مراحل امتصاص الجسم للأكسجين قصيرة. نظام إمداد الجسم بالأكسجين (الطفل). أسئلة ومهام

الفصل 8: نظام إمداد الجسم بالأكسجين

تتطلب تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تحدث باستمرار في كل خلية من خلايا الجسم تدفقًا ثابتًا لركائز الأكسدة (الكربوهيدرات والدهون والأحماض الأمينية) وعامل مؤكسد - الأكسجين. يمتلك الجسم مخزونًا مذهلاً من العناصر الغذائية - مخازن الكربوهيدرات والدهون ، بالإضافة إلى مخزون هائل من البروتينات في عضلات الهيكل العظمي ، لذلك حتى الصيام الطويل نسبيًا (لعدة أيام) لا يسبب ضررًا كبيرًا للإنسان. ولكن لا يوجد عملياً أي احتياطيات أكسجين في الجسم ، باستثناء الكمية الصغيرة الموجودة في العضلات على شكل أوكسيوجلوبين ، لذلك ، بدون إمدادها ، يمكن للشخص أن يعيش لمدة 2-3 دقائق فقط ، وبعد ذلك يسمى " الموت السريري "يحدث. إذا لم تتم استعادة إمدادات الأكسجين إلى خلايا الدماغ في غضون 10-20 دقيقة ، فستحدث مثل هذه التغييرات البيوكيميائية فيها مما يؤدي إلى تعطيل خصائصها الوظيفية وتؤدي إلى الموت المبكر للكائن الحي بأكمله. قد لا تتأثر الخلايا الأخرى في الجسم بنفس القدر ، لكن الخلايا العصبية حساسة للغاية لنقص الأكسجين. هذا هو السبب في أن أحد الأنظمة الفسيولوجية المركزية للجسم هو نظام وظيفي لإمداد الأكسجين ، وغالبًا ما تستخدم حالة هذا النظام المعين لتقييم "الصحة".

مفهوم نظام الأكسجين في الجسم. يسافر الأكسجين شوطًا طويلاً في الجسم (الشكل 18). الدخول في شكل جزيئات غازية ، فهو موجود بالفعل في الرئتين يشارك في عدد من التفاعلات الكيميائية التي تضمن نقله إلى خلايا الجسم. هناك ، عند الدخول إلى الميتوكوندريا ، يؤكسد الأكسجين مجموعة متنوعة من المركبات العضوية ، ويحولها في النهاية إلى ماء وثاني أكسيد الكربون. في هذا الشكل ، يتم إزالة الأكسجين من الجسم.

ما الذي يجعل الأكسجين من الغلاف الجوي يخترق الرئتين ، ثم إلى الدم ، ومن هناك إلى الأنسجة والخلايا ، حيث يدخل بالفعل في التفاعلات الكيميائية الحيوية؟ من الواضح أن هناك قوة معينة تحدد بالضبط اتجاه حركة جزيئات هذا الغاز. هذه القوة هي تدرج تركيز. محتوى الأكسجين في الهواء الجوي أعلى بكثير منه في هواء الفضاء داخل الرئة (السنخ). محتوى الأكسجين في الحويصلات الهوائية - الحويصلات الرئوية التي يتبادل فيها الغازات بين الهواء والدم - أعلى بكثير منه في الدم الوريدي. تحتوي الأنسجة على أكسجين أقل بكثير من الدم الشرياني ، وتحتوي الميتوكوندريا على كميات ضئيلة من الأكسجين ، لأن جزيئات هذا الغاز التي تدخلها تدخل فورًا في دورة من التفاعلات المؤكسدة ويتم تحويلها إلى مركبات كيميائية. هذا الشلال من التركيزات المتناقصة تدريجيًا ، والذي يعكس تدرجات القوة ، ونتيجة لذلك يخترق الأكسجين من الغلاف الجوي إلى خلايا الجسم ، يُطلق عليه عادةً نظام الأكسجين في الجسم (الشكل 19). بدلاً من ذلك ، يتميز نظام الأكسجين بالمعلمات الكمية للتتالي الموصوف. تميز الخطوة العليا من السلسلة محتوى الأكسجين في الهواء الجوي ، والذي يخترق الرئتين أثناء الاستنشاق. الخطوة الثانية هي محتوى O2 في الهواء السنخي. الخطوة الثالثة هي محتوى O2 في الدم الشرياني المخصب بالأكسجين. وأخيرًا ، الخطوة الرابعة هي شد الأكسجين في الدم الوريدي ، والذي يتبرع بالأكسجين الموجود فيه إلى الأنسجة. تشكل هذه الخطوات الأربع ثلاث "رحلات جوية" تعكس العمليات الحقيقية لتبادل الغازات في الجسم. يتوافق "الامتداد" بين الخطوتين الأولى والثانية مع تبادل الغازات الرئوية ، بين الخطوتين الثانية والثالثة - لنقل الأكسجين عن طريق الدم ، وبين الخطوتين الثالثة والرابعة - تبادل غاز الأنسجة. كلما زاد ارتفاع الخطوة ، زاد فرق التركيز ، زاد التدرج الذي يتم فيه نقل الأكسجين في هذه المرحلة. مع تقدم العمر ، يزداد ارتفاع "الامتداد" الأول ، أي انحدار تبادل الغازات الرئوية ؛ الثانية "الامتداد" ، أي انحدار نقل 02 دم ، في حين أن ارتفاع "الامتداد" الثالث ، الذي يعكس التدرج في تبادل غازات الأنسجة ، يتناقص. إن الانخفاض المرتبط بالعمر في شدة أكسدة الأنسجة هو نتيجة مباشرة للانخفاض مع تقدم العمر في كثافة استقلاب الطاقة.

أرز. 18. نقل الأكسجين لدى البشر (الاتجاه موضّح بالسهام)

أرز. 19. سلسلة من توترات الأكسجين في الهواء المستنشق (I) ، في الحويصلات الهوائية (أ) ، والشرايين (أ) والأوردة (ك) في صبي يبلغ من العمر 5 سنوات ، ومراهق يبلغ من العمر 15 عامًا وشخص بالغ 30 سنة

وهكذا ، فإن امتصاص الجسم للأكسجين يحدث على ثلاث مراحل ، يتم فصلها في المكان والزمان. المرحلة الأولى - ضخ الهواء إلى الرئتين وتبادل الغازات في الرئتين - تسمى أيضًا التنفس الخارجي. المرحلة الثانية - نقل الغازات عن طريق الدم - تتم عن طريق الدورة الدموية. المرحلة الثالثة - امتصاص الأكسجين من قبل خلايا الجسم - تسمى الأنسجة ، أو التنفس الداخلي.

تبادل الغازات في الرئتين. الرئتان عبارة عن أكياس محكمة الغلق متصلة بالقصبة الهوائية عن طريق ممرات هوائية كبيرة - القصبات الهوائية. يخترق الهواء الجوي من خلال تجويف الأنف والفم الحنجرة ثم إلى القصبة الهوائية ، وبعد ذلك ينقسم إلى مجريين ، أحدهما يذهب إلى الرئة اليمنى والآخر إلى اليسار (الشكل 20). تتكون القصبة الهوائية والشعب الهوائية من نسيج ضام وهيكل عظمي من الحلقات الغضروفية التي تمنع هذه الأنابيب من الالتواء وسد الشعب الهوائية أثناء التغيرات المختلفة في وضع الجسم. عند دخول الرئتين ، تنقسم القصبات إلى عدة فروع ، ينقسم كل منها مرة أخرى ، وتشكل ما يسمى بـ "شجرة الشعب الهوائية". تسمى أرفع فروع هذه "الشجرة" القصيبات ، وفي نهاياتها حويصلات رئوية ، أو الحويصلات الهوائية (الشكل 21). يصل عدد الحويصلات الهوائية إلى 350 مليونًا ، وتبلغ مساحتها الإجمالية 150 مترًا مربعًا. يمثل هذا السطح مساحة تبادل الغازات بين الدم والهواء. تتكون جدران الحويصلات الهوائية من طبقة واحدة من الخلايا الظهارية ، والتي تكون أنحف الشعيرات الدموية ، والتي تتكون أيضًا من طبقة واحدة من الظهارة ، قريبة منها. يوفر هذا التصميم ، بسبب الانتشار ، اختراقًا سهلاً نسبيًا للغازات من الهواء السنخي إلى الدم الشعري (الأكسجين) وفي الاتجاه المعاكس (ثاني أكسيد الكربون). يحدث تبادل الغازات هذا نتيجة إنشاء تدرج تركيز الغاز (الشكل 22). يحتوي الهواء في الحويصلات الهوائية على كمية كبيرة نسبيًا من الأكسجين (103 ملم زئبق) وكمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون (40 ملم زئبق). في الشعيرات الدموية ، على العكس من ذلك ، يزداد تركيز ثاني أكسيد الكربون (46 ملم زئبق) ، ويتم تقليل الأكسجين (40 ملم زئبق) ، حيث تحتوي هذه الشعيرات الدموية على دم وريدي يتم جمعه بعد أن يكون في الأنسجة ومنحهم الأكسجين ، الحصول على ثاني أكسيد الكربون في المقابل. يتدفق الدم عبر الشعيرات الدموية بشكل مستمر ، ويتجدد الهواء في الحويصلات الهوائية مع كل نفس. يحتوي الدم المتدفق من الحويصلات المخصبة بالأكسجين (حتى 100 ملم زئبق) على كمية قليلة نسبيًا من ثاني أكسيد الكربون (40 ملم زئبق) وهو جاهز مرة أخرى لتبادل غازات الأنسجة.

أرز. 20. رسم تخطيطي لهيكل الرئتين (أ) والحويصلات الرئوية (ب)

ج:] - الحنجرة. 2 - القصبة الهوائية 3 - القصبات الهوائية 4 - القصيبات. 5 - الرئتين

ب: 1 - شبكة الأوعية الدموية. 2 ، 3 - الحويصلات الهوائية بالخارج وفي القسم ؛ 4 -

القصبات. 5- الشريان والوريد

أرز. 21. رسم تخطيطي لتفرع الشعب الهوائية (يسار). يوضح الجانب الأيمن من الشكل منحنى إجمالي مساحة المقطع العرضي للممرات الهوائية عند مستوى كل فرع (3). في بداية المنطقة الانتقالية ، تبدأ هذه المنطقة في الزيادة بشكل كبير ، والتي تستمر في المنطقة التنفسية. Br - القصبات الهوائية Bl - القصيبات. KBl - القصيبات الطرفية ؛ DBL - القصيبات التنفسية. AX - الممرات السنخية ؛ أ - الحويصلات الهوائية

أرز. 22. تبادل الغازات في الحويصلات الهوائية الرئوية: من خلال جدار الحويصلات الهوائية الرئوية ، يدخل O2 من الهواء المستنشق إلى الدم ، ويدخل ثاني أكسيد الكربون من الدم الوريدي إلى الحويصلات الهوائية ؛ يتم توفير تبادل الغازات من خلال الاختلاف في الضغط الجزئي (P) لثاني أكسيد الكربون و O2 في الدم الوريدي وفي تجويف الحويصلات الرئوية

حتى لا تنهار أصغر الفقاعات - الحويصلات الهوائية - أثناء الزفير ، يتم تغطية سطحها من الداخل بطبقة من مادة خاصة تنتجها أنسجة الرئة. هذه المادة - الفاعل بالسطح - تقلل من التوتر السطحي لجدران الحويصلات الهوائية. عادة ما يتم إنتاجه بشكل زائد لضمان استخدام سطح الرئة قدر الإمكان لتبادل الغازات.

سعة انتشار الرئتين. إن تدرج تركيز الغاز على جانبي الجدار السنخي هو القوة التي تتسبب في انتشار جزيئات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، والاختراق من خلال هذا الجدار. ومع ذلك ، عند نفس الضغط الجوي ، فإن معدل انتشار الجزيئات لا يعتمد فقط على التدرج ، ولكن أيضًا على منطقة التلامس للحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية ، وعلى سمك جدرانها ، وعلى وجود الفاعل بالسطح ، و عدد من الأسباب الأخرى. من أجل تقييم كل هذه العوامل ، باستخدام أجهزة خاصة ، يقيسون سعة انتشار الرئتين ، والتي يمكن أن تختلف ، حسب العمر والحالة الوظيفية للشخص ، من 20 إلى 50 مل من O2 / دقيقة / مم زئبق. فن.

نسبة التهوية والتروية. يحدث تبادل الغازات في الرئتين فقط إذا تم تجديد الهواء في الحويصلات الهوائية بشكل دوري (في كل دورة تنفسية) ، ويتدفق الدم باستمرار عبر الشعيرات الدموية الرئوية. ولهذا السبب فإن توقف التنفس ، مثل توقف الدورة الدموية ، يعني الموت أيضًا. يسمى التدفق المستمر للدم عبر الشعيرات الدموية بالتروية ، ويسمى التدفق المنتظم لأجزاء جديدة من الهواء الجوي إلى الحويصلات الهوائية بالتهوية. يجب التأكيد على أن تكوين الهواء في الحويصلات الهوائية يختلف تمامًا عن الهواء الجوي: في الهواء السنخي يوجد الكثير من ثاني أكسيد الكربون وأقل أكسجين. الحقيقة هي أن التهوية الميكانيكية للرئتين لا تؤثر على أعمق المناطق التي توجد فيها الحويصلات الرئوية ، وهناك تبادل للغازات يحدث فقط بسبب الانتشار ، وبالتالي يتباطأ إلى حد ما. ومع ذلك ، فإن كل دورة تنفسية تجلب أجزاء جديدة من الأكسجين إلى الرئتين وتحمل ثاني أكسيد الكربون الزائد. يجب أن يتطابق معدل نضح أنسجة الرئة مع الدم تمامًا مع معدل التهوية بحيث يتم إنشاء توازن بين هاتين العمليتين ، وإلا فسيكون الدم مفرط التشبع بثاني أكسيد الكربون وغير مشبع بالأكسجين ، أو العكس ، سيكون ثاني أكسيد الكربون تغسل من الدم. كلاهما سيئ ، لأن المركز التنفسي ، الموجود في النخاع المستطيل ، يولد نبضات تجعل عضلات الجهاز التنفسي تستنشق وتزفر ، تحت تأثير المستقبلات التي تقيس محتوى ثاني أكسيد الكربون والأكسجين في الدم. إذا انخفض مستوى ثاني أكسيد الكربون في الدم ، فقد يتوقف التنفس ؛ إذا نما ، بدأ ضيق التنفس ، يشعر الشخص بالاختناق. العلاقة بين معدل تدفق الدم عبر الشعيرات الدموية الرئوية ومعدل تدفق الهواء لتهوية الرئتين تسمى نسبة التهوية-التروية (VPR). تعتمد نسبة تركيزات O2 و CO2 في هواء الزفير عليها. إذا كانت الزيادة في ثاني أكسيد الكربون (مقارنة بهواء الغلاف الجوي) تتوافق تمامًا مع انخفاض في محتوى الأكسجين ، فإن VPO = 1 ، وهذا مستوى متزايد. عادةً ، يكون VPO هو 0.7-0.8 ، أي أن التروية يجب أن تكون أكثر كثافة إلى حد ما من التهوية. تؤخذ قيمة VPO في الاعتبار عند تحديد أمراض معينة في الجهاز القصبي الرئوي والدورة الدموية.

إذا قمت بتنشيط التنفس بشكل حاد ، مما يؤدي إلى استنشاق وزفير أعمق وأكثر تكرارًا ، فسوف يتجاوز HPO 1 ، وسيشعر الشخص قريبًا بالدوار وقد يغمى عليه - وهذا نتيجة "طرد" الكميات الزائدة من ثاني أكسيد الكربون من الدم وانتهاك التوازن الحمضي القاعدي. على العكس من ذلك ، إذا كان جهد الإرادة لحبس النفس ، فإن VPO سيكون أقل من 0.6 وبعد بضع عشرات من الثواني سيشعر الشخص بالاختناق والحاجة الملحة للتنفس. في بداية عمل العضلات ، يتغير HPO بشكل حاد ، أولاً يتناقص (يزداد التروية ، حيث تبدأ العضلات في الانقباض ، وتضغط على أجزاء إضافية من الدم من عروقها) ، وبعد 15-20 ثانية يزداد بسرعة (يتم تنشيط مركز الجهاز التنفسي وزيادة التهوية). يتم تطبيع HPO بعد 2-3 دقائق فقط من بدء العمل العضلي. في نهاية العمل العضلي ، تسير كل هذه العمليات بترتيب عكسي. في الأطفال ، يحدث مثل هذا التعديل لنظام إمداد الأكسجين بشكل أسرع قليلاً من البالغين ، نظرًا لحجم الجسم ، وبالتالي ، خصائص القصور الذاتي للقلب والأوعية الدموية والرئتين والعضلات وغيرها من الهياكل المشاركة في هذا التفاعل. الأطفال أصغر بكثير.

تبادل غازات الأنسجة. الدم ، الذي يجلب الأكسجين إلى الأنسجة ، يطلقه (على طول تدرج التركيز) في سائل الأنسجة ، ومن هناك تخترق جزيئات O2 الخلايا ، حيث يتم التقاطها بواسطة الميتوكوندريا. كلما زادت حدة هذه النوبة ، كلما انخفض محتوى الأكسجين في سائل الأنسجة بشكل أسرع ، وكلما زاد التدرج بين الدم والأنسجة الشريانية ، زادت سرعة إطلاق الدم للأكسجين المنفصل عن جزيء الهيموجلوبين ، والذي كان بمثابة "وسيلة نقل" "لتوصيل الأكسجين. يمكن لجزيئات الهيموغلوبين المنبعثة التقاط جزيئات ثاني أكسيد الكربون لنقلها إلى الرئتين ومنحها للهواء السنخي هناك. الأكسجين ، الذي يدخل دورة التفاعلات المؤكسدة في الميتوكوندريا ، يتبين في النهاية أنه يتحد إما مع الهيدروجين (H2O يتشكل) أو مع الكربون (يتشكل ثاني أكسيد الكربون). في الشكل الحر ، لا يوجد الأكسجين عمليًا في الجسم. يتم إخراج كل ثاني أكسيد الكربون المتولد في الأنسجة من الجسم عبر الرئتين. يتبخر الماء الأيضي أيضًا جزئيًا من سطح الرئتين ، ولكن يمكن أيضًا إفرازه في العرق والبول.

معامل الجهاز التنفسي. تسمى نسبة كميات ثاني أكسيد الكربون المتكون والأكسجين الممتص معامل الجهاز التنفسي (DC) وتعتمد على الركائز التي تتأكسد في أنسجة الجسم. يتراوح التيار المباشر في هواء الزفير من 0.65 إلى 1. لأسباب كيميائية بحتة ، عندما تتأكسد الدهون ، DC = 0.65 ؛ مع أكسدة البروتينات - حوالي 0.85 ؛ في أكسدة الكربوهيدرات DC = 1.0. وبالتالي ، من خلال تكوين هواء الزفير ، يمكن للمرء أن يحكم على المواد التي يتم استخدامها حاليًا لتوليد الطاقة بواسطة خلايا الجسم. بطبيعة الحال ، عادة ما يأخذ DC بعض القيمة الوسيطة ، غالبًا قريبة من 0.85 ، ولكن هذا لا يعني أن البروتينات تتأكسد ؛ بل هو نتيجة أكسدة الدهون والكربوهيدرات في نفس الوقت. ترتبط قيمة DC ارتباطًا وثيقًا بـ VPO ؛ هناك مراسلات كاملة تقريبًا بينهما ، باستثناء الفترات التي يخضع فيها VPO لتقلبات حادة. في الأطفال في حالة الراحة ، يكون DC أعلى منه عند البالغين ، وهو ما يرتبط بمشاركة أكبر بكثير من الكربوهيدرات في إمداد الجسم بالطاقة ، وخاصة نشاط الهياكل العصبية.

