Газообмен в легких. В альвеолах легких совершается газообмен между атмосферным воздухом и кровью. (Этот процесс подчиняется физическому закону диффузии газов.
Атмосферный воздух содержит около 79% азота, 21% кислорода и 0,03% углекислого газа. Концентрация углекислого газа в венозной крови гораздо выше, чем в воздухе. Вследствие диффузии углекислый газ проникает из крови в воздух альвеол. Такой процесс в легких происходит до тех пор, пока не наступит равновесие между содержанием углекислого газа в крови и альвеолярном воздухе.
Кислород проникает в кровь также путем диффузии. Во вдыхаемом воздухе его концентрация гораздо выше, чем в крови, текущей по капиллярам. Проникая в кровь, кислород соединяется с гемоглобином эритроцитов, превращая его в оксигемоглобин. Благодаря гемоглобину кровь может переносить очень большие количества кислорода в химически связанном виде. Кровь, насыщаясь кислородом, становится артериальной.
Таким образом, диффузия газов в альвеолах совершается благодаря разности между давлением газов в альвеолах и крови. Так как сумма поверхности всех альвеол очень велика, в легких кровь обогащается большим количеством кислорода и отдает в альвеолярный воздух почти весь углекислый газ, поступающий в кровь из тканей. В результате описанных процессов состав воздуха, выдыхаемого из легких, отличается от состава вдыхаемого воздуха.- В выдыхаемом воздухе содержится 79% азота, около 16% кислорода и примерно 5% углекислого газа. В выдыхаемом воздухе значительно увеличивается содержание водяных паров.
Газообмен в тканях. Клетки организма непрерывно потребляют кислород. Поэтому его содержание в них постоянно понижается. Вот почему кислорода в клетках всегда меньше, чем в омывающей их артериальной крови. Кроме того, чем больше в крови углекислого газа, тем слабее связь гемоглобина с кислородом. Эта непрочная связь легко разрушается, и кислород диффундирует в тканевую жидкость, а затем в клетки, где используется при окислительных процессах. Благодаря этим процессам энергия химических связей органических соединений освобождается. Она используется клетками на выполнение характерных для них жизненных отправлений.
Окислительные процессы в клетке - это цепь упорядоченных химических изменений органических веществ. Каждая ступень такого химического «конвейера» катализируется определенным ферментом. Понятно, что, чем интенсивнее функционируют клетки, тем более активно действуют в нихдыхательные ферменты. Вот почему на уровень газообмена «» организме влияет большая или меньшая интенсивность каталитического действия дыхательных ферментов в клетках.
Углекислый газ, образующийся в результате окислительных процессов в клетках, не накапливается в них, поскольку он вследствие диффузии непрерывно удаляется в тканевую жидкость, а затем в кровь. Некоторое количество углекислого газа вступает в соединение с гемоглобином; большая часть ого химически связывается некоторыми солями, содержащимися в крови.
Регуляция дыхания
Дыхательный центр. Изменение частоты и глубины дыхания, приспособление легочной вентиляции к меняющимся условиям окружающей среды, согласованная деятельность дыхательных мышц - все это регулируется дыхательным центром. Дыхательные движения совершаются под воздействием нервных импульсов, которые проводятся к дыхательным мышцам от дыхательного центра - группы тел нейронов, расположенных в продолговатом мозге на дне четвертого мозгового желудочка. Разрушение или поражение этого центра влечет за собой прекращение деятельности дыхательных мышц, а значит, мгновенную смерть.
В дыхательном центре через каждые 4 с возникают ритмические возбуждения, оттуда залпы нервных импульсов проводятся к дыхательным мышцам и вызывают их сокращение, Возникновение таких ритмических возбуждений было обнаружено в изолированном продолговатом мозге лягушки. Таким образом, ритмическая смена вдоха и выдоха при спокойном дыхании совершается автоматически. Однако частота и глубина дыхания изменяются в зависимости от состояния организма и характера его деятельности. Как же это происходит?
Нервные и гуморальные влияния на дыхательные движения. Регуляция дыхания осуществляется сложным взаимодействием рефлекторных и гуморальных механизмов. Мы рассмотрим лишь отдельные стороны этих процессов.
Многочисленные опыты показали, что возбудимость дыхательного центра не всегда одинакова. Она повышается при накоплении углекислого газа в крови и уменьшается, когда концентрация этого вещества в ней ниже нормы. Благодаря этому увеличение содержания углекислого газа в крови ведет к углублению дыхания, а недостаток его приводит нередко даже к временной остановке дыхания.
Экспериментально выяснено, что непосредственное омывание дыхательного центра жидкостью, насыщенной углекислым газом, вызывает усиленные дыхательные движения. Это гуморальный механизм. Кроме того, кровь, содержащая большое количество СО2, действует на рецепторы, воспринимающие химические раздражения,- хеморецепторы, расположенные в основании сонных артерий и в некоторых других органах, что также ведет к усиленному дыханию. Таково рефлекторное влияние СО2 на возбудимость дыхательного центра. Обнаружено также, что недостаток кислорода в крови повышает возбудимость дыхательного центра, вызывая учащение дыхания.
