ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ У СПОРТСМЕНОВ

RESEARCH OF EXTERNAL RESPIRATION AT SPORTSMEN

Olga Linyaeva

senior teachers of the Financial University under the Government of the Russian Federation,

Russia, Moscow

Natalia Fokina

senior teachers of the Financial University under the Government of the Russian Federation,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются особенности внешнего дыхания, которые обеспечивают энергией мышечную деятельность спортсменов с участием сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также изыскиваются пути поиска эффективности двигательной деятельности.

ABSTRACT

The article deals with the features of external respiration, which provide energy to the muscular activity of athletes with the participation of the cardiovascular and respiratory systems, and also find ways to find the effectiveness of motor activity.

Ключевые слова: легочная вентиляция, жизненная ёмкость легких.

Keywords: pulmonary ventilation, vital capacity of the lungs.

Основная функция аппарата внешнего дыхания состоит в том, чтобы обеспечить организм необходимым количеством кислорода и помочь системе дыхания освободится от избытка углекислоты. Газообмен включает в себя прежде всего, систему внешнего дыхания, систему крови и сердечно-сосудистую систему.

В тех видах спорта, где система дыхания обеспечивает результативность двигательной деятельности спортсменов, в основном это виды спорта, развивающие выносливость и быстроту, основной упор в тренировочной деятельности делается на развитие кардио-респираторной системы.

Дыхание человека состоит из трёх процессов – внешнего и внутреннего дыхания и газообмена. Внешнее дыхание осуществляется между внешней средой и кровью лёгочных капилляров, а внутреннее – между кровью и клетками, в результате чего клетки потребляют кислород и выделяют углекислоту. Чем больше кислорода человек берет из воздуха и передает его к органам и тканям, тем более комфортные условия у него образуются для развития работоспособности. Если системы дают сбой – возникает одышка или тахикардия, поэтому важно использовать возможности развития системы внешнего дыхания спортсменов с учётом знаний теоретических закономерностей.

Система внешнего дыхания состоит из легких, верхних дыхательных путей и бронхов, грудной клетки и дыхательных мышц (межреберные, диафрагма и др.). С помощью внешнего дыхания организм насыщает венозную кровь кислородом, а это, в свою очередь, является условием для развития работоспособности спортсменов. Кроме того, газообмен между альвеолами и воздухом (вентиляция) зависит от числа дыханий в минуту, от потребности организма в кислороде при выведении определенного количества углекислого газа, а также от состояния дыхательных мышц, проходимости бронхов и пр.

Внешнее дыхание начинается в лёгких. Вентиляция легких осуществляется дыхательными мышцами, благодаря которым увеличивается объем грудной полости и происходит вдох. Кроме того, лёгочную вентиляцию обеспечивает диафрагма межреберные мышцы, которые при сокращении увеличивает размер грудной полости, обеспечивая спортсмену вдох. В то же время выдох обеспечивают мышцы брюшного пресса, которые при сокращении повышают внутрибрюшное давление и уменьшают объем диафрагмы. Выдох в спокойном состоянии происходит пассивно, однако при физической нагрузке выдох становится активным, а при сильной нагрузке в работу вовлекаются дополнительные дыхательные мышцы шеи, груди и спины.

Обычно объем составляет от 2 до 5 л, это составляет примерно около 80% дыхательного объёма, а продолжительность вдоха от 1,3 до 2,6 сек, в то время как выдох длится от 1,9 до 3,6 сек., частота же дыханий человека в покое длится от 7 до 21 цикла в минуту. Все эти цифры значительно возрастают при мышечной работе, т.е. и скорость газообмена при этом также значительно возрастает, что создаёт благоприятные условия для воспитания выносливости.

Если вентиляция лёгких недостаточна для обеспечения газообмена, создается ситуация гиповентиляции, и наоборот, при интенсивной мышечной деятельности возникает гипервентиляция лёгких, т.е. углубление дыхания.

Условно различаются три группы здоровых лиц: «среднедышащих» нормопноиков, у которых частота дыхания не выходит за рамки 8-13 цикл/мин, а дыхательный объем - 0,5-0,7 л, «частодышащих» тахипноиков, у которых эти параметры составляют 15-20 цикл/мин и более и 0,3-0,4 л соответственно, и «медленнодышащих» брадипноиков с частотой дыхания 4-6 цикл/мин и дыхательным объемом 0,8-1,2 л и более. Эти показатели следует учитывать при планировании тренировочной нагрузки для спортсменов с различными характеристиками дыхания и квалификации, возраста и т.д. А по большому счёту эти данные интересно было бы интерпретировать при отборе в спортивную секцию, т.к. эти показатели определяют успешность в том или ином виде спорта.