أثناء العمل العضلي ، يمكن للتيار المستمر أيضًا أن يتجاوز بشكل كبير VPO إذا كانت عمليات تحلل السكر اللاهوائي متورطة في إمداد الطاقة. في هذه الحالة ، تؤدي آليات الاستتباب (أنظمة عازلة الدم) إلى إطلاق كمية إضافية من ثاني أكسيد الكربون من الجسم ، والتي لا تنتج عن الاحتياجات الأيضية ، ولكن بسبب الاحتياجات المتجانسة. يطلق على هذا الإطلاق الإضافي لثاني أكسيد الكربون "الفائض غير الأيضي". ظهوره في هواء الزفير يعني أن مستوى الحمل العضلي قد وصل إلى حد معين ، وبعد ذلك من الضروري توصيل أنظمة إنتاج الطاقة اللاهوائية ("العتبة اللاهوائية"). الأطفال من سن 7 إلى 12 عامًا لديهم مؤشرات نسبية أعلى للعتبة اللاهوائية: مع مثل هذا الحمل ، يكون لديهم معدل نبض أعلى ، وتهوية رئوية ، ومعدل تدفق الدم ، واستهلاك الأكسجين ، وما إلى ذلك ، لا يختلف عمر 17-18 عامًا عن الحمل المقابل في البالغين. تعتبر العتبة اللاهوائية أحد أهم مؤشرات الأداء الهوائي للشخص ، وكذلك الحد الأدنى للحمل الذي يمكن أن يضمن تحقيق تأثير التدريب.

التنفس الخارجي هو مظهر من مظاهر عملية التنفس ، والتي يمكن رؤيتها بوضوح بدون أي أجهزة ، حيث يدخل الهواء ويخرج من الشعب الهوائية فقط بسبب حقيقة أن شكل وحجم الصدر يتغير. ما الذي يجعل الهواء يخترق عمق الجسم ويصل في النهاية إلى أصغر الحويصلات الرئوية؟ في هذه الحالة هناك قوة ناتجة عن اختلاف الضغط داخل الصدر وفي الجو المحيط. يحيط بالرئتين غشاء من النسيج الضام يسمى غشاء الجنب ، مع وجود سائل في الجنب بين الرئتين والكيس الجنبي ، والذي يعمل بمثابة مادة تشحيم ومانعة للتسرب. الفضاء داخل الجنبة مغلق بإحكام ، ولا يتواصل مع التجاويف المجاورة والقنوات الهضمية والدم التي تمر عبر الصدر. يتم أيضًا إغلاق الصدر بالكامل ، وفصله عن تجويف البطن ليس فقط عن طريق الغشاء المصلي ، ولكن أيضًا عن طريق العضلة الحلقية الكبيرة - الحجاب الحاجز. لذلك ، فإن جهود عضلات الجهاز التنفسي ، التي تؤدي حتى إلى زيادة طفيفة في حجمها أثناء الاستنشاق ، توفر فراغًا كبيرًا إلى حد ما داخل التجويف الجنبي ، وتحت تأثير هذا الفراغ يدخل الهواء إلى تجويف الفم والأنف ويخترق مزيد من خلال الحنجرة والقصبة الهوائية والشعب الهوائية والشعيبات في قطعة القماش الرئوية.

تنظيم عمل الجهاز التنفسي. تشارك ثلاث مجموعات عضلية في تنظيم العمل التنفسي ، أي في حركة جدران الصدر وتجويف البطن: الشهيق (الاستنشاق) العضلات الوربية الخارجية ؛ الزفير (الزفير) العضلات الوربية الداخلية والحجاب الحاجز ، وكذلك عضلات جدار البطن. يؤدي الانكماش المنسق لهذه العضلات تحت سيطرة مركز الجهاز التنفسي ، الموجود في النخاع المستطيل ، إلى تحرك الأضلاع إلى الأمام وإلى الأعلى إلى حد ما بالنسبة إلى موضعها في وقت الزفير ، ويرتفع القص ، ويتم الضغط على الحجاب الحاجز في تجويف البطن. وبالتالي ، يزداد الحجم الإجمالي للصدر بشكل كبير ، وينتج فراغ كبير نسبيًا هناك ، ويتدفق الهواء من الغلاف الجوي إلى الرئتين. في نهاية الاستنشاق ، تتوقف النبضات من مركز الجهاز التنفسي إلى هذه العضلات ، ويعود الحجاب الحاجز نتيجة استرخاءه إلى الوضع "المحايد". ينخفض حجم الصدر ، ويزداد الضغط هناك ، ويخرج الهواء الزائد من الرئتين من خلال نفس الأنابيب التي يدخل من خلالها. إذا كان الزفير صعبًا لسبب ما ، فإن عضلات الزفير مرتبطة لتسهيل هذه العملية. كما أنهم يعملون في الحالات التي يتم فيها تكثيف التنفس أو تسارعه تحت تأثير الإجهاد العاطفي أو البدني. يتطلب عمل عضلات الجهاز التنفسي ، مثل أي عمل عضلي آخر ، طاقة. تشير التقديرات إلى أنه مع التنفس الهادئ ، يتم إنفاق ما يزيد قليلاً عن 1٪ من الطاقة التي يستهلكها الجسم على هذه الاحتياجات.

اعتمادًا على ما إذا كان تمدد الصدر أثناء التنفس الطبيعي مرتبطًا بشكل أساسي برفع الأضلاع أو تسطيح الحجاب الحاجز ، يتم تمييز أنواع التنفس الصدري (الصدري) والحجاب الحاجز (البطن). في التنفس الصدري ، يتحول الحجاب الحاجز بشكل سلبي استجابة للتغيرات في الضغط داخل الصدر. في النوع البطني ، تؤدي التقلصات القوية للحجاب الحاجز إلى إزاحة أعضاء البطن بقوة ، وبالتالي ، عند الاستنشاق ، "يبرز" البطن. يحدث تكوين نوع التنفس في سن 5-7 سنوات ، وفي الفتيات يصبح صدريًا ، وفي الأولاد - بطني.

التهوية الرئوية. كلما زاد حجم الجسم وزادت صعوبة عمل عضلات الجهاز التنفسي ، زاد مرور الهواء عبر الرئتين خلال كل دورة تنفس. لتقييم التهوية الرئوية ، يتم قياس حجم دقيقة التنفس ، أي متوسط كمية الهواء التي تمر عبر الجهاز التنفسي في دقيقة واحدة. عند الراحة عند شخص بالغ ، هذه القيمة هي 5-6 لتر / دقيقة. في الأطفال حديثي الولادة ، يبلغ حجم التنفس الدقيق 650-700 مل / دقيقة ، وبنهاية عام واحد يصل إلى 2.6-2.7 لتر / دقيقة ، بحلول 6 سنوات - 3.5 لتر / دقيقة ، عند 10 سنوات - 4.3 لتر / دقيقة دقيقة ، وفي المراهقين - 4.9 لتر / دقيقة. أثناء المجهود البدني ، يمكن أن يزداد الحجم الدقيق للتنفس بشكل كبير ، حيث يصل إلى 100 لتر / دقيقة وأكثر عند الشباب والبالغين.

تردد التنفس والعمق. إن عملية التنفس ، التي تتكون من الشهيق والزفير ، لها خاصيتان رئيسيتان - التردد والعمق. التردد هو عدد الأنفاس في الدقيقة. عند البالغين ، تكون هذه القيمة عادةً 12-15 ، على الرغم من أنها قد تختلف بشكل كبير. عند الأطفال حديثي الولادة ، يصل معدل التنفس أثناء النوم إلى 50-60 في الدقيقة ، وبعمر سنة واحدة ينخفض إلى 40-50 ، ثم ينخفض هذا المؤشر مع نموه تدريجيًا. لذلك ، في الأطفال في سن المدرسة الابتدائية ، يكون معدل التنفس عادة حوالي 25 دورة في الدقيقة ، وفي المراهقين - 18-20. يظهر الاتجاه المعاكس للتغيرات المرتبطة بالعمر من خلال حجم المد والجزر ، أي مقياس عمق التنفس. يمثل متوسط كمية الهواء التي تدخل الرئتين خلال كل دورة تنفس. في الأطفال حديثي الولادة ، يكون حجمه صغيرًا جدًا - 30 مل فقط أو أقل ، في عمر سنة واحدة يزيد إلى 70 مل ، في سن 6 سنوات يصبح أكثر من 150 مل ، في سن 10 يصل إلى 240 مل ، في 14 سنة - 300 مل. في البالغين ، لا يتجاوز حجم المد والجزر عند الراحة 500 مل. حجم دقائق التنفس هو نتاج حجم المد والجزر ومعدل التنفس.

إذا قام الشخص بأي نشاط بدني ، فإنه يحتاج إلى كمية إضافية من الأكسجين ، على التوالي ، يزيد حجم التنفس الدقيق. في الأطفال الذين تقل أعمارهم عن 10 سنوات ، ترجع هذه الزيادة بشكل أساسي إلى زيادة معدل التنفس ، والذي يمكن أن يصبح أكثر تواترًا بمقدار 3-4 مرات من التنفس أثناء الراحة ، بينما يزيد حجم المد والجزر 1.5-2 مرة فقط. في المراهقين ، وحتى عند البالغين ، تتم الزيادة في الحجم الدقيق بشكل أساسي بسبب حجم المد والجزر ، والذي يمكن أن يزداد عدة مرات ، وعادة لا يتجاوز معدل التنفس 50-60 دورة في الدقيقة. يُعتقد أن هذا النوع من تفاعل الجهاز التنفسي أكثر اقتصادا. وفقًا لمعايير مختلفة ، تزداد فعالية وكفاءة التنفس الخارجي بشكل كبير مع تقدم العمر ، لتصل إلى الحد الأقصى للقيم عند الأولاد والبنات الذين تتراوح أعمارهم بين 18 و 20 عامًا. في الوقت نفسه ، يتم تنظيم تنفس الأولاد ، كقاعدة عامة ، بشكل أكثر كفاءة من تنفس الفتيات. تتأثر كفاءة التنفس واقتصاده بشكل كبير باللياقة البدنية ، خاصة في تلك الرياضات التي يلعب فيها الأكسجين دورًا حاسمًا. هذه هي الجري لمسافات طويلة والتزلج والسباحة والتجديف وركوب الدراجات والتنس وغيرها من رياضات التحمل.

عند أداء تمرين دوري ، فإن إيقاع التنفس عادة "يتكيف" مع إيقاع تقلص عضلات الهيكل العظمي - وهذا يسهل عمل التنفس ويجعله أكثر كفاءة. عند الأطفال ، يتم استيعاب إيقاع الحركات بواسطة عضلات الجهاز التنفسي بشكل غريزي دون تدخل الوعي ، ومع ذلك ، يمكن للمدرس مساعدة الطفل ، مما يساهم في أسرع تكيف مع هذا النوع من الحمل.

عند إجراء حمل طاقة وثابت ، يُلاحظ ما يسمى بظاهرة Lindgardt - حبس النفس أثناء الإجهاد مع زيادة لاحقة في وتيرة وعمق التنفس بعد إزالة الحمل. لا ينصح باستخدام الأحمال الثقيلة والثابتة في التدريب والتربية البدنية للأطفال دون سن 13-14 عامًا ، بما في ذلك بسبب عدم نضج الجهاز التنفسي.

مخطط التنفس. إذا تم تركيب منفاخ مطاطي أو جرس خفيف مغمور في الماء في مسار دخول الهواء إلى الرئتين وخروجهما ، فبسبب عمل عضلات الجهاز التنفسي سيزيد هذا الجهاز من حجمه أثناء الزفير وينخفض أثناء الاستنشاق. إذا كانت جميع الوصلات ضيقة (لإغلاق تجويف الفم ، أو استخدام قطعة مطاطية خاصة أو قناع يلبس على الوجه) ، فمن الممكن ، عن طريق إرفاق أداة الكتابة بالجزء المتحرك من الجهاز ، تسجيل جميع أجهزة التنفس حركات. يُطلق على هذا الجهاز ، الذي تم اختراعه في القرن التاسع عشر ، اسم spirograph ، ويسمى السجل المصنوع به مخطط spirogram (الشكل 23). بمساعدة مخطط التنفس المصنوع على شريط ورقي ، من الممكن قياس أهم خصائص التنفس الخارجي للشخص كميًا. الأحجام والقدرات الرئوية. بفضل مخطط التنفس ، يمكن رؤية أحجام الرئة وسعاتها المختلفة وقياسها بوضوح. عادةً ما تسمى الأحجام في فسيولوجيا التنفس تلك المؤشرات التي تتغير ديناميكيًا في عملية التنفس وتميز الحالة الوظيفية للجهاز التنفسي. السعة عبارة عن خزان لا يتغير في وقت قصير ، حيث تحدث دورة التنفس وتبادل الغازات. النقطة المرجعية لجميع أحجام الرئة وقدراتها هي مستوى الزفير الهادئ.

الأحجام الرئوية. في حالة الراحة ، يكون حجم المد والجزر صغيرًا مقارنة بالحجم الكلي للهواء في الرئتين. لذلك ، يمكن لأي شخص أن يستنشق ويزفر حجمًا إضافيًا كبيرًا من الهواء. تسمى هذه الأحجام ، على التوالي ، حجم احتياطي الشهيق وحجم احتياطي الزفير. ومع ذلك ، حتى مع أعمق زفير ، يبقى بعض الهواء في الحويصلات الهوائية والممرات الهوائية. هذا هو ما يسمى بالحجم المتبقي ، والذي لا يتم قياسه باستخدام مخطط التنفس (لقياسه ، يتم استخدام تقنية وحسابات معقدة إلى حد ما ، يتم استخدام الغازات الخاملة). عند البالغين ، يبلغ حجمها حوالي 1.5 لتر ، عند الأطفال - أقل من ذلك بكثير.

أرز. 23. Spirogram: سعة الرئة ومكوناتها

أ - مخطط مخطط التنفس: 1 - حجم احتياطي الشهيق ؛ 2 - حجم المد والجزر ؛ 3 - حجم الزفير الاحتياطي ؛ 4 - الحجم المتبقي ؛ 5 - القدرة الوظيفية المتبقية ؛ 6 - القدرة الشهيقية. 7 - القدرة الحيوية ؛ 8 - سعة الرئة الكلية ؛ ب- حجم وسعة الرئتين: / - الرياضيون الشباب ؛ // - تلاميذ المدارس غير المدربين (متوسط العمر 13 عامًا) (وفقًا لـ A.I. Osipov ، 1964). الأرقام الموجودة أعلى الأشرطة هي القيم المتوسطة للقدرة الإجمالية. الأرقام الموجودة في القضبان هي القيم المتوسطة لأحجام الرئة كنسبة مئوية من السعة الإجمالية ؛ تتوافق الأرقام الموجودة على يسار الأشرطة مع التسميات الموجودة على مخطط التنفس

القدرة الحيوية للرئتين. القيمة الإجمالية للحجم الاحتياطي للاستنشاق ، وحجم المد والجزر والحجم الاحتياطي للانتهاء هي السعة الحيوية للرئتين (VC) - أحد أهم مؤشرات حالة الجهاز التنفسي. لقياس ذلك ، يتم استخدام مقاييس التنفس من تصميمات مختلفة ، حيث من الضروري الزفير بعمق قدر الإمكان بعد استنشاق أعمق - سيكون هذا VC. يعتمد VC على حجم الجسم ، وبالتالي على العمر ، ويعتمد أيضًا بشكل كبير على الحالة الوظيفية واللياقة البدنية لجسم الإنسان. في الرجال ، يكون VC أعلى منه عند النساء ، إذا لم يشارك أي منهما أو الآخر في الرياضة ، وخاصة تمارين التحمل. تختلف قيمة VC اختلافًا كبيرًا في الأشخاص من أجسام مختلفة: فهي صغيرة نسبيًا في الأنواع ذات الشكل العضدي ، وفي الأنواع متعددة الأشكال تكون كبيرة جدًا. من المعتاد استخدام VC كأحد مؤشرات التطور البدني للأطفال في سن المدرسة ، وكذلك المجندين. لا يمكن قياس VC إلا من خلال المشاركة النشطة والواعية للطفل ، وبالتالي ، لا توجد بيانات عمليا عن الأطفال دون سن 3 سنوات.

الجدول 9

القدرة الحيوية للرئة عند الأطفال والمراهقين (بالملليتر)

	العمر ، سنوات

أولاد

على الرغم من اسمه ، لا يعكس VC معايير التنفس في ظروف "الحياة" الحقيقية ، حيث لا يتنفس الشخص تحت أي حمولة ، مستخدمًا حجم استنشاق احتياطي بالكامل وحجم زفير احتياطي.

حاويات أخرى. يُطلق على مساحة الرئتين التي يمكن أن يشغلها الهواء في حالة الاستنشاق الكامل بعد الزفير الهادئ القدرة الشهيق. هذه القدرة هي مجموع حجم المد والجزر وحجم احتياطي الشهيق.

يشكل حجم احتياطي الزفير والحجم المتبقي الذي لا يمكن زفيره معًا القدرة الوظيفية المتبقية (FRC) للرئتين. المعنى الفسيولوجي لـ FRU هو أنها تلعب دور المنطقة العازلة. نظرًا لوجودها في الفضاء السنخي ، يتم تخفيف التقلبات في تركيز O2 و CO2 أثناء التنفس. يعمل هذا على استقرار وظيفة تبادل الغازات الرئوية ، مما يوفر تدفقًا منتظمًا للأكسجين من الفضاء السنخي إلى مجرى الدم ، وثاني أكسيد الكربون في الاتجاه المعاكس.

إجمالي سعة الرئة هو مجموع VC والحجم المتبقي ، أو جميع أحجام الرئة الأربعة: التنفسية ، والحجم المتبقي ، والاحتياطي من الشهيق والزفير. تزداد سعة الرئة الكلية مع تقدم العمر بما يتناسب مع حجم الجسم.

التحكم في التنفس. التنفس هو إحدى وظائف الجسم التي ، من ناحية ، تتم تلقائيًا ، من ناحية أخرى ، يمكنهم طاعة الوعي. يتم توفير التنفس التلقائي من خلال مركز الجهاز التنفسي الموجود في النخاع المستطيل. يؤدي تدمير مركز الجهاز التنفسي إلى توقف التنفس. تنشأ بشكل إيقاعي في مركز الجهاز التنفسي ، تنتقل نبضات الإثارة عبر الخلايا العصبية الطاردة المركزية إلى عضلات الجهاز التنفسي ، مما يضمن تناوب الشهيق والزفير. يُعتقد أن حدوث نبضات دورية في مركز الجهاز التنفسي يرجع إلى عمليات التمثيل الغذائي الدورية في الخلايا العصبية التي تشكل هذه المنطقة من الدماغ. يتم تنظيم نشاط مركز الجهاز التنفسي من خلال عدد كبير من ردود الفعل الخلقية والمكتسبة ، وكذلك النبضات من المستقبلات الكيميائية ، التي تتحكم في مستويات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ودرجة الحموضة في الدم ، والمستقبلات الميكانيكية ، التي تتعقب درجة تمدد عضلات الجهاز التنفسي والرئة. الأنسجة والعديد من المعلمات الأخرى. يتم ترتيب الأقواس الانعكاسية بطريقة تجعل اكتمال الاستنشاق يحفز بداية الزفير ، ونهاية الزفير هي حافز منعكس لبداية الشهيق.