Наряду с описанными существуют и другие рефлекторные механизмы регуляции дыхания. В ткани альвеол, а также в дыхательных мышцах располагаются рецепторы, воспринимающие механические раздражения,- механорецепторы. Когда легочная ткань растягивается при вдохе и одновременно с этим сокращаются мышцы, вызывающие вдох, импульсы с механорецепторов проводятся по афферентным ветвям блуждающего нерва к дыхательному центру, вызывая его торможение. В результате наружные межреберные мышцы и диафрагма расслабляются - происходит выдох. Легкие спадаются. Следовательно, поток импульсов, тормозящих дыхательный центр, прекращается. Поэтому дыхательный центр возбуждается и происходит вдох. Так осуществляется саморегуляция дыхания. Вдох рефлекторно влечет за собой выдох, а выдох - вдох.
Существуют и защитные рефлексы, изменяющие характер деятельности органов дыхания. В слизистой оболочке глотки и гортани есть рецепторы, воспринимающие раздражения сильно действующих газов, таких, например, как аммиак.
От этих рецепторов в дыхательный центр проводятся импульсы, которые вызывают его торможение. Тогда у человека происходит задержка дыхания, что предотвращает проникновение раздражающих веществ в легкие.
Чихание и кашель - тоже защитные рефлексы, благодаря которым через воздухоносные пути из организма удаляются посторонние частицы и раздражающие вещества.
Возрастные особенности
Голосообразование. В голосообразовании принимает участие вся дыхательная система. Так, в гортани образуются звуки, а верхние дыхательные пути (носовая полость, носоглотка, глотка, полость рта) являются резонаторами звука. Процесс выдыхания воздуха создает главное условие образования голоса. Звуки членораздельной речи, свойственные человеку, образуются благодаря изменению положения языка, челюстей, губ.
Возрастные особенности голосового аппарата обусловливаются строением гортани. У детей гортань растет очень быстро, особенно в первый год жизни ребенка и затем в период полового созревания. Половые различия в строении гортани детей отсутствуют до трехлетнего возраста и наиболее отчетливо выкупают у детей младшего школьного возраста к 10 годам. 1С 11-12 годам ускоряется рост голосовых связок. У мальчиков они становятся длиннее, чем у девочек (у мальчиков - 1,8 см, у девочек - 1,2 см). К 20 годам у юношей они достигают 2,4 см, у девушек - 1,6 см. Окончательное формирование гортани заканчивается довольно поздно - в 20, а иногда и в 30 лет. орган дыхание заболевание профилактика
Сила голоса ребенка зависит от амплитуды колебания голосовых связок, силы выдоха и особенностей резонаторов - усилителей звука. Высота голоса зависит от толщины, длины и степени напряжения голосовых связок.
В период полового созревания происходит изменение (мутация) голоса. В это время наблюдается покраснение и утолщение голосовых связок. Особенно резки изменения голоса у мальчиков. В этот период их голос приобретает хриплость и резкость. У девочек мутационные явления происходят менее заметно, чем у мальчиков. В мутационный период не следует допускать перенапряжения голосовых связок во время уроков пения, выступлений на концертах и громкого чтения.
Гигиена голосового аппарата на уроках пения. Первое гигиеническое требование к обучению пению заключается в том, чтобы научить ребенка правильному вдыханию воздуха через нос.
Большое значение в гигиене и охране голоса занимает вопрос о подборе песенного репертуара в соответствии с возрастными и индивидуальными возможностями учащихся. Ни в коем случае не следует позволять детям форсировать звук, так как это вредно отражается на голосовом аппарате.
Правильные вокальные навыки, систематическая тренировка голоса в пении развивают и совершенствуют дыхательную систему и голосовой аппарат ребенка.
Уроки пения надо проводить в помещениях, которые полностью соответствуют санитарно-гигиеническим нормам - в хорошо проветренных классах с температурой воздуха + 18... +20° С, с достаточной его влажностью. Пение в холодных, сырых, плохо проветриваемых помещениях, на сквозняке отрицательно сказывается на голосовом аппарате, приводит к заболеваниям дыхательных путей. Вредно также пение при резкой смене температур, например после перехода с мороза в теплое помещение.
Предупреждение голосовых расстройств. Бывают случаи, когда голос у ребенка садится, становится хриплым, тусклым, теряет звучность. Это происходит в результате значительной нагрузки на голосовые связки при чрезмерно громкой речи, крике, при попытках говорить долго и громко. Резкое перенапряжение голосовых связок может привести к кровоизлиянию в них и к образованию «певческих узелков», которые затрудняют смыкание голосовых связок и могут привести к исчезновению голоса.
Следует избегать слишком быстрой ходьбы на сильном морозе, так как дыхание в таких условиях учащается, становится более глубоким и массы холодного воздуха' проходят через гортань, охлаждая голосовые связки. По той же причине на холоде ребенку нельзя разрешать долго говорить. При любых нарушениях деятельности голосового аппарата у ребенка необходимо обращаться к врачу.