при выполнении различных по характеру, объёму и интенсивности мышечных нагрузок. Интенсивность обмена веществ и энергии связана с возрастом, питанием, мышечной работой и экологическими изменениями во внешней среде(4).

Мы исследовали возрастные особенности физиологического состояния школьников города Кувасая. Регистрирован антропометрические данные, показатели внешнего дыхания и физическая работоспособность у школьников 3-11 класса. Испытуемые были дети проживающих промышленного города Кувасая. Определяли максимальное потребление кислорода, частота дыхания, жизненная емкость легких и физическая работоспособность с помощью PWC₁₇₀.

Результаты исследования показали, что частота дыхательных движений у школьников с возрастом уменьшается, ЖЕЛ увеличивается. Максимальное потребление кислорода при выполнении дозированной физической работы у школьников уменьшается после уроков.

Установлено что возрастные изменения показателей энергетического обмена и внешнего дыхания характеризуются последовательным повышением их абсолютных значений в связи с увеличением длины и массы тела в возрастающей потребности организма в кислороде.

Таблица 1.

Изменение физической работоспособности и максимального потребления кислорода у школьников разного возраста.      n=166

Данные наших исследований подтвердили мнение о том, что с возрастом и повышением уровня подготовленности происходят закономерные сдвиги в респираторной системе, газообмене и энергетическом обмене, свидетельствующие о повышении их экономичности в условиях относительного покоя и при мышечных напряжениях.

В подростковом возрасте характеризующимся интенсивным развитием мускулатуры и эффективным влиянием на этот процесс физических упражнений, следует рекомендовать постепенное увеличение последних в режиме дня школьников, а также повышение их объёма и интенсивности на уроках физической культуры. Необходимо подчеркнуть, что указанное внедрение физических упражнений в режим дня и повышение двигательной активности должны происходить при обязательном учете возрастно-половых особенностей и уровня подготовленности школьников, а также при систематическом врачебном контроле за состоянием здоровья и степенью воздействия мышечных нагрузок повышенной напряженности.

В ходе исследования выявлены возрастные и половые границы ответных реакций растущего организма на предлагаемые мышечные нагрузки. Установлено направленность изменений этих реакций, проявляющееся в том, что с возрастом ответные реакции организма детей и подростков на нагрузку одной и той же мощности становятся менее выраженными. Этот факт может расцениваться таким образом, что в процессе роста и развития организма совершенствуются его адаптационные способности и повышаются мобилизационные возможности. Кроме того, это свидетельствует о совершенствовании нервно-гуморальной регуляции двигательных и вегетативных реакций как на уровне органов и систем, так и на уровне целостного организма. При этом необходимо подчеркнуть, что мальчики проявляют лучшие адаптационно- мобилизационные способности, выражающиеся в общей и специальной экономизации двигательных актов и меньших энерготратах на их выполнение. Старший школьный возраст, отличающийся высоким уровнем развития энергообеспечивающих систем, устойчивостью к дефициту кислорода, что следует считать наиболее оптимальным для включения в режим дня продолжительных и достаточно интенсивных физических упражнений. Последнее особенно благоприятно отражается на воспитании выносливости.

Изучение возрастной и сезонной динамики внешнего дыхания и газообмена при выполнении учебно-тренировочных нагрузок повышенных объёмов и интенсивности позволяют отметить гибкость, подвижность и высокую вариативность адаптационных механизмов данных систем организма.

При этом процесс адаптации функциональных систем к интенсивной мышечной деятельности у физически более подготовленных школьников осуществляется не только путём расширения функциональных возможностей организма, но и путём повышения устойчивости его к недостатку кислорода, которая оказалось максимальной у школьников младшего возраста.

Полученный экспериментальный материал убедительно свидетельствует о том, что в онтогенезе определенным образом перестраивается энергообеспечение мышечной деятельности. Было подтверждено мнение И.А. Корниенко о том, что младший школьный возраст при выполнении мышечной работы отличается специфическими функциональными возможностями, проявляющимися высоким уровнем развития систем тканевого окисления и наличием адаптивных механизмов, позволяющим интенсивно снабжать работающие ткани кислородом.