في الوقت نفسه ، يمكن قمع كل ردود الفعل هذه لبعض الوقت بسبب نشاط القشرة الدماغية ، والتي يمكن أن تتولى التحكم في التنفس. يسمى هذا التنفس الطوعي. على وجه الخصوص ، يتم استخدامه عند إجراء تمارين التنفس ، عند الغوص ، عند التعرض لظروف الغاز أو الدخان ، وفي حالات أخرى عند الحاجة إلى التكيف مع العوامل النادرة. ومع ذلك ، مع حبس النفس التعسفي ، عاجلاً أم آجلاً ، يتولى مركز الجهاز التنفسي السيطرة على هذه الوظيفة ويصدر حافزًا ضروريًا لا يستطيع الوعي مواجهته. يحدث هذا عندما يتم الوصول إلى عتبة الحساسية لمركز الجهاز التنفسي. كلما كان الكائن الحي أكثر نضجًا وتدريبًا جسديًا ، كلما ارتفعت هذه العتبة ، زادت الانحرافات في التوازن الذي يمكن أن يتحمله مركز الجهاز التنفسي. الغواصين المدربين بشكل خاص ، على سبيل المثال ، قادرون على حبس أنفاسهم لمدة 3-4 دقائق ، وأحيانًا لمدة 5 دقائق - الوقت الذي يحتاجون فيه للنزول إلى عمق كبير تحت الماء والبحث عن الشيء المطلوب هناك. على سبيل المثال ، يتم استخراج لآلئ البحر والشعاب المرجانية والإسفنج وبعض "المأكولات البحرية" الأخرى. عند الأطفال ، يكون التحكم الواعي في مركز الجهاز التنفسي ممكنًا بعد مرور قفزة نصف النمو ، أي بعد 6-7 سنوات ، عادة في هذا العمر يتعلم الأطفال الغوص والسباحة في تلك الأساليب المرتبطة بحبس أنفاسهم (أرنب ، دولفين).

لحظة ولادة الإنسان هي لحظة أنفاسه الأولى. في الواقع ، في الرحم ، لا يمكن القيام بوظيفة التنفس الخارجي ، وتم توفير الحاجة للأكسجين بسبب إمداده من خلال المشيمة من جسم الأم. لذلك ، على الرغم من أن الجهاز التنفسي الوظيفي عادة ما ينضج بشكل كامل بحلول وقت الولادة ، إلا أنه يحتوي على عدد من السمات المرتبطة بفعل الولادة والظروف المعيشية خلال فترة حديثي الولادة. على وجه الخصوص ، يكون نشاط مركز الجهاز التنفسي لدى الأطفال خلال هذه الفترة منخفضًا نسبيًا وغير مستقر ، لذلك غالبًا ما يأخذ الطفل النفس الأول ليس فورًا بعد مغادرة قناة الولادة ، ولكن بعد بضع ثوانٍ أو حتى دقائق. أحيانًا تكون صفعة بسيطة على أرداف الطفل كافية لبدء التنفس الأول ، ولكن أحيانًا يطول انقطاع النفس (قلة التنفس) ، وإذا استمر هذا لعدة دقائق ، فقد يدخل في حالة من الاختناق. كونه من المضاعفات النموذجية لعملية الولادة ، فإن الاختناق خطير للغاية في عواقبه: يمكن أن يؤدي تجويع الأكسجين للخلايا العصبية إلى تعطيل عملها الطبيعي. هذا هو السبب في أن الأنسجة العصبية لحديثي الولادة أقل حساسية لنقص الأكسجين وزيادة في المنتجات الأيضية الحمضية. ومع ذلك ، يؤدي الاختناق المطول (عشرات الدقائق) إلى اضطرابات كبيرة في نشاط الجهاز العصبي المركزي ، والتي يمكن أن تؤثر أحيانًا على الحياة اللاحقة بأكملها.

في عمر 2-3 سنوات ، تزداد حساسية مركز الجهاز التنفسي عند الأطفال بشكل حاد وتصبح أعلى من البالغين. في المستقبل ، يتناقص تدريجياً ، حتى 10-11 سنة. في مرحلة المراهقة ، لوحظ مرة أخرى زيادة مؤقتة في حساسية مركز الجهاز التنفسي ، والتي يتم التخلص منها مع اكتمال عمليات البلوغ.

التغييرات المرتبطة بالعمر في بنية ووظيفة الجهاز التنفسي. مع تقدم العمر ، تزداد جميع المكونات التشريحية للجهاز التنفسي في الحجم ، مما يحدد إلى حد كبير اتجاه التغيرات الوظيفية المرتبطة بالعمر. تزداد الخصائص المطلقة لللمعات التشريحية للقصبة الهوائية والشعب الهوائية والقصيبات والحويصلات الهوائية وسعة الرئة الكلية ومكوناتها تقريبًا بما يتناسب مع الزيادة في مساحة سطح الجسم. في الوقت نفسه ، تتطلب الكثافة العالية لعمليات التمثيل الغذائي ، بما في ذلك الأكسدة ، في سن مبكرة زيادة إمدادات الأكسجين ، وبالتالي ، فإن المؤشرات النسبية للجهاز التنفسي تعكس ضغطًا أكبر بكثير لدى الأطفال الصغار - حتى حوالي 10-11 سنوات. ومع ذلك ، على الرغم من الاقتصاد والكفاءة المنخفضة بشكل واضح ، فإن الجهاز التنفسي لدى الأطفال يعمل بشكل موثوق به كما هو الحال في البالغين. يفضل هذا ، على وجه الخصوص ، من خلال قدرة الانتشار العالية للرئتين ، أي نفاذية أفضل للحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية لجزيئات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون.

نقل الغازات عن طريق الدم

يجب توصيل الأكسجين الذي يدخل الجسم عبر الرئتين إلى مستهلكيها - جميع خلايا الجسم ، التي تكون أحيانًا على مسافة عشرات السنتيمترات (وفي بعض الحيوانات الكبيرة - عدة أمتار) من "المصدر". عمليات الانتشار غير قادرة على نقل مادة عبر هذه المسافات بمعدل كافٍ لاحتياجات التمثيل الغذائي الخلوي. الطريقة الأكثر منطقية لنقل السوائل والغازات هي استخدام خطوط الأنابيب. يمتلك الإنسان في نشاطه الاقتصادي خطوط أنابيب طويلة وواسعة الاستخدام حيثما كانت هناك حاجة إلى حركة مستمرة لكميات كبيرة من الماء والنفط والغاز الطبيعي والعديد من المواد الأخرى. من أجل مقاومة قوة الجاذبية ، وكذلك التغلب على قوة الاحتكاك في الأنابيب التي يتدفق من خلالها السائل ، اخترع الإنسان المضخة. ولكي يتدفق السائل فقط في الاتجاه الصحيح ، دون الرجوع إلى الوراء في الوقت الذي ينخفض فيه الضغط في خط الأنابيب ، تم اختراع الصمامات - أجهزة تشبه الأبواب التي تفتح في اتجاه واحد فقط.

يتم ترتيب نظام النقل الرئيسي لجسم الإنسان - الدورة الدموية - بنفس الطريقة تمامًا. يتكون من أوعية الأنابيب ومضخة القلب والعديد من الصمامات التي تضمن حركة الدم أحادية الاتجاه عبر القلب وتمنع ارتجاع الدم في الأوردة. تتفرع إلى أنابيب صغيرة - شعيرات دموية ، تصل الأوعية الدموية إلى كل خلية تقريبًا ، وتزودها بالمغذيات والأكسجين وتزيل نفاياتها التي تحتاجها الخلايا الأخرى أو التي يحتاج الجسم للتخلص منها. نظام الدورة الدموية في الثدييات والبشر عبارة عن شبكة مغلقة من الأوعية التي يمر من خلالها تدفق دم واحد ، يتم توفيره من خلال الانقباض الدوري لعضلة القلب. نظرًا لأن مهمة توفير الأكسجين للخلايا هي الأولى في سلسلة من المهام الحيوية ، فقد تم تكييف نظام الدورة الدموية للحيوانات العليا والبشر خصيصًا لتبادل الغازات الأكثر كفاءة في الهواء. يتم ضمان ذلك من خلال تقسيم خط الأنابيب الوعائي المغلق إلى دائرتين منفصلتين - صغيرة وكبيرة ، توفر الأولى تبادل الغازات بين الدم والبيئة ، والثانية - بين الدم وخلايا الجسم.

دوائر الدورة الدموية الصغيرة والكبيرة (الشكل 24). الشرايين هي تلك الأوعية التي تنقل الدم من القلب إلى الأعضاء والأنسجة. لديهم جدار قوي وسميك إلى حد ما ، والذي يجب أن يتحمل الضغوط العالية الناتجة عن عمل القلب. بالتدريج تتفرع إلى أوعية أصغر وأصغر - الشرايين والشعيرات الدموية - تجلب الشرايين الدم إلى جميع الأنسجة. تسمى الأوعية التي تحمل الدم من الأنسجة الأوردة. تتشكل كأوعية أصغر - الشعيرات الدموية والأوردة - تندمج وتكبر. لا تختلف الأوردة في قوة جدرانها وتنهار بسهولة إذا لم يكن بها دم ، حيث لا يتعين عليها مواجهة ارتفاع ضغط الدم. لمنع تدفق الدم في الاتجاه المعاكس ، توجد صمامات خاصة في الأوردة تحبس الدم إذا أجبره شيء ما على التحرك في الاتجاه المعاكس. بفضل هذا التصميم ، تعمل الأوردة التي تتدفق عبر العضلات الهيكلية كمضخات إضافية: من خلال الانقباض ، تدفع العضلات الدم خارج الأوردة ، وأثناء الاسترخاء ، تسمح بدخول جزء جديد من الدم إلى الأوردة. نظرًا لأن حركة الدم فيها يمكن أن تكون في اتجاه واحد فقط - إلى القلب - فإن مثل هذه "مضخة العضلات" تساهم بشكل كبير في الدورة الدموية أثناء الحمل العضلي.

تبدأ الدورة الدموية الدقيقة من البطين الأيمن الذي يخرج منه الشريان الرئوي. على الفور تقريبًا ، يتم تقسيمها إلى تيارين - إلى الرئتين اليمنى واليسرى. بعد الوصول إلى الرئتين ، تنقسم الشرايين الرئوية إلى العديد من الشعيرات الدموية ، والتي يغسل أرفعها الحويصلات الرئوية الفردية (الحويصلات الهوائية). هنا يحدث تبادل الغازات بين الدم والهواء في الحويصلات الهوائية. لتسهيل تبادل الغازات ، تتكون الشعيرات الدموية الرئوية من طبقة واحدة فقط من الخلايا.

أرز. 24. مخطط الإعارة

على عكس جميع الشرايين الأخرى في الجسم ، تحمل الشرايين الرئوية دمًا فقيرًا بالأكسجين وغنيًا بثاني أكسيد الكربون. يسمى هذا الدم بالدم "الوريدي" لأنه يتدفق في الأوردة في جميع أنحاء الجسم (باستثناء الأوردة الرئوية). لقد مر هذا الدم بالفعل عبر أوعية الدورة الدموية ، وتخلّى عن الأكسجين الموجود فيه وجمع ثاني أكسيد الكربون ، والذي يجب التخلص منه في الرئتين.

من ناحية أخرى ، تحمل الأوردة الخارجة من الرئتين دمًا "شريانيًا" ، أي دم مؤكسج وخالي من ثاني أكسيد الكربون عمليًا. وبالتالي ، فإن الدورة الرئوية تختلف اختلافًا جوهريًا عن الدائرة الكبيرة في اتجاه حركة الدم المؤكسج.

تحمل الأوردة الرئوية الدم الغني بالأكسجين إلى الأذين الأيسر. بمجرد امتلائه بالدم ، يتقلص الأذين ، ويدفع هذا الجزء من الدم إلى البطين الأيسر. من هناك يبدأ الدوران الجهازي.

يخرج الشريان الأورطي من البطين الأيسر ، وهو أكبر وعاء دموي في الجسم. إنه أنبوب قصير إلى حد ما ، لكنه قوي جدًا ، قادر على تحمل انخفاضات الضغط الكبيرة جدًا التي تحدث أثناء الانقباضات الدورية للقلب. حتى في الصدر ، ينقسم الشريان الأورطي إلى عدة شرايين رئيسية ، بعضها يحمل الدم الشرياني الغني بالأكسجين إلى الرأس وأعضاء الجسم العلوية ، والبعض الآخر إلى أعضاء الجسم السفلية. يتم فصل جميع الأوعية الصغيرة الجديدة بالتتابع عن الأوعية الرئيسية الكبيرة ، وتحمل الدم إلى أجزاء فردية من الجسم. وهكذا ، يتلقى كل من الدماغ والأعضاء الحيوية الأخرى دائمًا دمًا جديدًا مؤكسجًا.

الاستثناء الوحيد لهذه القاعدة هو الكبد ، حيث يختلط الدم الشرياني مع الوريدي. ومع ذلك ، فإن هذا له معنى فسيولوجي عميق. من ناحية أخرى ، يتلقى الكبد دمًا شريانيًا جديدًا عبر الشريان الكبدي ، أي يتم إمداد خلاياها بالكامل بالكمية المطلوبة من الأكسجين. من ناحية أخرى ، يدخل ما يسمى بالوريد البابي إلى الكبد ، والذي يحمل معه العناصر الغذائية التي تمتصها الأمعاء. يمر كل الدم المتدفق من الأمعاء عبر الكبد - العضو الرئيسي للدفاع ضد جميع أنواع السموم والمواد الخطرة التي يمكن امتصاصها في الجهاز الهضمي. تعمل أنظمة الأكسدة القوية في الكبد على "حرق" جميع الجزيئات المشبوهة وتحويلها إلى منتجات أيضية غير ضارة.

من جميع الأعضاء ، يتم جمع الدم في الأوردة ، والتي تندمج وتشكل أوعية موحدة كبيرة بشكل متزايد. الوريد الأجوف السفلي ، الذي يجمع الدم من الجزء السفلي من الجسم ، والوريد الأجوف العلوي ، الذي يتدفق فيه الدم من الجزء العلوي من الجسم ، يتدفق إلى الأذين الأيمن ، ومن هناك يتم دفعه إلى البطين الأيمن. من هذه اللحظة ، يدخل الدم مرة أخرى الدورة الرئوية.

الجهاز اللمفاوي. نظام النقل الثاني للجسم هو شبكة الأوعية اللمفاوية. اللمف عمليًا لا يشارك في نقل الأكسجين ، ولكنه ذو أهمية كبيرة لتوزيع العناصر الغذائية في جميع أنحاء الجسم (وخاصة الدهون) ، وكذلك لحماية الجسم من تغلغل الأجسام الغريبة والكائنات الحية الدقيقة الخطرة. تتشابه الأوعية اللمفاوية في تركيبها مع الأوردة ، ولديها أيضًا صمامات بداخلها توفر تدفقًا أحادي الاتجاه للسوائل ، ولكن بالإضافة إلى ذلك ، فإن جدران الأوعية اللمفاوية قادرة على الانكماش الذاتي ("القلوب اللمفاوية"). نظرًا لعدم وجود مضخة مركزية ، يسمح الجهاز اللمفاوي للسائل بالتحرك عبر هذه القلوب اللمفاوية وتقلصات العضلات الهيكلية. على طريق الأوعية اللمفاوية ، وخاصة في أماكن التقاءها ، تتشكل الغدد الليمفاوية ، والتي تؤدي بشكل أساسي وظائف الحماية (المناعية). يعمل الضغط السلبي الناتج في التجويف الصدري أثناء الاستنشاق أيضًا كقوة لدفع الليمفاوية نحو الصدر ، حيث تصب القنوات اللمفاوية في الأوردة. وبالتالي ، يتم دمج الجهاز اللمفاوي مع الدورة الدموية في شبكة نقل واحدة في الجسم.

القلب وميزاته العمرية. المضخة الرئيسية لجهاز الدورة الدموية - القلب - عبارة عن كيس عضلي مقسم إلى 4 غرف: أذينان وبطينان (الشكل 25). الأذين الأيسر متصل بالبطين الأيسر بفتحة يوجد فيها الصمام التاجي. الأذين الأيمن متصل بالبطين الأيمن من خلال فتحة تغلق الصمام ثلاثي الشرف. لا يرتبط نصفي القلب الأيمن والأيسر ببعضهما البعض ، لذلك يكون النصف الأيمن من القلب دائمًا "وريديًا" ، أي. الدم فقير الأكسجين ، وفي اليسار - "الشرايين" ، مشبعة بالأكسجين. يتم إغلاق الخروج من البطين الأيمن (الشريان الرئوي) والبطين الأيسر (الشريان الأورطي) بواسطة صمامات نصف قمرية مماثلة في التصميم. أنها تمنع الدم من هذه الأوعية الكبيرة الخارجة من العودة إلى القلب أثناء الاسترخاء.

يبدأ تكوين نظام القلب والأوعية الدموية في الجنين مبكرًا جدًا - بالفعل في الأسبوع الثالث بعد الحمل ، تظهر مجموعة من الخلايا ذات النشاط الانقباضي الدوري ، والتي تتشكل منها فيما بعد عضلة القلب. ومع ذلك ، حتى وقت الولادة ، يتم الحفاظ على بعض سمات الدورة الدموية الجنينية (الشكل 26). بما أن مصدر الأكسجين والمغذيات في الفترة الجنينية ليس الرئتين والجهاز الهضمي ، بل المشيمة ، التي ترتبط بالجنين عبر الحبل السري ، لا يلزم تقسيم القلب بشكل صارم إلى نصفين مستقلين. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تدفق الدم الرئوي ليس له معنى وظيفي بعد ، ولا ينبغي تضمين هذا الموقع في الدورة الدموية الرئيسية. لذلك ، يحتوي الجنين على فتحة بيضاوية تربط كلا الأذينين ، بالإضافة إلى قناة شريانية خاصة تربط الشريان الأورطي والشريان الرئوي. بعد الولادة بفترة وجيزة ، تغلق قنوات التحويل هذه وتبدأ دائرتا الدورة الدموية في العمل كما هو الحال عند البالغين.

أرز. 25. بنية القلب

ثقب بيضاوي

أرز. 26. أ- قلب الجنين. ب- قلب الطفل بعد الولادة. تظهر الأسهم اتجاه تدفق الدم

على الرغم من أن الكتلة الأساسية لجدران القلب هي الطبقة العضلية (عضلة القلب) ، إلا أن هناك عدة طبقات إضافية من الأنسجة تحمي القلب من التأثيرات الخارجية وتقوي جدرانه ، والتي تتعرض لضغط هائل أثناء العمل. تسمى هذه الطبقات الواقية التأمور. يُبطن السطح الداخلي لتجويف القلب بشغاف ، حيث تجعل خصائصه من الممكن عدم الإضرار بخلايا الدم أثناء الانقباضات. يقع القلب على الجانب الأيسر من الصدر (بالرغم من وجود موقع مختلف في بعض الحالات) "أعلى" لأسفل.

تبلغ كتلة القلب عند الشخص البالغ 0.5٪ من وزن الجسم ، أي 250-300 جرام عند الرجال وحوالي 200 جرام عند النساء. في الأطفال ، يكون الحجم النسبي للقلب أكبر قليلاً - حوالي 0.7٪ من وزن الجسم. ينمو القلب ككل بما يتناسب مع الزيادة في حجم الجسم. للأشهر الثمانية الأولى. بعد الولادة يتضاعف وزن القلب بمقدار 3 سنوات - ثلاث مرات ، 5 سنوات - 4 مرات ، وبعمر 16 - 11 مرة مقارنة بوزن قلب المولود. عادة ما يكون لدى الأولاد قلب أكبر قليلاً من البنات ؛ فقط خلال فترة البلوغ يكون لدى الفتيات اللواتي يبدأن في النضوج في وقت مبكر قلب أكبر.

عضلة القلب الأذينية أرق بكثير من عضلة القلب البطيني. هذا أمر مفهوم: يتمثل عمل الأذينين في ضخ جزء من الدم عبر الصمامات إلى البطين المجاور ، بينما يحتاج البطينان إلى تسريع الدم حتى يصل إلى أبعد أجزاء الشبكة الشعرية من القلب. وللسبب نفسه ، فإن عضلة القلب البطيني الأيسر أكثر سمكًا بمقدار 2.5 مرة من عضلة القلب البطيني الأيمن: يتطلب دفع الدم عبر الدائرة الصغيرة للدورة الدموية مجهودًا أقل بكثير مما يتطلبه على طول الدائرة الكبيرة.

