Атмосфера Землі складається на 99,9% з повітря, водяної пари, природних (дія вулканів) і промислових газів, твердих частинок. В результаті природних факторів Землі і процесів життєдіяльності людини, склад атмосфери в тому чи іншому регіоні планети може піддаватися незначним змінам. Однією з головних складових частин атмосфери є повітря. Повітря являє собою суміш газів, основними компонентами якого є: Азот (N2) - 78%; Кисень (О2) - 21%; Вуглекислий газ (СО2) - 0,03%; Інертні гази та інші речовини - до 1%. У повітрі також присутні в незначній кількості водень, оксид азоту, озон, сірководень, водяна пара, інертні гази: аргон, неон, гелій, аргон, криптон, ксенон, радон, а також пил і мікроорганізми.
Загальна інформація про фізіологію дихання людини
Надходження в організм кисню і видалення вуглекислого газу забезпечує дихальна система людини.
Транспорт газів і інших необхідних організму речовин забезпечується за допомогою кровоносної системи.
Обмін О2 і CO2 між організмом і навколишнім середовищем здійснюється завдяки ряду послідовних процесів:
Легенева вентиляція - обмін газами між навколишнім середовищем і легенями.
Легеневе дихання - обмін газами між альвеолами легень і кров'ю.
Внутрішнє (тканинне) дихання - обмін газами між кров'ю і тканинами тіла.
Дихальна система - сукупність органів і тканин, що забезпечують легеневу вентиляцію і легеневий подих. Дихальна система складається з повітроносних шляхів і власне легких.
Повітроносні шляхи включають в себе:
Повітря вдихає людина, він потрапляє в ніс і носову порожнину. У носовій порожнині знаходяться нюхові рецептори, за допомогою яких ми розрізняємо запахи. Також в носовій порожнині є волосся, призначене для затримки частинок пилу, що надходить разом з повітрям з атмосфери.
Повітря, проходячи через ніс і носову порожнину потрапляє в носоглотку. Носоглотка покрита слизовою оболонкою, збагаченої кровоносними судинами, завдяки чому здійснюється нагрів і зволоження повітря.
Трахея починається в нижнього кінця гортані і спускається в грудну порожнину де ділиться на ліву і праву бронхи. Входячи в легені бронхи поступово поділяються на усе більш дрібні трубки - бронхіоли, маленькі з яких і є останнім елементом повітроносних шляхів.
Найменший структурний елемент легкого - часточка, яка складається з кінцевої бронхіоли і альвеолярного мішечка. Стінки легеневої бронхіоли і альвеолярного мішечка утворюють альвеоли.
Легкі (легеневі часточки) складаються: кінцеві бронхіоли; альвеолярні мішечки; легеневі артерії; капіляри; вени легеневого кола кровообігу.
Повітря, проходячи через бронхи і бронхіоли, заповнює велику кількість альвеол - легеневих пухирців, в яких здійснюється газообмін між кров'ю і альвеолярним повітрям. Стінки альвеол складаються з тонкої плівки, яка вміщує велику кількість еластичних волокон.
За допомогою яких альвеолярні стінки можуть розширюватися, тим самим збільшувати обсяг альвеол. Діаметр кожної альвеоли становить близько 0,2 мм. А площа її поверхні близько 0,125 мм. У легких дорослої людини близько 700 млн. Альвеол. Тобто, загальна площа їх поверхні становить близько 90 м2.
Таким чином, дихальна поверхню в 60-70 разів перевищує поверхню шкірного покриву людини. При глибокому вдиху альвеоли розтягуються, і дихальна поверхню досягає 250 м2, перевищуючи поверхню тіла більш ніж в 125 разів.
Процес газообміну при диханні
Сутність процесу газообміну полягає в переході кисню з альвеолярного повітря в венозну кров, яка циркулює по легеневих капілярах (поглинання кисню), і в переході вуглекислого газу з венозної крові в альвеолярне повітря (виділення вуглекислого газу).
Цей обмін відбувається через тонкі стінки легеневих капілярів за законами дифузії, внаслідок різниці парціальних тисків газів в альвеолах і крові.
Збагачена киснем кров з легень розноситься по всій кровоносній системі, віддаючи для збагачення тканин кисень і забираючи від них вуглекислий газ. Кисень, який надходить в кров, доставляється в усі клітини організму. У клітинах відбуваються важливі для життя окислювальні процеси. Віддаючи кисень клітинам, кров захоплює вуглекислоту і доставляє їх в альвеоли. Цей процес і є внутрішнім, або тканинним диханням.
Основні параметри процесу дихання
Основним параметрами, котрі характеризують процес дихання людини, є:
життєва ємність легенів;
мертвий простір органів дихання;
частота дихання;
легенева вентиляція;
доза споживання кисню.