Таким образом, исследование возрастных особенностей энергетического обмена  и внешнего дыхания детей и подростков, проживающих в регионе жаркого климата, позволило охарактеризовать организацию метаболических процессов в покое и при мышечной деятельности.

Список литературы:

1. Фарбер Д.А., Корниенко И.А., Сонькин В.Д. Физиология школьника М.: Педагогика, 1990. — 64 с.
2. Атамухамедова М.Р., Саидова А.Я. Функциональные сдвиги в организме детей в неблагоприятных условиях окружающей среды //проблемы и перспективы развития экспериментальной науки. – 2018. – С. 136.
3. Атамухамедова М. и др. Влияние умственной деятельности у учащихся на газообмен в различных экологических условиях //Символ науки. – 2019. – №. 3. – С. 81-83.
4. Атамухамедова М.Р., Аминжанов А.А. Экологические особенности энергетического метаболизма у детей в связи с антропогенными изменениями во внешней среде //проблемы и перспективы развития экспериментальной науки. – 2018. – С. 134

Дыхание – это совокупность постоянно протекающих в организме человека физиологических процессов, в результате которых он поглощает из воздуха кислород и выделяет углекислый газ. С помощью кислорода происходит окисление питательных веществ, поступающих в организм, освобождается энергия, необходимая для жизни.

В связи с тем, что дыхание является источником энергии для человеческого тела, а для выполнения физических упражнений необходима энергия, правильное дыхание является одной из самых важных проблем в физической культуре.

Дыхательные пути человека состоят из двух отделов: воздухоносных путей (нос, глотка, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы), через которые поступает в организм воздух, и альвеол легких, где происходит обмен газов между воздухом, находящимся в альвеолах, и кровью.

Человек должен дышать через нос. Если он дышит ртом, то у него или насморк, или какое-то другое заболевание. Внутренняя поверхность носа покрыта слизистой оболочкой, которая всегда влажная, теплая и богато снабжена кровеносными сосудами. Ноздри изнутри покрыты волосками. Они предохраняют от попадания в организм крупных частиц пыли и других веществ. Однако волосками задерживается не вся пыль. Часть пылинок и бактерий попадает в извилистые носовые ходы. Там, на их пути, встает новая преграда – липкая слизь, вещества которой убивают бактерии.

И все же часть пыли и других веществ попадает в легкие. Но природа позаботилась об удалении их из организма. Этим занимаются крохотные колеблющиеся реснички, так называемый мерцательный эпителий, которым покрыта почти вся слизистая оболочка дыхательных путей. Если бы мерцательный эпителий перестал ритмически работать и удалять попавшую в легкие пыль, то ее накопилось бы там в течение жизни человека около 5 кг.

Воздух, попадая в легкие, воздействует на сигналы, идущие от легких к дыхательным центрам мозга. А мозгу нужна стабильность в определенном диапазоне сигналов, характеризующих состав, температуру, влажность воздуха. Когда этот диапазон стойко нарушается, происходит сдвиг в работе многих систем организма. Такое не случится, если человек вдыхает воздух через нос. В носовых путях воздух не только очищается, но и согревается, приобретает необходимую влажность. Известно, что человек, не приученный постоянно дышать через нос или имеющий нарушения носового дыхания, подвержен простудным и иным заболеваниям, у него повышенная утомляемость, чрезмерно возбудимая нервная система и другие существенные нарушения.

Высокая температура воздуха и физическая работа учащают дыхание. При выполнении физических упражнений увеличивается потребление кислорода, что связано с увеличением вентиляции легких и достигается за счет более глубокого дыхания или в результате учащения дыхательных движений. Спортсмен с первых шагов тренировки должен научиться правильно дышать. К сожалению, многие не придают значения хорошо и правильно поставленному дыханию. Хотя дыхание – одна из вегетативных функций, но она поддается влиянию нашего сознания, следовательно, дыханием мы можем управлять так, как это полезнее и рациональнее для организма.