تتكون عضلة القلب من ألياف مشابهة لتلك الموجودة في العضلات الهيكلية. ومع ذلك ، إلى جانب الهياكل ذات النشاط الانقباضي ، توجد أيضًا بنية أخرى - موصلة - في القلب ، مما يضمن التوصيل السريع للإثارة لجميع أجزاء عضلة القلب وتقلصها الدوري المتزامن. كل جزء من القلب قادر ، من حيث المبدأ ، على النشاط الانقباضي الدوري المستقل (العفوي) ، ولكن عادةً ما يتحكم جزء معين من الخلايا ، يسمى منظم ضربات القلب ، ويقع في الجزء العلوي من الأذين الأيمن (العقدة الجيبية) ، معدل ضربات القلب. ينتشر الدافع الذي يتم إنشاؤه تلقائيًا هنا بتردد حوالي مرة واحدة في الثانية (عند البالغين ؛ في الأطفال - في كثير من الأحيان) على طول نظام التوصيل للقلب ، والذي يتضمن العقدة الأذينية البطينية ، وحزمة His ، التي تنقسم إلى الساقين اليمنى واليسرى ، متفرعة في كتلة عضلة القلب البطينية (الشكل 27). تحدث معظم اضطرابات ضربات القلب نتيجة لبعض الآفات في ألياف نظام التوصيل. تكون النوبة القلبية (نخر جزء من الألياف العضلية) في عضلة القلب أكثر خطورة عندما تتأثر ساقي الحزمة الخاصة به في وقت واحد.

أرز. 27. تمثيل تخطيطي للموصل

أنظمة القلب 1 - العقدة الجيبية. 2 - العقدة الأذينية البطينية. 3 - حزمة جيس ؛ 4 و 5 - الأرجل اليمنى واليسرى لحزمة Giss ؛ 6- نهاية نظام التوصيل

الدورة القلبية. ينتقل الإثارة ، التي تحدث تلقائيًا في العقدة الجيبية ، إلى الألياف الأذينية المقلصة ، وتنقبض عضلات الأذين. تسمى هذه المرحلة من الدورة القلبية بالانقباض الأذيني. يستمر حوالي 0.1 ثانية. خلال هذا الوقت ، ينتقل جزء من الدم المتراكم في الأذينين إلى البطينين. مباشرة بعد ذلك ، يحدث الانقباض البطيني ، والذي يستمر 0.3 ثانية. في عملية تقلص عضلات البطينين ، يُخرج الدم منها تحت ضغط كبير ، ويُرسل إلى الشريان الأبهر والشرايين الرئوية. ثم تأتي فترة استرخاء (انبساط) تستمر 0.4 ث. في هذا الوقت ، يدخل الدم المتدفق عبر الأوردة إلى تجويف الأذين المريح.

يصاحب العمل الميكانيكي الكبير للقلب تأثيرات ميكانيكية وصوتية. لذلك ، إذا وضعت راحة يدك على الجانب الأيسر من صدرك ، يمكنك أن تشعر بالدقات الدورية التي يصنعها القلب مع كل انقباضة. يمكن أيضًا الشعور بالنبض (اهتزازات متموجة منتظمة لجدران الأوعية الكبيرة ذات تردد مساوٍ لتواتر تقلصات القلب) على الشريان السباتي والشريان الكعبري للذراع وفي نقاط أخرى. إذا قمت بوضع أذنك أو أنبوب استماع خاص (سماعة الطبيب) على صدرك أو ظهرك ، يمكنك سماع أصوات القلب التي تحدث في مراحل متتالية من انقباضها ولها سماتها المميزة. تختلف أصوات القلب عند الأطفال عن البالغين ، وهو أمر معروف جيدًا لأطباء الأطفال. يعد الاستماع إلى القلب وسبر النبض من أقدم طرق التشخيص ، وبمساعدة الأطباء ، في العصور الوسطى ، حددوا حالة المريض ، واعتمادًا على الأعراض الملحوظة ، العلاج الموصوف. في الطب التبتي ، لا تزال المراقبة المستمرة للنبض على المدى الطويل (عشرات الدقائق) هي تقنية التشخيص الرئيسية. في الطب الحديث ، طرق تخطيط صدى القلب (تسجيل الموجات فوق الصوتية المنعكسة من أنسجة القلب العامل) ، تخطيط الصوت (تسجيل الموجات الصوتية التي يولدها القلب أثناء الانقباضات) ، وكذلك التحليل الطيفي لمعدل ضربات القلب (طريقة خاصة المعالجة الرياضية لمخطط القلب) على نطاق واسع. تُستخدم دراسة تقلب معدل ضربات القلب عند الأطفال ، على وجه الخصوص ، لتقييم قدراتهم على التكيف أثناء التدريب والنشاط البدني.

أرز. 28. تخطيط القلب الطبيعي للإنسان يتم الحصول عليه عن طريق الاشتقاق ثنائي القطب من سطح الجسم في اتجاه المحور الطويل للقلب

مخطط كهربية القلب (الشكل 28). بما أن القلب عضلة ، فإن عمله يؤدي إلى ظهور إمكانات كهربائية بيولوجية ، تصاحب دائمًا تقلص العضلات من أي نوع. تتسبب هذه الانقباضات القوية بما فيه الكفاية في تيارات قوية من النبضات الكهربائية في جميع أنحاء الجسم. الجهد خلال هذه التخفيضات هو حوالي ألف فولت ، أي قيمة كافية تمامًا للتسجيل باستخدام مقياس جهد خاص. الجهاز المصمم لتسجيل النشاط الكهربائي للقلب يسمى مخطط كهربية القلب ، والمنحنى الذي يسجله يسمى مخطط كهربية القلب (ECG). من الممكن إزالة احتمالية تسجيل مخطط كهربية القلب باستخدام أقطاب موصلة (ألواح معدنية) من أجزاء مختلفة من الجسم. في الممارسة الطبية ، غالبًا ما تستخدم خيوط تخطيط القلب من يدين أو من ذراع واحدة وساق واحدة (بشكل متماثل أو غير متماثل) ، بالإضافة إلى عدد من الخيوط من سطح الصدر. بغض النظر عن موقع الرصاص ، فإن مخطط كهربية القلب لديه دائمًا نفس الأسنان ، بالتناوب في نفس التسلسل. تؤثر مؤشرات ECG فقط على ارتفاع (اتساع) هذه الأسنان.

عادةً ما يتم الإشارة إلى أسنان تخطيط القلب بالأحرف اللاتينية P و Q و R و S و T. يحمل كل من الأسنان معلومات حول العمليات الكهربائية ، وبالتالي عمليات التمثيل الغذائي في أجزاء مختلفة من عضلة القلب ، في مراحل مختلفة من الدورة القلبية. على وجه الخصوص ، تعكس الموجة P الانقباض الأذيني ، ويميز مجمع QRS الانقباض البطيني ، وتشير الموجة T إلى مسار عمليات الاسترداد في عضلة القلب أثناء الانبساط.

يمكن تسجيل مخطط كهربية القلب حتى عند الأجنة ، حيث تنتشر النبضات الكهربائية لقلب الجنين بسهولة عبر الأنسجة الموصلة للجنين وجسم الأم. لا توجد فروق جوهرية في رسم القلب الكهربائي للأطفال: نفس الأسنان ، نفس التسلسل ، نفس المعنى الفسيولوجي. الاختلافات في خصائص اتساع الأسنان وبعض العلاقات بين أطوار القلب وتعكس بشكل أساسي الزيادة المرتبطة بالعمر في حجم القلب والزيادة مع تقدم العمر لدور الانقسام السمبتاوي في الجهاز اللاإرادي الجهاز العصبي في السيطرة على النشاط الانقباضي لعضلة القلب.

معدل تدفق الدم. مع كل انقباض ، يطرد البطينان كل الدم الموجود فيهما. يُطلق على هذا الحجم من السائل الذي يدفعه القلب إلى الخارج أثناء الانقباض حجم السكتة الدماغية أو حجم السكتة الدماغية (الانقباضي). يزداد هذا المؤشر مع تقدم العمر بما يتناسب مع زيادة حجم القلب. الأطفال بعمر عام واحد لديهم قلب يخرج أكثر بقليل من 10 مل من الدم في انقباض واحد ؛ في الأطفال من سن 5 إلى 16 عامًا ، تزداد هذه القيمة من 25 إلى 62 مل. يُظهر ناتج قيم طرد الصدمة ومعدل النبض كمية الدم التي تمر عبر القلب في دقيقة واحدة ، ويسمى حجم الدم الدقيق (MVV). في الأطفال بعمر عام واحد ، تبلغ IOC 1.2 لتر / دقيقة ، حسب سن المدرسة تزداد إلى 2.6 لتر / دقيقة ، وفي الأولاد والبالغين تصل إلى 4 لتر / دقيقة أو أكثر.

مع مجموعة متنوعة من الأحمال ، عندما تزداد الحاجة إلى الأكسجين والمغذيات ، يمكن أن تزداد IOC بشكل كبير ، وفي الأطفال الصغار بشكل أساسي بسبب زيادة معدل ضربات القلب ، وفي المراهقين والبالغين أيضًا بسبب زيادة ناتج الصدمة ، والتي يمكن أن تزيد مع ممارسة الرياضة .2 مرات. في الأشخاص المدربين ، يكون القلب عادةً كبيرًا ، غالبًا - تضخم غير كافٍ في البطين الأيسر (ما يسمى "القلب الرياضي") ، ويمكن أن يكون ناتج السكتة الدماغية عند هؤلاء الرياضيين في حالة الراحة 2.5-3 مرات أعلى من مؤشرات غير المدرب شخص. كما أن قيمة IOC في الرياضيين أعلى من 2.5 إلى 3 مرات ، خاصة في ظل الأحمال التي تتطلب أقصى توتر لأنظمة الأكسدة في العضلات ، وبالتالي ، أنظمة النقل في الجسم. في الوقت نفسه ، يؤدي النشاط البدني لدى الأشخاص المدربين إلى زيادة أقل في معدل ضربات القلب مقارنة بالأشخاص غير المدربين. يتم استخدام هذا الظرف لتقييم مستوى اللياقة البدنية و "الأداء البدني بمعدل نبضات يبلغ 170 نبضة / دقيقة".

قد يكون معدل تدفق الدم الحجمي (أي كمية الدم التي تمر عبر القلب في الدقيقة) قليل الصلة بالمعدل الخطي لحركة الدم والخلايا المكونة له عبر الأوعية. الحقيقة هي أن السرعة الخطية لا تعتمد فقط على حجم السائل المنقول ، ولكن أيضًا على تجويف الأنبوب الذي يتدفق من خلاله هذا السائل (الشكل 29). كلما ابتعد عن القلب ، يزداد التجويف الكلي لأوعية الشرايين والشرايين والشعيرات الدموية أكثر فأكثر ، لأنه مع كل تفرع متتالي يزداد القطر الإجمالي للأوعية. لذلك ، تُلاحظ أكبر سرعة خطية لحركة الدم في الأوعية الدموية السميكة - الشريان الأورطي. هنا يتدفق الدم بسرعة 0.5 م / ث. عند الوصول إلى الشعيرات الدموية ، التي يبلغ إجمالي التجويف منها حوالي 1000 مرة أكبر من مساحة المقطع العرضي للشريان الأورطي ، يتدفق الدم بالفعل بسرعة ضئيلة - فقط 0.5 مم / ثانية. يوفر هذا التدفق البطيء للدم عبر الشعيرات الدموية الموجودة في عمق الأنسجة وقتًا كافيًا للتبادل الكامل للغازات والمواد الأخرى بين الدم والأنسجة المحيطة. معدل تدفق الدم ، كقاعدة عامة ، مناسب لشدة عمليات التمثيل الغذائي. يتم توفير ذلك من خلال آليات التماثل الساكن لتنظيم تدفق الدم. لذلك ، في حالة الإمداد المفرط بأنسجة المجموعة

مفهوم نظام الأكسجين في الجسم. يسافر الأكسجين شوطًا طويلاً في الجسم (الشكل 18). الدخول في شكل جزيئات غازية ، فهو موجود بالفعل في الرئتين يشارك في عدد من التفاعلات الكيميائية التي تضمن نقله إلى خلايا الجسم. هناك ، عند الدخول إلى الميتوكوندريا ، يؤكسد الأكسجين مجموعة متنوعة من المركبات العضوية ، ويحولها في النهاية إلى ماء وثاني أكسيد الكربون. في هذا الشكل ، يتم إزالة الأكسجين من الجسم.

ما الذي يجعل الأكسجين من الغلاف الجوي يخترق الرئتين ، ثم إلى الدم ، ومن هناك إلى الأنسجة والخلايا ، حيث يدخل بالفعل في التفاعلات الكيميائية الحيوية؟ من الواضح أن هناك قوة معينة تحدد بالضبط اتجاه حركة جزيئات هذا الغاز. هذه القوة هي تدرج تركيز. محتوى الأكسجين في الهواء الجوي أعلى بكثير منه في هواء الفضاء داخل الرئة (السنخ). محتوى الأكسجين في الحويصلات الهوائية - الحويصلات الرئوية التي يتبادل فيها الغازات بين الهواء والدم - أعلى بكثير منه في الدم الوريدي. تحتوي الأنسجة على أكسجين أقل بكثير من الدم الشرياني ، وتحتوي الميتوكوندريا على كميات ضئيلة من الأكسجين ، لأن جزيئات هذا الغاز التي تدخلها تدخل فورًا في دورة من التفاعلات المؤكسدة ويتم تحويلها إلى مركبات كيميائية. هذا الشلال من التركيزات المتناقصة تدريجيًا ، والذي يعكس تدرجات القوة ، ونتيجة لذلك يخترق الأكسجين من الغلاف الجوي إلى خلايا الجسم ، يُطلق عليه عادةً نظام الأكسجين في الجسم (الشكل 19). بدلاً من ذلك ، يتميز نظام الأكسجين بالمعلمات الكمية للتتالي الموصوف. تميز الخطوة العليا من السلسلة محتوى الأكسجين في الهواء الجوي ، والذي يخترق الرئتين أثناء الاستنشاق. الخطوة الثانية هي محتوى O2 في الهواء السنخي. الخطوة الثالثة هي محتوى O 2 في الدم الشرياني المخصب بالأكسجين. وأخيرًا ، الخطوة الرابعة هي شد الأكسجين في الدم الوريدي ، والذي يتبرع بالأكسجين الموجود فيه إلى الأنسجة. تشكل هذه الخطوات الأربع ثلاث "رحلات جوية" تعكس العمليات الحقيقية لتبادل الغازات في الجسم. يتوافق "الامتداد" بين الخطوتين الأولى والثانية مع تبادل الغازات الرئوية ، بين الخطوتين الثانية والثالثة - لنقل الأكسجين عن طريق الدم ، وبين الخطوتين الثالثة والرابعة - تبادل غاز الأنسجة. كلما زاد ارتفاع الخطوة ، زاد فرق التركيز ، زاد التدرج الذي يتم فيه نقل الأكسجين في هذه المرحلة. مع تقدم العمر ، يزداد ارتفاع "الامتداد" الأول ، أي انحدار تبادل الغازات الرئوية ؛ الثانية "الامتداد" ، أي انحدار نقل 02 دم ، في حين أن ارتفاع "الامتداد" الثالث ، الذي يعكس التدرج في تبادل غازات الأنسجة ، يتناقص. إن الانخفاض المرتبط بالعمر في شدة أكسدة الأنسجة هو نتيجة مباشرة للانخفاض مع تقدم العمر في كثافة استقلاب الطاقة.

أرز. 19. انتقال الأكسجين لدى البشر (الاتجاه موضّح بالسهام)

أرز. 20. سلسلة من توترات الأكسجين في الهواء المستنشق (I) ، في الحويصلات الهوائية (A) ، والشرايين (أ) والأوردة (K) في صبي يبلغ من العمر 5 سنوات ، ومراهق يبلغ من العمر 15 عامًا وشخص بالغ 30 سنة

ما هو غاز الكربون؟

تطورت الحياة على الأرض لمليارات السنين بتركيز عالٍ من ثاني أكسيد الكربون. وأصبح ثاني أكسيد الكربون مكونًا ضروريًا لعملية التمثيل الغذائي. تحتاج خلايا الحيوانات والبشر إلى حوالي 7 في المائة من ثاني أكسيد الكربون. والأكسجين 2 في المائة فقط. تم تحديد هذه الحقيقة من قبل علماء الأجنة. تكون البويضة المخصبة في الأيام الأولى في بيئة خالية من الأكسجين تقريبًا - والأكسجين ببساطة مدمر لها. وفقط من خلال زرع وتشكيل الدورة الدموية في المشيمة ، يبدأ تنفيذ الطريقة الهوائية لإنتاج الطاقة تدريجياً.

يحتوي دم الجنين على القليل من الأكسجين والكثير من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بدم البالغ.

يقول أحد القوانين الأساسية في علم الأحياء أن كل كائن حي في تطوره الفردي يكرر المسار التطوري الكامل لنوعه ، بدءًا من مخلوق وحيد الخلية وينتهي بشخص متطور للغاية. في الواقع ، نعلم جميعًا أننا في الرحم كنا في البداية مخلوقًا بسيطًا وحيد الخلية ، ثم إسفنجة متعددة الخلايا ، ثم بدا الجنين مثل سمكة ، ثم نيوت ، وكلب ، وقرد ، وأخيراً رجل.

لا يخضع التطور للفاكهة نفسها فحسب ، بل يخضع أيضًا لبيئتها الغازية. يحتوي دم الجنين على أكسجين أقل بأربع مرات ، وثاني أكسيد كربون أقل بمرتين من دم الشخص البالغ. إذا بدأ دم الجنين في التشبع بالأكسجين ، فإنه يموت على الفور.

فائض الأكسجين ضار لجميع الكائنات الحية ، لأن الأكسجين عامل مؤكسد قوي يمكنه ، في ظل ظروف معينة ، تدمير أغشية الخلايا.

في الأطفال حديثي الولادة ، بعد حركات الجهاز التنفسي الأولى ، تم العثور أيضًا على نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون عند أخذ الدم من الشريان السري. هل يعني هذا أن جسد الأم يسعى لخلق بيئة للتطور الطبيعي للجنين الذي كان على الكوكب منذ مليارات السنين؟

ونأخذ حقيقة أخرى: سكان المرتفعات لا يعانون تقريبًا من أمراض مثل الربو وارتفاع ضغط الدم أو الذبحة الصدرية ، وهي أمراض شائعة بين سكان المدينة.

هل لأنه على ارتفاع ثلاثة إلى أربعة آلاف متر يكون محتوى الأكسجين في الهواء أقل بكثير؟ مع زيادة الارتفاع ، تنخفض كثافة الهواء ، وتقل كمية الأكسجين في حجم الاستنشاق وفقًا لذلك ، ولكن من المفارقات أن هذا له تأثير إيجابي على صحة الإنسان.

اللافت للنظر هو حقيقة أن التمارين التي تسبب نقص الأكسجة في السهول تبين أنها أكثر فائدة للصحة من مجرد البقاء في الجبال ، حتى بالنسبة لشخص يمكنه تحمل المناخ الجبلي بسهولة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن استنشاق الهواء الجبلي الرقيق ، يتنفس الشخص أعمق من المعتاد من أجل الحصول على المزيد من الأكسجين. تؤدي الأنفاس العميقة تلقائيًا إلى زفير أعمق ، وبما أننا نفقد ثاني أكسيد الكربون باستمرار مع الزفير ، فإن التنفس العميق يؤدي إلى فقدان الكثير منه ، مما قد يؤثر سلبًا على الصحة.

دعونا نلاحظ بالمرور أن داء الجبال لا يرتبط فقط بنقص الأكسجين ، ولكن أيضًا بالفقدان المفرط لثاني أكسيد الكربون أثناء التنفس العميق.