Життєва ємність легенів - це максимальна кількість повітря (л), яку може вдихнути людина після максимально глибокого видиху. Цей показник вимірюється приладом, який називається спірометр. Нормальна життєва ємкість легень дорослої людини - приблизно 3,5 л.
У тренованого людини, що займається спортом, життєва ємкість легень становить 4,7-5 л.
Загальний об'єм легенів людини складається з життєвої ємності і залишкового обсягу. Остаточний обсяг, це кількість повітря, який завжди залишається в легенях людини після максимального видиху. Цей обсяг складає 1,5 л і його людина ніколи не може видалити з органів дихання.
Як видно з діаграми, після спокійного вдиху в легенях людини знаходиться 3,5 л повітря, а після спокійного видиху залишається тільки 3 л повітря. Таким чином, при диханні в спокійному стані людина використовує при кожному вдиху тільки 0,5 л повітря, називається дихальним.
Після спокійного вдиху, при бажанні, людина може продовжити вдих і додатково вдихнути ще 1,5 л повітря. Це повітря називається додатковим. Після спокійного видиху людина також може додатково видихнути з легких ще 1,5 л повітря. Це повітря називається запасним або резервним.
Таким чином, життєва ємкість легень складається з суми дихального, додаткового і запасного об'ємів повітря.
При конструюванні ізолюючих апаратів із замкнутим циклом дихання, в яких використовуються ємності для приготування і зберігання дихальної суміші (дихальні мішки), необхідно враховувати, що їх обсяг повинен бути не менше максимальну життєву ємність легенів людини. Тому в сучасних ізолюючих апаратах використовуються дихальні мішки, які мають обсяг 4,5-5 л, з розрахунку, що в них можуть працювати добре фізично розвинені люди.
Під час видиху не весь повітря, що видихається виходить з організму людини в навколишнє середовище. Частина повітря залишається в носовій порожнині, гортані, трахеї і бронхах. Ця частина повітря не бере участі в процесі газообміну, і простір, яке вона займає, називається мертвим простором.
Повітря, що знаходиться в мертвому просторі, містить малу концентрацію кисню і насичений вуглекислим газом. При вдиху, повітря мертвого простору, разом з повітрям що вдихається, потрапляє в легені людини, шкідливо впливає на процес дихання. Тому мертвий простір ще іноді називають шкідливим простором. Обсяг мертвого простору у дорослої людини становить приблизно 140 мл.
Кожен ізолюючий апарат також має своє мертве простір, яке в загальному додається до мертвого простору органів дихання людини. Мертве простір ізолюючих апаратів містять маска і дихальні шланги. Простір між маскою і особою рятувальника (органів дихання) називається подмасочном простором, воно також є мертвим простором.
Легенева вентиляція (л / хв.) - Кількість повітря, що вдихається людиною за одну хвилину.
Частота дихання - це кількість циклів (вдих-видих), що відбуваються за одну хвилину. Частота дихання є не постійною величиною і залежить від багатьох факторів.
Частота дихання в залежності від віку людини
Залежно від віку людини, частота дихання змінюється і становить:
у новонароджених - 60 вдихів / хв.
у однорічних немовлят - 50 вдихів / хв.
у п'ятирічних дітей - 25 вдихів / хв.
у 15-літніх підлітків - 12-18 вдихів / хв.
З віком людини, частота дихання значно не змінюється. Однак слід зазначити, що у фізично добре розвиненої людини частота дихання зменшується до 6-8 вдихів / хв.
При виконанні роботи з фізичним навантаженням, прискорюються фізико-хімічні процеси в організмі людини і зростає потреба в більшій кількості кисню. Згідно з цим, збільшується частота дихання, при значному навантаженні може досягати 40 вдихів в хвилину.
Однак слід пам'ятати, що повністю використовується життєвий об'єм легенів тільки при частоті дихання 15-20 вдихів / хв. При збільшенні частоти дихання можливість використання повної ємності легень зменшується. Дихання стає поверхневим.
При частоті дихання 30 вдихів / хв., Ємність легенів використовується тільки на 2/3, а при 60 вдихів / хв. всього лише на 1/4. Кількість кисню, що поглинається людиною з повітря при диханні в одиницю часу, називається дозою споживання кисню. Доза споживання кисню людиною, величина не постійна і залежить від частоти дихання і легеневої вентиляції.
При збільшенні фізичного навантаження на організм людини, збільшується частота дихання і легенева вентиляція. Відповідно, зростає доза споживання кисню і збільшується концентрація вуглекислого газу в повітрі, що видихається. Цікавою властивістю організму є те, що при вдиханні повітря через ніс в організм потрапляє на 25% більше кисню, ніж при вдиханні через рот.
Матеріал з сайту fireman.club
фізіологія дихання