При интенсивных физических упражнениях — быстром беге, лыжных гонках, напряженном футбольном или хоккейном матче лучше вдыхать и выдыхать через нос и рот одновременно. А вот при медленном беге, ходьбе и других упражнениях, проделываемых в невысоком темпе, можно вдыхать, не открывая рта. Особенно полезно для совершенствования дыхания плавание, при котором пловцы выдыхают в воду, сопротивление которой благотворно сказывается на развитии легких.

У хорошо тренированных спортсменов аппарат дыхания работает более рационально, чем у нетренированных, дыхание глубже и ритмичнее. Эта более совершенная деятельность дыхания выражается в следующем. Легочная вентиляция увеличивается вследствие углубления дыхания. Частота дыханий уменьшается, что дает экономию в работе дыхательной мускулатуры, становящейся более сильной и выносливой. Подвижность грудной клетки и диафрагмы увеличивается. Более совершенный процесс дыхания благоприятно влияет и на кровообращение.

Однако при очень большом напряжении, например при быстром и длительном беге, может наступить момент, когда правильная деятельность механизма дыхания может нарушаться. При этом нарушается ритм дыхания, усиливается частота и уменьшается глубина дыхания. У человека бледнеет лицо, появляются синюшность кожи и слизистых оболочек, чувство стеснения в груди и удушье, ощущение сильной тяжести в ногах. Это явление носит название «мертвой точки», в основе происхождения которой лежат сложные процессы. В этот момент спортсмен испытывает огромное желание прекратить бег, но усилием воли он должен преодолеть это состояние и продолжать бег; тогда дыхание восстанавливается, слабость проходит, лицо приобретает нормальную окраску, наступает, как говорят, «второе дыхание». У большинства хорошо тренированных спортсменов явление «мертвой точки» не наблюдается.

Дыхание может быть поверхностным или глубоким, частым или редким, правильным или неправильным. Хорошим дыханием является ритмичное глубокое дыхание, сопровождающееся полным расширением грудной клетки.

Ритм дыхания может изменяться по разным причинам: от физического усилия, под влиянием температуры, при заболевании. Физические упражнения безусловно отражаются на ритме дыхания. По частоте дыхания можно судить о влиянии физических упражнений на организм спортсмена.

Воздух, которым дышит человек, должен быть чистым. Загрязнение воздуха ведет к резкому ухудшению мозгового кровообращения. При чистом же воздухе все процессы, протекающие в организме, совершаются нормально, повышается обмен веществ, человек бодр, у него прекрасное настроение. Поэтому полезно для выполнения физических упражнений выходить в парки и скверы, выезжать за город.

В занятиях лечебной физической культурой при заболеваниях органов дыхания применяются общетонизирующие и специальные (в том числе дыхательные) упражнения.

Общетонизирующие упражнения, улучшая функцию всех органов и систем, оказывают активизирующее влияние и на дыхание. Для стимуляции функции дыхательного аппарата используются упражнения умеренной и большой интенсивности. В случаях, когда эта стимуляция не показана, применяются упражнения малой интенсивности. Следует учесть, что выполнение необычных по координации физических упражнений может вызвать нарушение ритмичности дыхания; правильное сочетание ритма движений и дыхания при этом установится лишь после многократных повторений движений. Выполнение упражнений в быстром темпе приводит к увеличению частоты дыхания и легочной вентиляции, сопровождается усиленным вымыванием углекислоты (гипокапнией) и отрицательно влияет на работоспособность.