يتم تحديد فوائد التمارين الهوائية الدورية مثل الجري والسباحة والتجديف وركوب الدراجات والتزلج وما إلى ذلك إلى حد كبير من خلال حقيقة أن الجسم يخلق حالة من نقص الأكسجة المعتدل ، عندما يتجاوز طلب الجسم للأكسجين قدرة الجهاز التنفسي على تلبية هذه الحاجة ، وفرط ثنائي أكسيد الكربون ، عندما ينتج الجسم المزيد من ثاني أكسيد الكربون أكثر مما يستطيع الجسم إفرازه عبر الرئتين.

تتلخص نظرية الحياة في:

ثاني أكسيد الكربون هو أساس التغذية لجميع أشكال الحياة على الأرض ؛ إذا اختفى من الهواء ، ستهلك كل الكائنات الحية.
ثاني أكسيد الكربون هو المنظم الرئيسي لجميع وظائف الجسم ، والوسط الرئيسي في الجسم ، وفيتامين جميع الفيتامينات. ينظم نشاط جميع الفيتامينات والإنزيمات. إذا لم يكن ذلك كافيًا ، فإن جميع الفيتامينات والإنزيمات تعمل بشكل سيئ ، معيب ، وغير طبيعي. ونتيجة لذلك ، يتم اضطراب عملية التمثيل الغذائي ، مما يؤدي إلى الإصابة بالحساسية والسرطان وترسب الأملاح.

في عملية تبادل الغازات ، يكون للأكسجين وثاني أكسيد الكربون أهمية قصوى.

يدخل الأكسجين الجسم مع الهواء ، عبر الشعب الهوائية ، ثم يدخل الرئتين ، ومن هناك إلى الدم ، ومن الدم إلى الأنسجة. يبدو أن الأكسجين هو نوع من العناصر القيمة ، فهو ، كما كان ، مصدر أي حياة ، وحتى أن البعض يقارنه بمفهوم "برانا" المعروف في اليوجا. لم يعد هناك رأي خاطئ. في الواقع ، الأكسجين عنصر متجدد يعمل على تطهير الخلية من جميع نفاياتها ، وبطريقة ما ، حرقها. يجب تنظيف خلايا النفايات باستمرار ، وإلا يحدث زيادة في التسمم أو الموت. خلايا الدماغ هي الأكثر حساسية للتسمم ؛ تموت بدون أكسجين (في حالة انقطاع النفس) بعد أربع دقائق.
يمر ثاني أكسيد الكربون بهذه السلسلة في الاتجاه المعاكس: يتشكل في الأنسجة ، ثم يدخل مجرى الدم ومن هناك يفرز من الجسم عبر الجهاز التنفسي.

في الشخص السليم ، تكون هاتان العمليتان في حالة توازن ثابت عندما تكون نسبة ثاني أكسيد الكربون إلى الأكسجين 3: 1.

ثاني أكسيد الكربون ، خلافًا للاعتقاد السائد ، يحتاجه الجسم بما لا يقل عن الأكسجين. يؤثر ضغط ثاني أكسيد الكربون على القشرة الدماغية والمراكز التنفسية والحركية ، كما يوفر ثاني أكسيد الكربون نغمة ودرجة معينة من الاستعداد لنشاط أجزاء مختلفة من الجهاز العصبي المركزي ، وهو المسؤول عن نغمة الأوعية الدموية والشعب الهوائية والتمثيل الغذائي وإفراز الهرمونات وتكوين الكهارل في الدم والأنسجة. هذا يعني أنه يؤثر بشكل غير مباشر على نشاط الإنزيمات ومعدل جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية للجسم تقريبًا. من ناحية أخرى ، يعمل الأكسجين كمواد نشطة ، ووظائفه التنظيمية محدودة.

يعتبر ثاني أكسيد الكربون مصدرًا للحياة ومُجدِّدًا لوظائف الجسم ، والأكسجين مصدر طاقة.
في العصور القديمة ، كان الغلاف الجوي لكوكبنا مشبعًا بدرجة عالية بثاني أكسيد الكربون (أكثر من 90٪) ، وكان ولا يزال مادة البناء الطبيعية للخلايا الحية. وكمثال على ذلك ، فإن تفاعل التخليق الحيوي للنبات هو امتصاص ثاني أكسيد الكربون ، واستخدام الكربون وإطلاق الأكسجين ، وفي ذلك الوقت كان هناك نباتات خصبة جدًا على الكوكب.

يشارك ثاني أكسيد الكربون أيضًا في التخليق الحيوي للبروتين الحيواني ، حيث يرى بعض العلماء سببًا محتملاً لوجود حيوانات ونباتات عملاقة منذ عدة ملايين من السنين.

أدى وجود النباتات المورقة تدريجياً إلى تغيير في تكوين الهواء ، وانخفض محتوى ثاني أكسيد الكربون ، لكن ظروف العمل الداخلية للخلايا لا تزال تحدد من خلال المحتوى العالي من ثاني أكسيد الكربون. كانت الحيوانات الأولى التي ظهرت على الأرض وتغذت على النباتات في الغلاف الجوي الذي يحتوي على نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون. لذلك ، فإن خلاياها ، ولاحقًا خلايا الحيوانات الحديثة والبشر ، التي تم إنشاؤها على أساس الذاكرة الوراثية القديمة ، تحتاج إلى بيئة من ثاني أكسيد الكربون داخل نفسها (6-8٪ ثاني أكسيد الكربون و 1-2٪ أكسجين) والدم (7- 7.5٪ ثاني أكسيد الكربون).

استخدمت النباتات تقريبًا كل ثاني أكسيد الكربون من الهواء ومعظمه ، في شكل مركبات الكربون ، جنبًا إلى جنب مع موت النباتات ، سقطت في الأرض ، وتحولت إلى معادن (فحم ، زيت ، خث). في الوقت الحاضر ، يحتوي الغلاف الجوي على حوالي 0.03٪ من ثاني أكسيد الكربون وحوالي 21٪ أكسجين.

من المعروف أن هناك حوالي 21٪ أكسجين في الهواء. في الوقت نفسه ، لن يكون لانخفاضها إلى 15٪ أو زيادتها إلى 80٪ أي تأثير على أجسامنا. من المعروف أن الهواء الخارج من الرئتين يحتوي على 14 إلى 15٪ أكسجين أخرى ، كما يتضح من طريقة التنفس الاصطناعي "الفم للفم" ، والتي قد تكون غير فعالة لولا ذلك. من أصل 21٪ أكسجين ، 6٪ فقط تمتصها أنسجة الجسم. على عكس الأكسجين ، يتفاعل جسمنا على الفور مع تغير في تركيز ثاني أكسيد الكربون في اتجاه أو آخر بنسبة 0.1٪ فقط ويحاول إعادته إلى طبيعته. ومن ثم ، يمكننا أن نستنتج أن ثاني أكسيد الكربون أكثر أهمية بحوالي 60-80 مرة من الأكسجين لجسمنا.

لذلك ، يمكننا القول أنه يمكن تحديد كفاءة التنفس الخارجي من خلال مستوى ثاني أكسيد الكربون في الحويصلات الهوائية.

لكن بالنسبة للحياة الطبيعية ، يجب أن يكون هناك 7-7.5٪ من ثاني أكسيد الكربون في الدم ، و 6.5٪ في الهواء السنخي.

لا يمكن الحصول عليها من الخارج ، لأن الغلاف الجوي لا يحتوي على ثاني أكسيد الكربون تقريبًا. تستقبله الحيوانات والبشر مع الانهيار الكامل للغذاء ، لأن البروتينات والدهون والكربوهيدرات المبنية على أساس الكربون ، عند حرقها بالأكسجين في الأنسجة ، تشكل ثاني أكسيد الكربون الذي لا يقدر بثمن - أساس الحياة. انخفاض ثاني أكسيد الكربون في الجسم إلى أقل من 4٪ هو الموت.

تتمثل مهمة ثاني أكسيد الكربون في إحداث رد فعل تنفسي. عندما يرتفع ضغطها ، ترسل شبكة من النهايات العصبية الدقيقة (المستقبلات) على الفور رسالة إلى بصيلات النخاع الشوكي والدماغ ، ومراكز الجهاز التنفسي ، حيث يتبعها الأمر ببدء العمل التنفسي. وبالتالي ، يمكن اعتبار ثاني أكسيد الكربون هيئة حراسة ، مما يشير إلى وجود خطر. مع فرط التنفس ، يتعرض الكلب مؤقتًا خارج الباب.

ينظم ثاني أكسيد الكربون عملية التمثيل الغذائي ، حيث يعمل كمادة خام ، ويستخدم الأكسجين لحرق المواد العضوية ، أي أنه مشروب طاقة فقط.

يتنوع دور ثاني أكسيد الكربون في حياة الكائن الحي بشكل كبير. فيما يلي بعض خصائصه الرئيسية:

إنه موسع للأوعية الدموية ممتاز.
هو مهدئ (مهدئ) للجهاز العصبي ، وبالتالي فهو مخدر ممتاز ؛
يشارك في تخليق الأحماض الأمينية في الجسم.
يلعب دورًا مهمًا في تنشيط مركز الجهاز التنفسي.

في أغلب الأحيان ، بما أن ثاني أكسيد الكربون أمر حيوي ، مع فقدانه المفرط ، إلى حد ما أو آخر ، يتم تنشيط آليات الدفاع التي تحاول إيقاف إزالته من الجسم. وتشمل هذه:

تشنج الأوعية الدموية والشعب الهوائية وتشنج العضلات الملساء لجميع الأعضاء ؛
- انقباض الأوعية الدموية.
- زيادة إفراز المخاط في الشعب الهوائية والممرات الأنفية وتطور الزوائد الأنفية والأورام الحميدة.
- سماكة الأغشية بسبب ترسب الكوليسترول مما يساهم في تطور تصلب الأنسجة.

كل هذه اللحظات ، جنبًا إلى جنب مع صعوبة إمداد الخلايا بالأكسجين مع انخفاض محتوى ثاني أكسيد الكربون في الدم (تأثير Verigo-Bohr) ، تؤدي إلى تجويع الأكسجين ، مما يؤدي إلى إبطاء تدفق الدم الوريدي (يتبعه استمرار الدوالي. الأوردة).
منذ أكثر من مائة عام ، اكتشف العالم الروسي فيريجو ، ثم عالم الفيزيولوجيا الدنماركي كريستيان بور ، التأثير الذي سمي باسمهما.
يكمن في حقيقة أنه مع نقص ثاني أكسيد الكربون في الدم ، تتعطل جميع العمليات الكيميائية الحيوية في الجسم. هذا يعني أنه كلما تنفس الشخص بشكل أعمق وأعمق ، زادت جوع الأكسجين في الجسم!
كلما زاد ثاني أكسيد الكربون في الجسم (في الدم) ، وصل المزيد من الأكسجين (من خلال الشرايين والشعيرات الدموية) إلى الخلايا وتمتصه.
تؤدي زيادة الأكسجين ونقص ثاني أكسيد الكربون إلى تجويع الأكسجين.
وجد أنه بدون وجود ثاني أكسيد الكربون ، لا يمكن إطلاق الأكسجين من الحالة المرتبطة بالهيموجلوبين (تأثير فيريجو-بور) ، مما يؤدي إلى تجويع الأكسجين في الجسم حتى مع وجود تركيز عالٍ من هذا الغاز في الدم.

كلما كان محتوى ثاني أكسيد الكربون ملحوظًا في الدم الشرياني ، كان من الأسهل إزالة الأكسجين من الهيموجلوبين ونقله إلى الأنسجة والأعضاء ، والعكس صحيح - يساهم نقص ثاني أكسيد الكربون في الدم في تثبيت الأكسجين في كريات الدم الحمراء. يدور الدم في جميع أنحاء الجسم ، لكنه لا ينبعث منه الأكسجين! تنشأ حالة متناقضة: يوجد ما يكفي من الأكسجين في الدم ، وتشير الأعضاء إلى نقصه الشديد. يبدأ الشخص في الاختناق ، ويحاول الشهيق والزفير ، ويحاول التنفس أكثر من مرة ، بل ويطرد ثاني أكسيد الكربون من الدم ، ويثبت الأكسجين في خلايا الدم الحمراء.

من المعروف أنه خلال الأنشطة الرياضية المكثفة ، يزداد محتوى ثاني أكسيد الكربون في دم الرياضي. اتضح أن هذا هو بالضبط ما هو مفيد للرياضة. وليست الرياضة فقط ، بل أي نوع من التمارين ، الجمباز ، العمل البدني ، في حركة كلمة.

تعزز الزيادة في مستويات ثاني أكسيد الكربون توسع الشرايين الصغيرة (التي تحدد نغمةها عدد الشعيرات الدموية العاملة) وزيادة تدفق الدم في المخ. ينشط فرط ثنائي أكسيد الكربون المنتظم إنتاج عوامل نمو الأوعية الدموية ، مما يؤدي إلى تكوين شبكة شعيرية أكثر تشعبًا وتحسين الدورة الدموية للأنسجة في الدماغ.

يمكنك أيضًا تحمض الدم في الشعيرات الدموية بحمض اللاكتيك ، ثم يحدث تأثير النفس الثاني أثناء المجهود البدني المطول. لتسريع ظهور التنفس الثاني ، يُنصح الرياضيون بحبس أنفاسهم قدر الإمكان. رياضي يركض لمسافات طويلة ، لا توجد قوة ، كل شيء يشبه الإنسان العادي. يتوقف الشخص العادي ويقول: "هذا كل شيء ، لا يمكنني تحمله بعد الآن." يحبس الرياضي أنفاسه وتتلقى ريحًا ثانية ويركض لمسافة أبعد.

يتحكم العقل إلى حد ما في التنفس. يمكننا أن نجبر أنفسنا على التنفس أكثر أو أقل ، أو حتى نحبس أنفاسنا. ومع ذلك ، بغض النظر عن المدة التي نحاول فيها حبس النفس ، تأتي لحظة يصبح فيها الأمر مستحيلًا. إشارة الاستنشاق التالي ليست نقص الأكسجين ، وهو ما قد يبدو منطقيًا ، ولكن زيادة في ثاني أكسيد الكربون. ثاني أكسيد الكربون المتراكم في الدم هو المنبه الفسيولوجي للتنفس. بعد اكتشاف دور ثاني أكسيد الكربون ، بدأ يضاف إلى الخلطات الغازية للغواصين من أجل تحفيز عمل المركز التنفسي. يستخدم نفس المبدأ للتخدير.

إن فن التنفس بالكامل هو عدم إخراج ثاني أكسيد الكربون تقريبًا ، وفقدانه بأقل قدر ممكن. أنفاس اليوغيين يلبي هذا المطلب.

وتنفس الأشخاص العاديين هو فرط التنفس المزمن للرئتين ، والإفراط في إزالة ثاني أكسيد الكربون من الجسم ، مما يؤدي إلى ظهور حوالي 150 مرضًا خطيرًا ، وغالبًا ما يشار إليها بأمراض الحضارة.

دور غاز الكربون في تطوير فرط ضغط الدم الشرياني

وفي الوقت نفسه ، من السهل جدًا التحقق من القول بأن السبب الجذري لارتفاع ضغط الدم هو على وجه التحديد التركيز غير الكافي لثاني أكسيد الكربون في الدم. تحتاج فقط إلى معرفة مقدار ثاني أكسيد الكربون الموجود في الدم الشرياني لمرضى ارتفاع ضغط الدم والأشخاص الأصحاء. هذا هو بالضبط ما فعله علماء الفسيولوجيا الروس في أوائل التسعينيات.

الدراسات التي أجريت لتكوين غازات الدم لمجموعات كبيرة من السكان من مختلف الأعمار ، ويمكن العثور على نتائجها في كتاب "الدور الفسيولوجي لثاني أكسيد الكربون والأداء البشري" (NA Agadzhanyan، NP Krasnikov، IN Polunin، 1995 ) جعل من الممكن التوصل إلى استنتاج لا لبس فيه حول سبب التشنج المستمر للأوعية الدقيقة - ارتفاع ضغط الدم في الشرايين. في الغالبية العظمى من كبار السن الذين تم فحصهم أثناء الراحة ، يحتوي الدم الشرياني على 3.6-4.5٪ من ثاني أكسيد الكربون (بمعدل 6-6.5٪).

وبالتالي ، تم الحصول على دليل واقعي على أن السبب الجذري للعديد من الأمراض المزمنة التي تصيب كبار السن هو فقدان قدرة أجسامهم على الحفاظ باستمرار على محتوى ثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني قريبًا من المعدل الطبيعي. وحقيقة أن الشباب والأصحاء لديهم 6-6.5٪ من ثاني أكسيد الكربون في دمائهم هي بديهية فسيولوجية معروفة منذ زمن طويل.

ما الذي يحدد تركيز ثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني؟

يتشكل ثاني أكسيد الكربون CO2 باستمرار في خلايا الجسم. يتم تنظيم عملية إزالته من الجسم عبر الرئتين بشكل صارم من قبل مركز الجهاز التنفسي - وهو جزء الدماغ الذي يتحكم في التنفس الخارجي. في الأشخاص الأصحاء ، في كل لحظة من الوقت ، يكون مستوى تهوية الرئتين (تكرار التنفس وعمقه) بحيث يتم إزالة ثاني أكسيد الكربون من الجسم تمامًا بحيث يظل 6 ٪ منه دائمًا في الشرايين دم. إن الجسم السليم (بالمعنى الفسيولوجي) لا يسمح بانخفاض محتوى ثاني أكسيد الكربون أقل من هذا الرقم وزيادة بنسبة تزيد عن 6.5٪.

من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن قيم عدد كبير من المؤشرات المختلفة للغاية ، المحددة في الدراسات التي أجريت في العيادات الشاملة ومراكز التشخيص ، لدى الشباب وكبار السن تختلف حسب الحصص ، على الأكثر بنسبة قليلة. وفقط مؤشرات محتوى ثاني أكسيد الكربون في الدم تختلف بنحو مرة ونصف. لا يوجد تمييز آخر واضح وملموس بين الأشخاص الأصحاء والمرضى.

غاز الكربون عبارة عن موسع وعائي قوي (يوسع الأوعية)

ثاني أكسيد الكربون هو موسع للأوعية الدموية يعمل مباشرة على جدار الأوعية الدموية ، وبالتالي يتم ملاحظة الجلد الدافئ عند حبس النفس. حبس أنفاسك جزء مهم من تدريب Bodyflex. كل شيء يحدث على النحو التالي: تقوم بتمارين تنفس خاصة (استنشق ، زفر ، ثم اسحب معدتك واحبس أنفاسك ، خذ وضعية تمدد ، عد إلى 10 ، ثم استنشق واسترخي) .

تساهم تمارين Bodyflex في إثراء الجسم بالأكسجين. إذا حبست أنفاسك لمدة 8-10 ثوانٍ ، يتراكم ثاني أكسيد الكربون في دمك. هذا يوسع الشرايين ويجهز الخلايا لامتصاص الأكسجين بكفاءة أكبر. يساعد الأكسجين الإضافي في التغلب على العديد من المشكلات ، مثل زيادة الوزن ونقص الطاقة والشعور بالتوعك.

في الوقت الحالي ، ينظر علماء الطب إلى ثاني أكسيد الكربون كعامل فسيولوجي قوي في تنظيم العديد من أجهزة الجسم: الجهاز التنفسي ، والنقل ، والأوعية الدموية ، والإخراج ، والدم ، والمناعة ، والهرمونات ، إلخ.

لقد ثبت أن التأثير الموضعي لثاني أكسيد الكربون على مساحة محدودة من الأنسجة يترافق مع زيادة في تدفق الدم الحجمي ، وزيادة معدل استخراج الأكسجين من الأنسجة ، وزيادة التمثيل الغذائي ، واستعادة حساسية المستقبل. ، زيادة في عمليات الإصلاح وتفعيل الخلايا الليفية. تتضمن ردود الفعل العامة للجسم على التأثير الموضعي لثاني أكسيد الكربون تطور قلاء غازي معتدل ، وزيادة تكون الكريات الحمر واللمفاوية.

يتم تحقيق فرط الدم عن طريق الحقن تحت الجلد لثاني أكسيد الكربون ، الذي له تأثير ممتص ومضاد للجراثيم ومضاد للالتهابات ومسكن ومضاد للتشنج. يعمل ثاني أكسيد الكربون لفترة طويلة على تحسين تدفق الدم والدورة الدموية في المخ والقلب والأوعية الدموية. يساعد العلاج بالكربوكسي في ظهور علامات شيخوخة الجلد ، ويساهم في تشكيل الجسم ، ويزيل العديد من العيوب التجميلية ، بل ويتيح لك محاربة السيلوليت.

تسمح تقوية الدورة الدموية في منطقة نمو الشعر بإيقاظ بصيلات الشعر الخاملة ، وهذا التأثير يسمح باستخدام علاج الكاربوكسي ثيرابي للصلع. ماذا يحدث في النسيج تحت الجلد؟ في الخلايا الدهنية ، تحت تأثير ثاني أكسيد الكربون ، يتم تحفيز عمليات تحلل الدهون ، مما يؤدي إلى انخفاض حجم الأنسجة الدهنية. مسار الإجراءات يساعد في التخلص من السيلوليت ، أو على الأقل يقلل من شدة هذه الظاهرة غير السارة.

تعتبر البقع العمرية والتغيرات المرتبطة بالعمر والتغيرات الندبية وعلامات التمدد بعض المؤشرات الأخرى لهذه الطريقة. في منطقة الوجه ، يتم استخدام الكربوكسي ثيرابي لتصحيح شكل الجفن السفلي ، وكذلك لمحاربة الذقن المزدوجة. توصف تقنية للوردية وحب الشباب.

لذلك ، يتضح أن ثاني أكسيد الكربون في أجسامنا يؤدي وظائف عديدة ومهمة للغاية ، في حين أن الأكسجين ليس سوى مؤكسد للعناصر الغذائية في عملية إنتاج الطاقة. ولكن علاوة على ذلك ، عندما لا يتم "حرق" الأكسجين حتى النهاية ، تتشكل منتجات شديدة السمية - أنواع الأكسجين التفاعلية الحرة ، والجذور الحرة. إنها آلية الزناد الرئيسية في بدء الشيخوخة وانحطاط خلايا الجسم ، وتشويه الهياكل الحساسة للغاية والمعقدة داخل الخلايا مع تفاعلات لا يمكن السيطرة عليها.

يتبع استنتاج غير عادي مما ورد أعلاه:

فن التنفس هو إخراج ثاني أكسيد الكربون بالكاد وفقدانه بأقل قدر ممكن.

بالنسبة لجوهر جميع تقنيات التنفس ، فهي في الأساس تفعل الشيء نفسه - فهي تزيد من محتوى ثاني أكسيد الكربون في الدم عن طريق حبس النفس. الفرق الوحيد هو أنه يتم تحقيق ذلك بطرق مختلفة بطرق مختلفة - إما عن طريق حبس النفس بعد الاستنشاق ، أو بعد الزفير ، أو الزفير لفترة طويلة ، أو عن طريق الاستنشاق لفترات طويلة ، أو الجمع بينهما.

إذا أضفت ثاني أكسيد الكربون إلى الأكسجين النقي وأعطيت الشخص المصاب بمرض خطير أن يتنفس ، فإن حالته ستتحسن بدرجة أكبر مما لو تنفس الأكسجين النقي. اتضح أن ثاني أكسيد الكربون ، حتى حد معين ، يعزز امتصاص الجسم للأكسجين بشكل أكثر اكتمالاً. هذا الحد هو 8٪ CO2. مع زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى 8 ٪ ، تحدث زيادة في امتصاص O2 ، وبعد ذلك ، مع زيادة أكبر في محتوى ثاني أكسيد الكربون ، يبدأ امتصاص O2 في الانخفاض. هذا يعني أن الجسم لا يزيل ، بل "يفقد" ثاني أكسيد الكربون مع هواء الزفير ، وينبغي أن يكون لبعض القيود على هذه الخسائر تأثير مفيد على الجسم.

إذا قللت من التنفس أكثر ، كما ينصح اليوغيون ، فحينئذٍ سيطور الشخص قدرة فائقة على التحمل وإمكانات صحية عالية ، وستظهر جميع المتطلبات الأساسية لطول العمر.

عند إجراء مثل هذه التمارين ، نخلق نقص الأكسجة في الجسم - نقص الأكسجين وفرط ثنائي أكسيد الكربون - زيادة في ثاني أكسيد الكربون. وتجدر الإشارة إلى أنه حتى مع حبس النفس الأطول ، فإن محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء السنخي لا يتجاوز 7٪ ، لذلك لا داعي للخوف من الآثار الضارة للجرعات الزائدة من ثاني أكسيد الكربون.

تشير الدراسات إلى أن التعرض لجرعات تدريبات نقص التأكسج المفرط لمدة 18 يومًا من 20 دقيقة يوميًا مصحوبًا بتحسن مهم إحصائيًا في الرفاهية بنسبة 10٪ ، وتحسن في القدرة على التفكير المنطقي بنسبة 25٪ وزيادة في الذاكرة العاملة بنسبة 20٪. .

من الضروري محاولة التنفس بسطحية طوال الوقت (بحيث لا يكون التنفس ملحوظًا ولا مسموعًا) ونادرًا ، محاولة تمديد الاتزان التلقائي قدر الإمكان بعد كل زفير.

يقول Yogis أنه يُسمح لكل شخص بعدد معين من الأنفاس منذ الولادة ويجب حماية هذا الاحتياطي. في هذا النموذج الأصلي ، يطلبون تقليل معدل التنفس.

دعونا نتذكر أن باتانجالي أطلق على البراناياما "إيقاف حركة الهواء المستنشق والزفير" ، أي في الواقع - نقص التهوية. يجب أن نتذكر أيضًا أنه وفقًا للمصدر نفسه ، فإن البراناياما "تجعل العقل مناسبًا للتركيز".

في الواقع ، لكل عضو ، كل خلية احتياطي حياتها الخاص - برنامج عمل قائم على الجينات بحد معين. سيؤدي التنفيذ الأمثل لهذا البرنامج إلى تحقيق الصحة وطول العمر للشخص (بقدر ما تسمح به الشفرة الوراثية). إهمالها ، ومخالفة قوانين الطبيعة يؤدي إلى المرض والوفاة المبكرة.

لماذا يضاف ثاني أكسيد الكربون إلى عصير الليمون والمياه المعدنية؟
ثاني أكسيد الكربون (أول أكسيد الكربون) سام - لا ينبغي الخلط بينه وبين ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون)
كومبهاكا ، أو تقنيات نقص التهوية في اليوجا
ما نتنفسه - قيمة الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون
علاج الكربوكسي - حقن غازات التجميل
ما هي عواقب نمو ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على العضو الحي
دور ثاني أكسيد الكربون في الحفاظ على الصحة
دور ثاني أكسيد الكربون في الحياة

التنفس لتوليد الطاقة

الطاقة مطلوبة لتكوين جزيئات جديدة ، وفي النهاية لبناء خلايا جديدة. ما لا يقل عن ذلك ينفق على عمل الأعضاء والأنسجة الفردية. يتم تغطية جميع تكاليف الطاقة في الجسم من خلال أكسدة البروتينات والدهون والكربوهيدرات ، أي احتراق هذه المواد.

الأكسجين ضروري للأكسدة. أعضاء الجهاز التنفسي مشغولة أيضًا في توصيله. في البشر ، تؤدي الرئتان هذه الوظيفة. ومع ذلك ، لا ينبغي أن تسمى الحركات الإيقاعية للصدر بالتنفس ، ونتيجة لذلك يتم امتصاص الهواء إلى الرئتين أو الضغط عليه للخارج. هذا لا يتنفس نفسه بعد ، بل مجرد نقل الأكسجين اللازم له.

جوهر التنفس هو عمليات الأكسدة ، التي تشبه الاحتراق بشكل غامض ولا يمكن التعرف عليها بأي حال من الأحوال. في الاحتراق الطبيعي ، يرتبط الأكسجين مباشرة بالمادة القابلة للأكسدة. أثناء الأكسدة البيولوجية للبروتينات أو الدهون أو الكربوهيدرات ، يتم أخذ الهيدروجين بعيدًا عنها ، مما يؤدي بدوره إلى تقليل الأكسجين ، مما يؤدي إلى تكوين الماء. تذكر هذا النمط من تنفس الأنسجة ، لا يزال يتعين علينا العودة إليه.

الأكسدة هي أهم طريقة للحصول على الطاقة. هذا هو السبب في أن علماء الفلك ، عند دراسة كواكب النظام الشمسي ، يحاولون أولاً معرفة ما إذا كان لديهم أكسجين وماء عليها. أينما كانوا ، يمكن توقع وجود الحياة. لا عجب في أن الأخبار السارة حول أول هبوط سلس لمحطة الكواكب السوفيتية "فينوس -4" على كوكب الزهرة قد طغت عليها رسالة مفادها أنه لا يوجد عمليًا أكسجين حر في غلافه الجوي ، وقليل جدًا من الماء ودرجة الحرارة تصل إلى 300 درجة .

ومع ذلك ، لا تثبط عزيمتك. حتى لو لم يكن هناك أي أثر للحياة على كوكب الزهرة ، فلن نفقد كل شيء على هذا الكوكب. من الممكن الاستقرار في الطبقات العليا من غلافه الجوي ، حيث لا يكون الجو حارًا جدًا ، نباتات بدائية أحادية الخلية تستهلك ثاني أكسيد الكربون وتنتج الأكسجين. ستسمح الكثافة العالية جدًا لجو الزهرة للمخلوقات الصغيرة وحيدة الخلية بالسباحة فيه دون السقوط على سطح الكوكب. بمساعدة هذه الكائنات ، في النهاية سيكون من الممكن تغيير تكوين الغاز في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة بشكل جذري.

هذه المهمة قادرة تمامًا على النباتات الخضراء. بعد كل شيء ، الغلاف الجوي الأرضي كما نعرفه تم إنشاؤه بواسطة الكائنات الحية. تستهلك نباتات الأرض الآن 650 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا ، بينما تنتج 350 مليار طن من الأكسجين. ذات مرة ، كان هناك أكسجين أقل بكثير في الغلاف الجوي للأرض مما هو عليه الآن ، وثاني أكسيد الكربون أكثر بكثير. تحتاج فقط إلى التحلي بالصبر. من المحتمل أن تكون بضع مئات من ملايين السنين كافية لتغيير الغلاف الجوي لكوكب الزهرة بشكل جذري. هناك سبب للاعتقاد أنه بحلول ذلك الوقت ستنخفض درجة الحرارة على هذا الكوكب بشكل كبير (بعد كل شيء ، كان الجو حارًا على الأرض). عندها سيتمكن أبناء الأرض من الشعور وكأنهم في بيتهم هناك!

امدادات الاوكسجين

للعيش ، تحتاج إلى الحصول على الأكسجين في مكان ما ، ثم توفيره لكل خلية من خلايا الجسم. تسحب معظم الحيوانات على كوكبنا الأكسجين من الغلاف الجوي أو تستخرج الأكسجين المذاب في الماء. لهذا ، يتم استخدام الرئتين أو الخياشيم ، ثم يقوم الدم بتوصيلها إلى جميع أنحاء الجسم.

للوهلة الأولى ، قد يبدو أن استخراج الأكسجين من الماء أو الهواء هو أصعب جزء من المهمة. لا على الاطلاق. لم يكن على الحيوانات اختراع أي أجهزة خاصة. يخترق الأكسجين الدم المتدفق عبر الرئتين أو الخياشيم فقط بسبب الانتشار ، أي بسبب وجود كمية أقل من الأكسجين في الدم مقارنة بالبيئة ، وتحاول المواد الغازية والسائلة أن تتوزع بحيث يكون محتواها هو نفسه في كل مكان.

لم تفكر الطبيعة على الفور في الرئتين والخياشيم. لم تكن الكائنات الحية متعددة الخلايا الأولى تمتلكها ؛ لقد تنفسوا سطح الجسم بالكامل. جميع الحيوانات اللاحقة الأكثر تطورًا ، بما في ذلك البشر ، على الرغم من اكتسابها لأعضاء تنفسية خاصة ، لم تفقد القدرة على التنفس بالجلد. لا تتمتع بهذا الامتياز إلا الحيوانات التي ترتدي الدروع - السلاحف والأرماديلوس وسرطان البحر وما شابه ذلك.

في البشر ، يشارك كامل سطح الجسم في التنفس ، من البشرة السميكة في الكعب إلى فروة الرأس المغطاة بالشعر. يتنفس جلد الصدر والظهر والبطن بشكل مكثف. ومن المثير للاهتمام أن هذه المناطق من الجلد أقوى بكثير من الرئتين من حيث شدة التنفس. لذلك ، على سبيل المثال ، مع وجود سطح تنفسي من نفس الحجم ، يمكن امتصاص الأكسجين هنا بمقدار 28 ، ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون بنسبة 54 في المائة أكثر من الرئتين.

وما سبب هذا التفوق الجلدي على الرئتين غير معروف. ربما حقيقة أن الجلد يتنفس هواء نقيًا ، ونقوم بتهوية الرئتين بشكل سيئ. حتى مع أعمق زفير ، تبقى كمية معينة من الهواء في الرئتين ، وهي بعيدة كل البعد عن التكوين الأفضل ، حيث يوجد أكسجين أقل بكثير مما هو موجود في الغلاف الجوي الخارجي ، والكثير من ثاني أكسيد الكربون. عندما نأخذ نفسًا آخر ، يختلط الهواء المزود حديثًا مع الهواء الموجود بالفعل في الرئتين ، وهذا يقلل بشكل كبير من جودة الأخير. ليس من المستغرب إذا كانت هذه هي ميزة تنفس الجلد.

ومع ذلك ، فإن حصة مشاركة الجلد في التوازن التنفسي العام للشخص مقارنة بالرئتين لا تكاد تذكر. بعد كل شيء ، لا يكاد سطحه الكلي في الإنسان يصل إلى 2 متر مربع ، في حين أن سطح الرئتين ، إذا قمت بتوسيع جميع الحويصلات الهوائية البالغ عددها 700 مليون ، فقاعات مجهرية ، من خلال جدران تبادل الغازات بين الهواء والدم ، هي 90 على الأقل -100 ، أي 45-50 مرة.

يمكن للتنفس من خلال الأغطية الخارجية للجسم أن يوفر الأكسجين فقط للحيوانات الصغيرة جدًا. لذلك ، حتى في فجر ظهور مملكة الحيوان ، جربت الطبيعة ما يجب استخدامه لهذا الغرض. بادئ ذي بدء ، وقع الاختيار على الجهاز الهضمي.

تتكون الحيوانات المعوية من طبقتين فقط من الخلايا. الخارجي يستخرج الأكسجين من البيئة ، والأكسجين الداخلي من الماء الذي يتدفق بحرية إلى التجويف المعوي. لا تستطيع الديدان المفلطحة ، التي تمتلك أجهزة هضمية أكثر تعقيدًا ، استخدامها للتنفس. وكان عليهم أن يظلوا مسطحين ، لأن الانتشار بكميات كبيرة غير قادر على توفير الأكسجين للأنسجة العميقة.

العديد من الديدان الحلقيّة التي ظهرت على الأرض بعد الديدان المسطحة تتعامل أيضًا مع تنفس الجلد ، لكن هذا كان ممكنًا فقط لأن لديها بالفعل أعضاء الدورة الدموية التي تحمل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم. ومع ذلك ، اكتسبت بعض الحلقات أول عضو خاص لاستخراج الأكسجين من المياه المحيطة - الخياشيم.

في جميع الحيوانات اللاحقة ، تم بناء أعضاء متشابهة أساسًا وفقًا لمخططين. إذا كان لا بد من الحصول على الأكسجين من الماء ، فهذه نتوءات خاصة أو نتوءات ، يتم غسلها بالماء بحرية. إذا تم استخلاص الأكسجين من الهواء ، فهذه عبارة عن اكتئاب ، من كيس بسيط ، وهو الجهاز التنفسي لحلزون العنب أو رئتي السمندل والسمندل ، إلى كتل معقدة تشبه العنب من الفقاعات المجهرية ، مثل رئتي الثدييات.

تختلف ظروف التنفس في الماء وعلى الأرض اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض. في أفضل الظروف ، يحتوي لتر من الماء على 10 سنتيمترات مكعبة فقط من الأكسجين ، بينما يحتوي لتر الهواء على 210 ، أي 20 مرة أكثر. لذلك ، قد يكون من المدهش أن أعضاء الجهاز التنفسي للحيوانات المائية لا تستطيع استخراج ما يكفي من الأكسجين من بيئة غنية مثل الهواء. إن بنية الخياشيم قادرة على التعامل بنجاح مع مهمتها في الهواء ، إذا كانت صفائحها الرقيقة ، المحرومة من الدعم الذي يوفره الماء ، لن تلتصق ببعضها البعض ، ولن تجف ، محرومة من الحماية. وهذا يتسبب في توقف الدورة الدموية وبالتالي توقف وظيفة الجهاز التنفسي.

أصل الجهاز التنفسي مثير للاهتمام. من أجل إنشائها ، استخدمت الطبيعة ما تم اختباره في كائنات منخفضة التنظيم للغاية: الجلد والجهاز الهضمي. خياشيم الديدان البحرية ليست سوى نواتج معقدة للغاية للتكامل الخارجي. في جميع الفقاريات ، يتم اشتقاق الخياشيم والرئتين من الأمعاء الأمامية في الأصل.

الجهاز التنفسي للحشرات غريب جدا. قرروا أنه لا توجد حاجة لتعقيد القضية أكثر من اللازم. أسهل طريقة هي السماح للهواء بالوصول مباشرة إلى كل عضو ، أينما كان. يتم ذلك بكل بساطة. يتخلل جسم الحشرات بالكامل نظام من الأنابيب المتفرعة المعقدة. حتى الدماغ مليء بالقصبات الهوائية ، بحيث يكون لديهم حرفياً الريح في رؤوسهم.

تتناقص القصبة الهوائية ، المتفرعة ، في قطرها حتى تصبح رفيعة جدًا ، وبفضل ذلك يمكنها الاقتراب حرفياً من كل خلية من خلايا الجسم ، وهنا غالبًا ما تتفكك إلى حزمة من القصبات الهوائية الصغيرة جدًا ، يبلغ قطرها أقل من ميكرون واحد ، والتي تدخل مباشرة في بروتوبلازم الخلايا ، بحيث يتم توصيل الأكسجين الموجود في الحشرات مباشرة إلى وجهتها. يوجد العديد من القصبات بشكل خاص في الخلايا التي تستهلك الأكسجين بشكل مكثف: في الخلايا الكبيرة للعضلات الطائرة ، فإنها تخلق ضفائر كاملة.

يمكن للمسالك الهوائية للحشرات أن تبحث بنفسها عن الأماكن التي يندر فيها الأكسجين. هذه هي الطريقة التي تتصرف بها القصبة الهوائية في البشرة ، فهي صغيرة ، ويبلغ قطرها أقل من ميكرون واحد ولا يزيد طولها عن ثلث ملليمتر ، وتنتهي بشكل أعمى. عندما تظهر مناطق من الأنسجة التي تستهلك الأكسجين بشكل مكثف بالقرب منها ، تبدأ القصبة الهوائية المحيطة في التمدد ، وغالبًا ما يزداد طولها بمقدار ملليمتر كامل.