Специальные упражнения укрепляют дыхательную мускулатуру, увеличивают подвижность грудной клетки и диафрагмы, способствуют растягиванию плевральных спаек, выведению мокроты, уменьшению застойных явлений в легких, совершенствуют механизм дыхания и. координации дыхания и движений. Подбираются упражнения соответственно требованиям, предъявляемым клиническими данными. Например, для растягивания плевродиафрагмальных спаек в нижних отделах грудной’ клетки применяются наклоны туловища в здоровую сторону в сочетании с глубоким вдохом; для растягивания спаек в боковых отделах грудной клетки — наклоны туловища в здоровую сторону в сочетании с глубоким выдохом. Толчкообразный выдох и дренажные исходные положения способствуют выведению из дыхательных путей скопившейся мокроты и гноя. При снижении эластичности легочной ткани для улучшения легочной вентиляции применяются упражнения с удлиненным выдохом и способствующие увеличению подвижности грудной клетки и диафрагмы.

При выполнении специальных упражнений во время вдоха под воздействием дыхательных мышц происходит расширение грудной клетки в переднезаднем, фронтальном и вертикальном направлениях. Поскольку вентиляция осуществляется неравномерно, больше всего воздуха поступает в части легкого, прилегающие к наиболее подвижным участкам грудной клетки и диафрагмы, хуже вентилируются верхушки легких и отделы около корня легкого. При выполнении упражнений в исходном положении лежа на спине ухудшается вентиляция в задних отделах легких, а в исходном положении лежа на боку почти исключаются движения нижних ребер.

Учитывая, что неравномерность вентиляции легких особенно проявляется при заболеваниях органов дыхания, специальные дыхательные упражнения следует применять при необходимости улучшить вентиляцию в различных участках легких. Увеличение вентиляции верхушек легких достигается за счет углубленного дыхания без дополнительных движений руками в исходном положении руки на пояс. Улучшение вентиляции задних отделов легких обеспечивается усилением диафрагмального дыхания. Увеличению поступления воздуха в нижние отделы легких способствуют упражнения в диафрагмальном дыхании, сопровождающиеся подъемом головы, разведением плеч, подъемом рук в стороны или вверх, разгибанием туловища. Дыхательные упражнения, увеличивающие вентиляцию легких, незначительно повышают потребление кислорода.

Приведём несколько упражнений из основного комплекса дыхательной гимнастики А. Н. Стрельниковой:

1. «Кошка». Исходное положение – ноги на ширине плеч, полуприседание. Поворачиваться вправо и влево, перенося тяжесть тела поочерёдно на правую и на левую ногу и совершая шумный вдох. Два подхода по 96 раз.

2. «Полуприседы». Упражнения в трёх вариантах. Исходное положение: 1) ноги на ширине плеч; 2) одна нога впереди, вес тела перенесён вперёд, нога сзади касается пола; 3) вес тела на ноге, стоящей сзади, нога впереди касается пола. Совершаются лёгкие приседания и одновременно короткие вдохи, при этом производятся одновременные встречные движения рук.

3. «Обними плечи». Руки перед собой на уровне плеч, согнуты в локтях. Совершаются энергичные броски рук друг к другу, левая обнимает правое плечо, правая – левое. На крайней точке зажима произвести активный вдох. Два подхода по 96 раз.

4. «Насос». Рекомендуется взять в руки палку или газету и имитировать накачивание шины автомобиля: наклоняться, делать активный вдох на крайней точке наклона, не разгибаться до конца. Выполнять следует в быстром темпе, 3–5 подходов по 96 раз.

5. «Большой маятник». Комбинация упражнений «Насос» и «Обними плечи». Совершается наклон, руки тянутся к земле, на нижней точке производится шумный вдох, далее происходит обратный наклон, руки обнимают плечи (см. упражнение «Обними плечи»), также производится активный вдох, при этом выдох происходит произвольно, за ним не стоит следить.