للوهلة الأولى ، يبدو أن الحشرات نجحت في حل مشكلة توفير الأكسجين ، والممارسة فقط لا تؤكد ذلك. يمكن أن يؤدي وجود تيار قوي في أجسامهم إلى تجفيف الحشرة بسرعة. لمنع حدوث ذلك ، تفتح فتحات القصبة الهوائية فقط لفترة قصيرة جدًا ، وفي العديد من الحشرات المائية يتم إغلاقها بشكل عام. في هذه الحالة ، يتسرب الأكسجين من خلال تكامل الجسم أو الخياشيم إلى الممرات الهوائية وينتشر على طولها أيضًا عن طريق الانتشار.

حشرات الأرض الكبيرة تتنفس بنشاط. 70-80 مرة في الدقيقة ، تنقبض عضلات البطن ، وتتسطح ، ويتم ضغط الهواء. ثم تسترخي العضلات ، وتأخذ البطن شكلها السابق ، ويتم امتصاص الهواء. ومن المثير للاهتمام ، بالنسبة للاستنشاق والزفير ، استخدام المسالك الهوائية المختلفة في أغلب الأحيان ، ويتم الاستنشاق من خلال الصدر ، والزفير من خلال البطن.

في كثير من الأحيان ، تكون أعضاء الجهاز التنفسي الرئيسية غير قادرة على أداء مهمتها. لوحظ هذا في الحيوانات التي انتقلت إلى بيئة فقيرة للغاية في الأكسجين أو غير عادية تمامًا بالنسبة لها. وهنا يوجد شيء لا تجتذبه الطبيعة لمساعدة أعضاء الجهاز التنفسي الرئيسية.

بادئ ذي بدء ، يتم استخدام وتحديث الوسائل التي تم اختبارها بالفعل على نطاق واسع. في جنوب وطننا الأم ، سمكة صغيرة معروفة على نطاق واسع - لوش. غالبًا ما توجد في الجداول التي تجف في الصيف ، في أقواس الثيران التي فقدت الاتصال بالنهر تمامًا. في مثل هذه الخزانات ، يكون القاع عادةً موحلًا ، وهناك كتلة من النباتات المتعفنة ، وبالتالي ، في فصل الصيف الحار ، يوجد القليل جدًا من الأكسجين في الماء. من أجل عدم الاختناق ، يجب أن "تتغذى" اللواتش على الهواء. ببساطة ، يأكلونه ويبتلعونه ويمررونه ، مثل الطعام ، عبر الأمعاء. يحدث الهضم في مقدمة الأمعاء ، ويتنفس في الخلف.

لجعل الهضم أقل تداخلًا مع التنفس ، توجد في الجزء الأوسط من الأمعاء خلايا إفرازية خاصة تغلف بقايا الطعام التي تأتي هنا بالمخاط ، بحيث تنزلق بسرعة كبيرة عبر الجزء التنفسي من الأمعاء. تتنفس سمكتا المياه العذبة الأخريان ، الشار والشوكة ، بنفس الطريقة. من غير المحتمل أن يكون أداء الوظيفة المزدوجة لعضو واحد (التنفس والهضم) مناسبًا. على ما يبدو ، هذا هو السبب في حصول طلب كبير من أسماك المياه العذبة من آسيا الاستوائية على جهاز تنفسي إضافي - متاهة - وهو نظام من القنوات والتجاويف المتشابكة للغاية الموجودة في الجزء المتسع من القوس الخيشومي الأول.

لم يفهم العلماء على الفور معنى المتاهة. اقترح كوفييه الشهير ، الذي اكتشف هذا العضو الغامض ، أثناء تشريحه الأناناس ، وتعميده ، أن الأسماك تحتفظ بالمياه في المتاهة عندما تزحف خارج الخزان. Anabas يحب السفر ، ويسهل الزحف من خزان إلى آخر.

لم تساعد ملاحظات الأسماك في الطبيعة في توضيح الوظيفة. عالم الحيوان الإنجليزي Commerson ، وهو أول الأوروبيين الذين قابلوا سمكة كبيرة نوعًا ما - gourami ، والتي كان السكان المحليون يربوها منذ فترة طويلة في البرك ، أطلق عليها اسم Osphromenus olfacs ، والتي تعني في اللاتينية رائحة الرائحة. لاحظ الرجل الإنجليزي ، وهو يراقب السمكة ، أنها ترتفع باستمرار إلى السطح ، وتخرج أنفها ، وامتصاص الهواء. في تلك الأيام ، لم يكن أحد يتخيل أن الأسماك تتنفس الهواء! لذلك قرر كوميرسون أن الجورامي سوف يطفو في الطابق العلوي ليكتشف كيف تبدو رائحة العالم.

بعد ذلك بكثير ، عندما وصلوا إلى علماء الأحياء المائية في أوروبا ، أصبح من الواضح أن أسماك المتاهة تتنفس الهواء. خياشيمهم متخلفة ، والمتاهة تلعب دورًا بارزًا في توفير الأكسجين. لا يمكنهم الاستغناء عن الهواء. إذا وضعتهم في حوض مائي يحتوي على أنقى مياه غنية بالأكسجين ، لكنك حرمتهم من فرصة الطفو على السطح واكتساب الهواء ، فإن أسماك المتاهة سوف "تختنق" و "تغرق" ببساطة.

ليس من السهل على الضفادع أن تتنفس ، ورئتيها بعيدتان عن الصف الأول ، لذا يجب أن تكون متطورة أحيانًا. في عام 1900 ، تم القبض على ضفدع مشعر في الجابون بإفريقيا. هز هذا الخبر العالم العلمي بأسره. في الأوساط العلمية ، كان من الثابت أن خط الشعر هو من اختصاص الثدييات. كما تعلم ، الضفادع "تمشي" عارية. ولم يتضح سبب تغطية جوانب وأرجل فتيات الموضة الغابونيات بالصوف. كان من الصعب تخيل أنها كانت باردة. بعد كل شيء ، حتى لو كانت ضفادعنا الشمالية ، التي تعيش تقريبًا في الدائرة القطبية الشمالية ، لا تتجمد ، فلماذا أصبحت أخواتها الأفريقيات باردة؟

سر معاطف الضفادع لم يكن موجودا لفترة طويلة. بمجرد أن نظرنا إلى الفراء الغريب تحت المجهر ، أصبح من الواضح أن هذه كانت نتوءات بسيطة للجلد. مثل هذا "الصوف" لا يمكن أن يسخن بالطبع ، ولا يوجد طقس بارد في الغابون. أظهرت الدراسات اللاحقة أن شعر الضفادع يعمل كنوع من الخياشيم ، والتي تساعدها في التنفس في الماء وعلى الأرض. ينمو الصوف عند الذكور فقط. خلال موسم التكاثر ، يقع الكثير من النشاط البدني على أكتافهم ، وإذا لم يكن لديهم "شعر" ، فإن ضيق التنفس ونقص الأكسجين يمنعهم من القيام به.

والأكثر إثارة للاهتمام هو أنفاس طائر النطاط. تعيش هذه السمكة في الهند الاستوائية وليس في الماء بقدر ما تعيش في الطين. الأسماك هي بالأحرى مخلوقات برية. يمكنهم القيام برحلات طويلة عن طريق البر وحتى تسلق الأشجار بشكل مثالي. على الشاطئ ، تتنفس هذه الأسماك بذيلها ، الذي يحتوي جلده على مجرى دم شديد التشعب.

في عملية دراسة تنفس طيور النحلة ، حدث خطأ مضحك. ببساطة ، تبين أن لاعبي القفز كانوا مخادعين شريرين. لاحظ العلماء أنه على الرغم من أن الأسماك تقضي معظم اليوم على الأرض ، حيث تحصل على طعامها بشكل أساسي ، وتلتقط ببراعة الحشرات التي تطير بجانبها ، إلا أنها لا تحب الانفصال تمامًا عن الماء. في أغلب الأحيان ، يجلسون على طول حواف البركة مع إنزال ذيولهم في الماء. القفز بعد فراشة تحلق ، تتحرك السمكة للخلف حتى تخفض ذيلها في الماء.

من خلال مراقبة مثل هذه المشاهد ، قرر العلماء أنه بمساعدة الذيل ، يستخرج الطائر الأكسجين من الماء. ومع ذلك ، عندما خمنوا قياس كمية الأكسجين الموجودة في الماء ، رأوا: هناك القليل جدًا منه بحيث لا معنى لتبليل الذيل. كما اتضح الآن ، بمساعدة الذيل ، يمتص الطائر الماء ، والذي يحتاجه حقًا لترطيب بقية جسده ، وإفراز كمية كافية من المخاط. في هذا الوقت ، يكاد لا يتلقى الأكسجين من خلال الذيل. ولكن عندما يتم تخزين كمية كافية من الماء ، فإنه يغادر الخزان ، يصبح الذيل جهاز التنفس الرئيسي.

أومبرا ، أو كما نسميها ، سمكة إيودو ، تتنفس بمثانة السباحة. تعيش في مولدوفا في الروافد الدنيا لنهر دنيستر والدانوب. يتم توصيل المضرب في Eudoska بالبلعوم من خلال قناة واسعة. تميل السمكة خارج الماء ، وتملأ الفقاعة بالهواء. إنه متشابك بشكل كثيف مع الأوعية الدموية ، ويخترق الأكسجين الدم هنا بسهولة. ينفث هواء العادم المشبع بثاني أكسيد الكربون من وقت لآخر. التنفس من خلال المثانة الهوائية ليس ممتعًا للبشر. إذا حُرمت من فرصة ابتلاع الهواء ، فلن تعيش أكثر من يوم واحد.

ليس فقط بالنسبة للكثير من الأسماك ، الهواء ضروري للغاية ، وإن كان لسبب مختلف. يجب أن تأخذ زريعة معظم الأسماك ، بعد فقسها من البيضة ، نفسًا واحدًا على الأقل. هذا هو سبب تكاثر الأسماك في أغلب الأحيان في الأماكن الضحلة. خلاف ذلك ، لن يتمتع الأطفال الضعفاء بالقوة الكافية للارتقاء إلى السطح. تحتاج الزريعة إلى الهواء لملء المثانة الهوائية. بعد بضعة أيام ، ستنمو القناة التي تربط المثانة بالمريء بشكل مفرط ، وتموت الأسماك ، التي تُحرم من فرصة تقليل جاذبيتها النوعية بشكل تعسفي ، من الإرهاق.

في الأسماك ذات الفقاعات المفتوحة ، لا تنمو قناة المثانة الهوائية بشكل مفرط. حتى سن الشيخوخة ، تحتفظ هذه الأسماك بالقدرة على ابتلاع أجزاء جديدة من الهواء عندما تسبح بالقرب من السطح ، وتضغط على الفائض إذا أرادت النزول إلى العمق. ولكن ، على ما يبدو ، ليس من الآمن دائمًا الصعود إلى السطح ، وبالتالي تستخدم الأسماك غالبًا طريقة أخرى للحفاظ على كمية الغازات في الفقاعة عند المستوى المطلوب. هذه الطريقة هي الإفراز النشط للغازات بمساعدة الغدة الغازية.

حتى في فجر دراسة التنفس ، كان يُفترض أن الأكسجين الذي يدخل إلى الرئتين يتم التقاطه بواسطة جدار الحويصلات الهوائية ، والذي يفرزه بعد ذلك في الدم. لم يتم تبرير هذه النظرية فيما بعد. ليس الأمر أن مثل هذه الظواهر مستحيلة ، إنها فقط في الرئتين تبين أنها غير ضرورية. بالنسبة لمثانة السباحة لأسماك المثانة المغلقة ، تبين أن هذه الطريقة هي الطريقة الوحيدة الممكنة. العضو العامل الرئيسي في الغدة هو شبكة رائعة تتكون من ثلاث ضفائر شعرية متصلة في سلسلة. لقد حسبوا أن حجم الدم الذي يمكن أن يتسع لشبكة رائعة صغير ، حوالي قطرة واحدة ، لكن مساحة الشبكة ضخمة ، لأنها تتكون من 88 ألف وريدي و 116 ألف شعيرة شريانية ، إجمالي أطوالها ما يقرب من كيلومتر واحد. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الغدة على العديد من الأنابيب. يُعتقد أن السر الذي يفرزه في تجويف المثانة يتفكك هناك ، ويطلق الأكسجين والنيتروجين.

نظرًا لحقيقة أن الغاز الموجود في المضرب يتم إنشاؤه بواسطة الغدة وليس من الغلاف الجوي ، فإن تكوينه يختلف تمامًا عن تكوين الهواء الخارجي. غالبًا ما يسود الأكسجين هناك ، وأحيانًا يصل إلى 90 بالمائة.

مفهوم نظام الأكسجين في الجسم.يسافر الأكسجين شوطًا طويلاً في الجسم (الشكل 18). الدخول في شكل جزيئات غازية ، فهو موجود بالفعل في الرئتين يشارك في عدد من التفاعلات الكيميائية التي تضمن نقله إلى خلايا الجسم. هناك ، عند الدخول إلى الميتوكوندريا ، يؤكسد الأكسجين مجموعة متنوعة من المركبات العضوية ، ويحولها في النهاية إلى ماء وثاني أكسيد الكربون. في هذا الشكل ، يتم إزالة الأكسجين من الجسم.

ما الذي يجعل الأكسجين من الغلاف الجوي يخترق الرئتين ، ثم إلى الدم ، ومن هناك إلى الأنسجة والخلايا ، حيث يدخل بالفعل في التفاعلات الكيميائية الحيوية؟ من الواضح أن هناك قوة معينة تحدد بالضبط اتجاه حركة جزيئات هذا الغاز. هذه القوة هي تدرج تركيز. محتوى الأكسجين في الهواء الجوي أعلى بكثير منه في هواء الفضاء داخل الرئة (السنخ). محتوى الأكسجين في الحويصلات الهوائية - الحويصلات الرئوية التي يتبادل فيها الغازات بين الهواء والدم - أعلى بكثير منه في الدم الوريدي. تحتوي الأنسجة على أكسجين أقل بكثير من الدم الشرياني ، وتحتوي الميتوكوندريا على كميات ضئيلة من الأكسجين ، لأن جزيئات هذا الغاز التي تدخلها تدخل فورًا في دورة من التفاعلات المؤكسدة ويتم تحويلها إلى مركبات كيميائية. هذا الشلال من التركيزات المتناقصة تدريجيًا ، والذي يعكس تدرجات القوة ، ونتيجة لذلك يخترق الأكسجين من الغلاف الجوي إلى خلايا الجسم ، يُطلق عليه عادةً نظام الأكسجين في الجسم (الشكل 19). بدلاً من ذلك ، يتميز نظام الأكسجين بالمعلمات الكمية للتتالي الموصوف. تميز الخطوة العليا من السلسلة محتوى الأكسجين في الهواء الجوي ، والذي يخترق الرئتين أثناء الاستنشاق. الخطوة الثانية هي محتوى O2 في الهواء السنخي. الخطوة الثالثة هي محتوى O 2 في الدم الشرياني المخصب بالأكسجين. وأخيرًا ، الخطوة الرابعة هي شد الأكسجين في الدم الوريدي ، والذي يتبرع بالأكسجين الموجود فيه إلى الأنسجة. تشكل هذه الخطوات الأربع ثلاث "رحلات جوية" تعكس العمليات الحقيقية لتبادل الغازات في الجسم. يتوافق "الامتداد" بين الخطوتين الأولى والثانية مع تبادل الغازات الرئوية ، بين الخطوتين الثانية والثالثة - لنقل الأكسجين عن طريق الدم ، وبين الخطوتين الثالثة والرابعة - تبادل غاز الأنسجة. كلما زاد ارتفاع الخطوة ، زاد فرق التركيز ، زاد التدرج الذي يتم فيه نقل الأكسجين في هذه المرحلة. مع تقدم العمر ، يزداد ارتفاع "الامتداد" الأول ، أي انحدار تبادل الغازات الرئوية ؛ الثانية "الامتداد" ، أي انحدار نقل 02 دم ، في حين أن ارتفاع "الامتداد" الثالث ، الذي يعكس التدرج في تبادل غازات الأنسجة ، يتناقص. إن الانخفاض المرتبط بالعمر في شدة أكسدة الأنسجة هو نتيجة مباشرة للانخفاض مع تقدم العمر في كثافة استقلاب الطاقة.

أرز. 19. انتقال الأكسجين لدى البشر (الاتجاه موضّح بالسهام)

يتنفس

تبادل الغازات في الرئتين.الرئتان عبارة عن أكياس محكمة الغلق متصلة بالقصبة الهوائية عن طريق ممرات هوائية كبيرة - القصبات الهوائية. يخترق الهواء الجوي من خلال تجويف الأنف والفم الحنجرة ثم إلى القصبة الهوائية ، وبعد ذلك ينقسم إلى مجريين ، أحدهما يذهب إلى الرئة اليمنى والآخر إلى اليسار (الشكل 20). تتكون القصبة الهوائية والشعب الهوائية من نسيج ضام وهيكل عظمي من الحلقات الغضروفية التي تمنع هذه الأنابيب من الالتواء وسد الشعب الهوائية أثناء التغيرات المختلفة في وضع الجسم. عند دخول الرئتين ، تنقسم القصبات إلى عدة فروع ، ينقسم كل منها مرة أخرى ، وتشكل ما يسمى بـ "شجرة الشعب الهوائية". تسمى أرفع فروع هذه "الشجرة" القصيبات ، وفي نهاياتها حويصلات رئوية ، أو الحويصلات الهوائية (الشكل 21). يصل عدد الحويصلات الهوائية إلى 350 مليون ، وتبلغ مساحتها الإجمالية 150 م 2. يمثل هذا السطح مساحة تبادل الغازات بين الدم والهواء. تتكون جدران الحويصلات الهوائية من طبقة واحدة من الخلايا الظهارية ، والتي تكون أنحف الشعيرات الدموية ، والتي تتكون أيضًا من طبقة واحدة من الظهارة ، قريبة منها. يوفر هذا التصميم ، بسبب الانتشار ، اختراقًا سهلاً نسبيًا للغازات من الهواء السنخي إلى الدم الشعري (الأكسجين) وفي الاتجاه المعاكس (ثاني أكسيد الكربون). يحدث تبادل الغازات هذا نتيجة إنشاء تدرج تركيز الغاز (الشكل 22). يحتوي الهواء في الحويصلات الهوائية على كمية كبيرة نسبيًا من الأكسجين (103 ملم زئبق) وكمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون (40 ملم زئبق). في الشعيرات الدموية ، على العكس من ذلك ، يزداد تركيز ثاني أكسيد الكربون (46 ملم زئبق) ، ويتم تقليل الأكسجين (40 ملم زئبق) ، حيث تحتوي هذه الشعيرات الدموية على دم وريدي يتم جمعه بعد أن يكون في الأنسجة ومنحهم الأكسجين ، الحصول على ثاني أكسيد الكربون في المقابل. يتدفق الدم عبر الشعيرات الدموية بشكل مستمر ، ويتجدد الهواء في الحويصلات الهوائية مع كل نفس. يحتوي الدم المتدفق من الحويصلات المخصبة بالأكسجين (حتى 100 ملم زئبق) على كمية قليلة نسبيًا من ثاني أكسيد الكربون (40 ملم زئبق) وهو جاهز مرة أخرى لتبادل غازات الأنسجة.

أرز. 21. رسم تخطيطي لهيكل الرئتين (أ) والحويصلات الرئوية (ب)

ج:] - الحنجرة. 2 - القصبة الهوائية 3 - القصبات الهوائية 4 - القصيبات. 5 - الرئتين

ب: 1 - شبكة الأوعية الدموية. 2 ، 3 - الحويصلات الهوائية بالخارج وفي القسم ؛ 4 -

القصبات. 5- الشريان والوريد

أرز. 22. رسم تخطيطي لتفرع الشعب الهوائية (يسار). يوضح الجانب الأيمن من الشكل منحنى إجمالي مساحة المقطع العرضي للممرات الهوائية عند مستوى كل فرع (3). في بداية المنطقة الانتقالية ، تبدأ هذه المنطقة في الزيادة بشكل كبير ، والتي تستمر في المنطقة التنفسية. Br - القصبات الهوائية Bl - القصيبات. KBl - القصيبات الطرفية ؛ DBL - القصيبات التنفسية. AX - الممرات السنخية ؛ أ - الحويصلات الهوائية

أرز. 23. تبادل الغازات في الحويصلات الهوائية الرئوية: من خلال جدار الحويصلات الهوائية الرئوية ، يدخل O 2 من الهواء المستنشق إلى الدم ، ويدخل ثاني أكسيد الكربون من الدم الوريدي إلى الحويصلات الهوائية. يتم توفير تبادل الغازات من خلال الاختلاف في الضغط الجزئي (P) لثاني أكسيد الكربون و O 2 في الدم الوريدي وفي تجويف الحويصلات الرئوية

حتى لا تنهار أصغر الفقاعات - الحويصلات الهوائية - أثناء الزفير ، يتم تغطية سطحها من الداخل بطبقة من مادة خاصة تنتجها أنسجة الرئة. هذه المادة التوتر السطحي- يقلل من التوتر السطحي لجدران الحويصلات الهوائية. عادة ما يتم إنتاجه بشكل زائد لضمان استخدام سطح الرئة قدر الإمكان لتبادل الغازات.

سعة انتشار الرئتين.إن تدرج تركيز الغاز على جانبي الجدار السنخي هو القوة التي تتسبب في انتشار جزيئات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، والاختراق من خلال هذا الجدار. ومع ذلك ، عند نفس الضغط الجوي ، فإن معدل انتشار الجزيئات لا يعتمد فقط على التدرج ، ولكن أيضًا على منطقة التلامس للحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية ، وعلى سمك جدرانها ، وعلى وجود الفاعل بالسطح ، و عدد من الأسباب الأخرى. من أجل تقييم كل هذه العوامل ، باستخدام أجهزة خاصة ، يقيسون سعة انتشار الرئتين ، والتي يمكن أن تختلف ، حسب العمر والحالة الوظيفية للشخص ، من 20 إلى 50 مل O 2 / دقيقة / مم زئبق. فن.

نسبة التهوية والتروية.يحدث تبادل الغازات في الرئتين فقط إذا تم تجديد الهواء في الحويصلات الهوائية بشكل دوري (في كل دورة تنفسية) ، ويتدفق الدم باستمرار عبر الشعيرات الدموية الرئوية. ولهذا السبب فإن توقف التنفس ، مثل توقف الدورة الدموية ، يعني الموت أيضًا. يسمى التدفق المستمر للدم عبر الشعيرات الدموية نضح، والتدفق المنتظم لأجزاء جديدة من الهواء الجوي إلى الحويصلات الهوائية - تنفس.يجب التأكيد على أن تكوين الهواء في الحويصلات الهوائية يختلف تمامًا عن الهواء الجوي: في الهواء السنخي يوجد الكثير من ثاني أكسيد الكربون وأقل أكسجين. الحقيقة هي أن التهوية الميكانيكية للرئتين لا تؤثر على أعمق المناطق التي توجد فيها الحويصلات الرئوية ، وهناك تبادل للغازات يحدث فقط بسبب الانتشار ، وبالتالي يتباطأ إلى حد ما. ومع ذلك ، فإن كل دورة تنفسية تجلب أجزاء جديدة من الأكسجين إلى الرئتين وتحمل ثاني أكسيد الكربون الزائد. يجب أن يتطابق معدل نضح أنسجة الرئة مع الدم تمامًا مع معدل التهوية بحيث يتم إنشاء توازن بين هاتين العمليتين ، وإلا فسيكون الدم مفرط التشبع بثاني أكسيد الكربون وغير مشبع بالأكسجين ، أو العكس ، سيكون ثاني أكسيد الكربون تغسل من الدم. كلاهما سيئ ، لأن مركز الجهاز التنفسي ، الموجود في النخاع المستطيل ، يولد نبضات تجبر عضلات الجهاز التنفسي على الشهيق والزفير ، تحت تأثير المستقبلات التي تقيس محتوى ثاني أكسيد الكربون والأكسجين في الدم. إذا انخفض مستوى ثاني أكسيد الكربون في الدم ، فقد يتوقف التنفس ؛ إذا نما ، بدأ ضيق التنفس ، يشعر الشخص بالاختناق. العلاقة بين معدل تدفق الدم عبر الشعيرات الدموية الرئوية ومعدل تدفق الهواء لتهوية الرئتين تسمى نسبة التهوية-التروية (VPR). تعتمد نسبة تركيزات O2 و CO2 في هواء الزفير عليها. إذا كانت الزيادة في ثاني أكسيد الكربون (مقارنة بهواء الغلاف الجوي) تتوافق تمامًا مع انخفاض في محتوى الأكسجين ، فإن VPO = 1 ، وهذا مستوى متزايد. عادةً ، يكون VPO هو 0.7-0.8 ، أي أن التروية يجب أن تكون أكثر كثافة إلى حد ما من التهوية. تؤخذ قيمة VPO في الاعتبار عند تحديد أمراض معينة في الجهاز القصبي الرئوي والدورة الدموية.

إذا قمت بتنشيط التنفس بشكل حاد ، مما يؤدي إلى أعمق الشهيق والزفير وأكثرها تكرارًا ، فسوف يتجاوز VPO 1 ، وسيشعر الشخص قريبًا بالدوار وقد يغمى عليه - وهذا نتيجة "طرد" الكميات الزائدة من ثاني أكسيد الكربون من الدم وانتهاك التوازن الحمضي القاعدي. على العكس من ذلك ، إذا كان جهد الإرادة لحبس النفس ، فإن VPO سيكون أقل من 0.6 وبعد بضع عشرات من الثواني سيشعر الشخص بالاختناق والحاجة الملحة للتنفس. في بداية عمل العضلات ، يتغير HPO بشكل حاد ، أولاً يتناقص (يزداد التروية ، حيث تبدأ العضلات في الانقباض ، وتضغط على أجزاء إضافية من الدم من عروقها) ، وبعد 15-20 ثانية يزداد بسرعة (يتم تنشيط مركز الجهاز التنفسي وزيادة التهوية). يتم تطبيع HPO بعد 2-3 دقائق فقط من بدء العمل العضلي. في نهاية العمل العضلي ، تسير كل هذه العمليات بترتيب عكسي. في الأطفال ، يحدث مثل هذا التعديل لنظام إمداد الأكسجين بشكل أسرع قليلاً من البالغين ، نظرًا لحجم الجسم ، وبالتالي ، خصائص القصور الذاتي للقلب والأوعية الدموية والرئتين والعضلات وغيرها من الهياكل المشاركة في هذا التفاعل. الأطفال أصغر بكثير.

تبادل غازات الأنسجة.الدم ، الذي يجلب الأكسجين إلى الأنسجة ، يطلقه (على طول تدرج التركيز) في سائل الأنسجة ، ومن هناك تخترق جزيئات O 2 الخلايا ، حيث يتم التقاطها بواسطة الميتوكوندريا. كلما زادت حدة هذه النوبة ، كلما انخفض محتوى الأكسجين في سائل الأنسجة بشكل أسرع ، وكلما زاد التدرج بين الدم والأنسجة الشريانية ، زادت سرعة إطلاق الدم للأكسجين المنفصل عن جزيء الهيموجلوبين ، والذي كان بمثابة "وسيلة نقل" "لتوصيل الأكسجين. يمكن لجزيئات الهيموغلوبين المنبعثة التقاط جزيئات ثاني أكسيد الكربون لنقلها إلى الرئتين ومنحها للهواء السنخي هناك. الأكسجين ، الذي يدخل دورة التفاعلات المؤكسدة في الميتوكوندريا ، يتبين في النهاية أنه يتحد إما مع الهيدروجين (يتكون H 2 O) أو مع الكربون (يتشكل CO 2). في الشكل الحر ، لا يوجد الأكسجين عمليًا في الجسم. يتم إخراج كل ثاني أكسيد الكربون المتولد في الأنسجة من الجسم عبر الرئتين. يتبخر الماء الأيضي أيضًا جزئيًا من سطح الرئتين ، ولكن يمكن أيضًا إفرازه في العرق والبول.

معامل الجهاز التنفسي.نسبة كميات ثاني أكسيد الكربون المتكون والأكسجين الممتص يسمى معامل التنفس (DC) ويعتمد على الركائز التي تتأكسد في أنسجة الجسم. يتراوح التيار المباشر في هواء الزفير من 0.65 إلى 1. لأسباب كيميائية بحتة ، عندما تتأكسد الدهون ، DC = 0.65 ؛ مع أكسدة البروتينات - حوالي 0.85 ؛ في أكسدة الكربوهيدرات DC = 1.0. وبالتالي ، من خلال تكوين هواء الزفير ، يمكن للمرء أن يحكم على المواد التي يتم استخدامها حاليًا لتوليد الطاقة بواسطة خلايا الجسم. بطبيعة الحال ، عادة ما يأخذ DC بعض القيمة الوسيطة ، غالبًا قريبة من 0.85 ، ولكن هذا لا يعني أن البروتينات تتأكسد ؛ بل هو نتيجة أكسدة الدهون والكربوهيدرات في نفس الوقت. ترتبط قيمة DC ارتباطًا وثيقًا بـ VPO ؛ هناك مراسلات كاملة تقريبًا بينهما ، باستثناء الفترات التي يخضع فيها VPO لتقلبات حادة. في الأطفال في حالة الراحة ، يكون DC أعلى منه عند البالغين ، وهو ما يرتبط بمشاركة أكبر بكثير من الكربوهيدرات في إمداد الجسم بالطاقة ، وخاصة نشاط الهياكل العصبية.

التنفس الخارجي- هذه مظاهر لعملية التنفس ، والتي يمكن رؤيتها بوضوح بدون أي أجهزة ، حيث أن الهواء يدخل ويخرج من الشعب الهوائية فقط بسبب تغير شكل وحجم الصدر. ما الذي يجعل الهواء يخترق عمق الجسم ويصل في النهاية إلى أصغر الحويصلات الرئوية؟ في هذه الحالة هناك قوة ناتجة عن اختلاف الضغط داخل الصدر وفي الجو المحيط. يحيط بالرئتين غشاء من النسيج الضام يسمى غشاء الجنب ، مع وجود سائل في الجنب بين الرئتين والكيس الجنبي ، والذي يعمل بمثابة مادة تشحيم ومانعة للتسرب. الفضاء داخل الجنبة مغلق بإحكام ، ولا يتواصل مع التجاويف المجاورة والقنوات الهضمية والدم التي تمر عبر الصدر. يتم أيضًا إغلاق الصدر بالكامل ، وفصله عن تجويف البطن ليس فقط عن طريق الغشاء المصلي ، ولكن أيضًا عن طريق العضلة الحلقية الكبيرة - الحجاب الحاجز. لذلك ، فإن جهود عضلات الجهاز التنفسي ، التي تؤدي حتى إلى زيادة طفيفة في حجمها أثناء الاستنشاق ، توفر فراغًا كبيرًا بدرجة كافية داخل التجويف الجنبي ، وتحت تأثير هذا الفراغ يدخل الهواء إلى تجويف الفم والأنف ويخترق أبعد من خلال الحنجرة والقصبة الهوائية والشعب الهوائية والقصيبات في أنسجة الرئة ...

تنظيم عمل الجهاز التنفسي.تشارك ثلاث مجموعات عضلية في تنظيم العمل التنفسي ، أي في حركة جدران الصدر وتجويف البطن: الشهيق (الاستنشاق) العضلات الوربية الخارجية ؛ الزفير (الزفير) العضلات الوربية الداخلية والحجاب الحاجز ، وكذلك عضلات جدار البطن. يؤدي الانكماش المنسق لهذه العضلات تحت سيطرة مركز الجهاز التنفسي ، الموجود في النخاع المستطيل ، إلى تحرك الأضلاع إلى الأمام وإلى الأعلى إلى حد ما بالنسبة إلى موضعها في وقت الزفير ، ويرتفع القص ، ويتم الضغط على الحجاب الحاجز في تجويف البطن. وبالتالي ، يزداد الحجم الإجمالي للصدر بشكل كبير ، وينتج فراغ كبير نسبيًا هناك ، ويتدفق الهواء من الغلاف الجوي إلى الرئتين. في نهاية الاستنشاق ، تتوقف النبضات من مركز الجهاز التنفسي إلى هذه العضلات ، ويعود الحجاب الحاجز نتيجة استرخاءه إلى الوضع "المحايد". ينخفض حجم الصدر ، ويزداد الضغط هناك ، ويخرج الهواء الزائد من الرئتين من خلال نفس الأنابيب التي يدخل من خلالها. إذا كان الزفير صعبًا لسبب ما ، فإن عضلات الزفير مرتبطة لتسهيل هذه العملية. كما أنهم يعملون في الحالات التي يتم فيها تكثيف التنفس أو تسارعه تحت تأثير الإجهاد العاطفي أو البدني. يتطلب عمل عضلات الجهاز التنفسي ، مثل أي عمل عضلي آخر ، طاقة. تشير التقديرات إلى أنه مع التنفس الهادئ ، يتم إنفاق ما يزيد قليلاً عن 1٪ من الطاقة التي يستهلكها الجسم على هذه الاحتياجات.

التهوية الرئوية.كلما زاد حجم الجسم وزادت صعوبة عمل عضلات الجهاز التنفسي ، زاد مرور الهواء عبر الرئتين خلال كل دورة تنفس. لتقييم التهوية الرئوية ، يتم قياس حجم دقيقة التنفس ، أي متوسط كمية الهواء التي تمر عبر الجهاز التنفسي في دقيقة واحدة. عند الراحة عند شخص بالغ ، هذه القيمة هي 5-6 لتر / دقيقة. في الأطفال حديثي الولادة ، يبلغ حجم التنفس الدقيق 650-700 مل / دقيقة ، وبنهاية عام واحد يصل إلى 2.6-2.7 لتر / دقيقة ، بحلول 6 سنوات - 3.5 لتر / دقيقة ، عند 10 سنوات - 4.3 لتر / دقيقة دقيقة ، وفي المراهقين - 4.9 لتر / دقيقة. أثناء المجهود البدني ، يمكن أن يزداد الحجم الدقيق للتنفس بشكل كبير ، حيث يصل إلى 100 لتر / دقيقة وأكثر عند الشباب والبالغين.

تردد التنفس والعمق.إن عملية التنفس ، التي تتكون من الشهيق والزفير ، لها خاصيتان رئيسيتان - التردد والعمق. التردد هو عدد الأنفاس في الدقيقة. عند البالغين ، تكون هذه القيمة عادةً 12-15 ، على الرغم من أنها قد تختلف بشكل كبير. عند الأطفال حديثي الولادة ، يصل معدل التنفس أثناء النوم إلى 50-60 في الدقيقة ، وبعمر سنة واحدة ينخفض إلى 40-50 ، ثم ينخفض هذا المؤشر مع نموه تدريجيًا. لذلك ، في الأطفال في سن المدرسة الابتدائية ، يكون معدل التنفس عادة حوالي 25 دورة في الدقيقة ، وفي المراهقين - 18-20. يظهر الاتجاه المعاكس للتغيرات المرتبطة بالعمر من خلال حجم المد والجزر ، أي مقياس عمق التنفس. يمثل متوسط كمية الهواء التي تدخل الرئتين خلال كل دورة تنفس. في الأطفال حديثي الولادة ، يكون حجمه صغيرًا جدًا - 30 مل فقط أو أقل ، في عمر سنة واحدة يزيد إلى 70 مل ، في سن 6 سنوات يصبح أكثر من 150 مل ، في سن 10 يصل إلى 240 مل ، في 14 سنة - 300 مل. في البالغين ، لا يتجاوز حجم المد والجزر عند الراحة 500 مل. حجم دقائق التنفس هو نتاج حجم المد والجزر ومعدل التنفس.

مخطط التنفس.إذا تم تركيب منفاخ مطاطي أو جرس خفيف مغمور في الماء في مسار دخول الهواء إلى الرئتين وخروجهما ، فبسبب عمل عضلات الجهاز التنفسي سيزيد هذا الجهاز من حجمه أثناء الزفير وينخفض أثناء الاستنشاق. إذا كانت جميع الوصلات ضيقة (لإغلاق تجويف الفم ، أو استخدام قطعة مطاطية خاصة أو قناع يلبس على الوجه) ، فمن الممكن ، عن طريق إرفاق أداة الكتابة بالجزء المتحرك من الجهاز ، تسجيل جميع أجهزة التنفس حركات. يُطلق على هذا الجهاز ، الذي تم اختراعه في القرن التاسع عشر ، اسم spirograph ، ويسمى السجل المصنوع به مخطط spirogram (الشكل 23). بمساعدة مخطط التنفس المصنوع على شريط ورقي ، من الممكن قياس أهم خصائص التنفس الخارجي للشخص كميًا. الأحجام والقدرات الرئوية. بفضل مخطط التنفس ، يمكن رؤية أحجام الرئة وسعاتها المختلفة وقياسها بوضوح. عادةً ما تسمى الأحجام في فسيولوجيا التنفس تلك المؤشرات التي تتغير ديناميكيًا في عملية التنفس وتميز الحالة الوظيفية للجهاز التنفسي. السعة عبارة عن خزان لا يتغير في وقت قصير ، حيث تحدث دورة التنفس وتبادل الغازات. النقطة المرجعية لجميع أحجام الرئة وقدراتها هي مستوى الزفير الهادئ.

الأحجام الرئوية.في حالة الراحة ، يكون حجم المد والجزر صغيرًا مقارنة بالحجم الكلي للهواء في الرئتين. لذلك ، يمكن لأي شخص أن يستنشق ويزفر حجمًا إضافيًا كبيرًا من الهواء. يتم تسمية هذه المجلدات وفقًا لذلك حجم احتياطي الشهيق وحجم احتياطي الزفير... ومع ذلك ، حتى مع أعمق زفير ، يبقى بعض الهواء في الحويصلات الهوائية والممرات الهوائية. هذا هو ما يسمى بالحجم المتبقي ، والذي لا يتم قياسه باستخدام مخطط التنفس (لقياسه ، يتم استخدام تقنية وحسابات معقدة إلى حد ما ، يتم استخدام الغازات الخاملة). عند البالغين ، يبلغ حجمها حوالي 1.5 لتر ، عند الأطفال - أقل من ذلك بكثير.

أرز. 24. Spirogram: سعة الرئة ومكوناتها

القدرة الحيوية للرئتين.مجموع حجم احتياطي الشهيق وحجم المد والجزر وحجم احتياطي الزفير هو قدرة الرئة(VC) من أهم مؤشرات حالة الجهاز التنفسي. لقياس ذلك ، يتم استخدام مقاييس التنفس من تصميمات مختلفة ، حيث من الضروري الزفير بعمق قدر الإمكان بعد استنشاق أعمق - سيكون هذا VC. يعتمد VC على حجم الجسم ، وبالتالي على العمر ، ويعتمد أيضًا بشكل كبير على الحالة الوظيفية واللياقة البدنية لجسم الإنسان. في الرجال ، يكون VC أعلى منه عند النساء ، إذا لم يشارك أي منهما أو الآخر في الرياضة ، وخاصة تمارين التحمل. تختلف قيمة VC اختلافًا كبيرًا في الأشخاص من أجسام مختلفة: فهي صغيرة نسبيًا في الأنواع ذات الشكل العضدي ، وفي الأنواع متعددة الأشكال تكون كبيرة جدًا. من المعتاد استخدام VC كأحد مؤشرات التطور البدني للأطفال في سن المدرسة ، وكذلك المجندين. لا يمكن قياس VC إلا من خلال المشاركة النشطة والواعية للطفل ، وبالتالي ، لا توجد بيانات عمليا عن الأطفال دون سن 3 سنوات.