Дыхательная система выполняет жизненно важную функцию – обеспечение клеток организма кислородом и освобождение их от углекислого газа, являющегося конечным продуктом обменных процессов. Кислород более важен для человека, чем пища и вода. Без кислорода человек погибает в течение 5-7 мин, тогда как без пищи он может прожить до 60 дней, а без воды — 7-10 дней. Условно в акте дыхания выделяют три основных процесса: обмен газами между окружающей средой и легкими (внешнее дыхание), обмен газами в легких между альвеолярным воздухом и кровью и обмен газами между кровью и межтканевой жидкостью (тканевое дыхание).

Кроме того, органы дыхания важны для речевой артикуляции, обоняния, выработки некоторых гормонов, водно-солевого обмена и иммунной защиты организма. Органы дыхания объединяются в систему. Принято выделять дыхательные пути, по которым вдыхаемый и выдыхаемый воздух циркулирует по легким, и дыхательные органы – легкие, где происходит газообмен между кровью и воздухом. Полость носа, носоглотка, трахея, бронхи образуют воздухоносные пути. На протяжении жизни многие люди, сознательно или бессознательно, наносят вред своим легким. Трудно переоценить ущерб, наносимый таким образом.

Важно помнить, что дыхательная система снабжает кислородом кровь и выводит газообразные отходы жизнедеятельности. Без кислорода клетки организма не имеют доступа к энергетическим ресурсам и не могут функционировать. При снижении эффективности дыхательной системы, замедляется скорость процессов, протекающих в организме. Основная причина поражения легких – табачный дым. Самыми опасными из 4 000 веществ, входящих в состав табачного дыма, являются никотин и окись углерода. Считается, что никотиновая зависимость превращает курение в устойчивую привычку. Потребление никотина вызывает дополнительную секрецию гормона адреналина, что, в свою очередь, повышает кровяное давление и учащает сердцебиение. Присутствие окиси углерода препятствует транспортировке кислорода, что со временем может вызывать серьезные последствия для здоровья.

Курение наносит ущерб легким, бронхам, кровеносным сосудам, сердцу и другим органам и тканям. Помимо этого, курение увеличивает опасность следующих заболеваний: респираторных инфекций, пневмонии, кровоизлияния головного мозга, артериосклероза, язвы желудка и кишечника, рака полости рта, горла, пищевода, почек, мочевого пузыря и поджелудочной железы. Помимо курения, значительный ущерб дыхательным путям вносят загрязняющие вещества, присутствующие в окружающей атмосфере. Профессор Калифорнийского университета Джулиус Комроу подсчитал, что в дыхательные пути городского жителя, в среднем, за день попадает до 20 триллионов частиц чужеродных веществ.

В дыхательной системе действует несколько механизмов для борьбы с такими частицами. Посторонние частицы удаляются из воздухоносных путей при кашле и чихании. Волоски, покрывающие изнутри ноздри, задерживают раздражающие и загрязняющие вещества, бактерии, вирусы, грибки, частицы выхлопных газов, присутствующие в воздухе. Однако, здесь задерживаются не все частицы. В воздухоносных путях имеются клетки, специально предназначенные для поглощения и уничтожения посторонних частиц. Эти частицы раздражают ткани, вызывая их увеличение и дополнительное выделение слизи. Слизистая оболочка раздражается, набухает и закрывает носовые ходы.

Если при этом в дыхательных путях оказываются болезнетворные бактерии, возможно возникновение таких заболеваний, как бронхит и астма. Поскольку роль кислорода в энергетическом обмене организма столь велика, необходимо заботиться о легких, по возможности сокращая пребывание в загрязненной атмосфере и удовлетворяя потребность организма в правильном питании.

Из всего вышесказанного и осмыслив роль дыхательной системы в нашей жизни можно сделать вывод о ее важности в нашем существовании. От процесса дыхания зависят все процессы жизнедеятельности организма. Болезни дыхательной системы очень опасны и требуют серьезного подхода и по возможности полного выздоровления больного. Запускание таких болезней может привести к тяжелым последствиям вплоть до летального исхода. Систематическая физическая тренировка влияет почти на все органы и системы организма человека, предохраняет от нежелательных перегрузок и заболеваний.