Учитывая все данные, которые нам удалось узнать по дыхательной системе человека, мы поставили задачу исследовать дыхательную систему студентов Финуниверситета при физической нагрузке в условиях учебно-тренировочных занятий. Естественно, что показатели внешнего дыхания при нагрузке значительно отличаются от тех же показателей в покое. Так, парциальное давление кислорода в венозной крови существенно падает, а углекислого газа повышается. Известно, что в состоянии тренированности эти изменения обеспечивают более эффективное выполнение нагрузки, при этом изменения функции дыхательной системы выражены гораздо меньше, чем, например, сердечно-сосудистой системы.

Известно, что резервы дыхательной системы у здорового человека гораздо выше, чем других систем. Минутный объем дыхания при нагрузке может возрастать до 20‒40 раз, т.е. дыхательная система имеет приспособительные реакции к работе в условиях максимальных нагрузок и каких-либо существенных дополнительных изменений не требует. Тем не менее, некоторые важные приспособительные сдвиги, направленные на оптимизацию дыхания при нагрузке, на фоне тренировок все же наступают.

Приспособительные изменения дыхания зависят от характера нагрузки. Всем известны способы дыхания у биатлонистов, основной задачей которых набрать как можно более высокую скорость бега и затем при резкой остановке на огневом рубеже следует так научиться «останавливать» дыхание, чтобы тремор, возникающий при этом, не повлиял на качество прицеливания. Биатлонисты отлично используют диафрагмальное дыхание, что и обеспечивает успешность стрельбы в конечном итоге. Это означает, что изменения вентиляции при тренировке, по крайней мере частично, обусловлены местными приспособительными процессами в тренируемых мышцах, а не перестройкой дыхательного центра. Это изменение носит приспособительный характер, так как более глубокое дыхание способствует более эффективной альвеолярной вентиляции.

При тренировке возрастает также максимальное давление на вдохе, отражающее развиваемое дыхательными мышцами усилие. Приспособительные изменения функции дыхательных мышц могут быть важны для спортсменов по следующим причинам:

1. Снижается работа дыхания, а следовательно, и общие энергозатраты;
2. Повышается способность дыхательных мышц использовать лактат крови;
3. Снижаются одышка и чувство нехватки воздуха.

По показателю потребления кислорода измеряют функциональное состояние кардиореспираторной системы, которая при мышечной работе подвержена изменениям и зависит от интенсивности физических нагрузок.

Легочная вентиляция при максимальных нагрузках у тренированных лиц она может возрастать в 20‒25 раз по сравнению с состоянием покоя и достигать 150 л/мин и более. Такое увеличение вентиляции обеспечивается возрастанием частоты и объема дыхания, причем частота может увеличиться до 60‒70 дыханий в минуту, а дыхательный объем ‒ с 10 до 55 % жизненной емкости легких.

В возникновении гипервентиляции при физических нагрузках важную роль играет раздражение дыхательного центра в результате высокой концентрации углекислого газа. Считается, что при мышечной работе динамического характера минутный объем дыхания (МОД) увеличивается прямо пропорционально мощности работы и повышению потребления кислорода. Однако линейная зависимость между этими показателями при очень напряженной мышечной деятельности нарушается, и вентиляция усиливается в большей степени, следуя уже не за потреблением кислорода, а за выделением углекислоты.

При предельном увеличении МОД (до 150‒200 л/мин), которого могут достигать спортсмены, потребление кислорода дыхательными мышцами достигает более чем стократного увеличения по сравнению с покоем, и поступающий в организм дополнительный кислород в таких условиях уже совсем не может использоваться для полезной работы. Критический предел для повышения вентиляции при мышечной работе лежит между 120 и 140 л/мин.

Одной из причин снижения эффективности вентиляции при мышечной работе является утомление дыхательных мышц, проявляющееся в снижении показателен их силы, уменьшении ЖЕЛ, резервного объема вдоха и объема альвеолярной вентиляции. Однако, тренировка сама по себе способствует повышению силы и выносливости дыхательных мышц, но специальная тренировка дыхательных мышц будет в большей мере способствовать возрастанию силы и выносливости последних.

Таким образом, исследование функции внешнего дыхания в спорте позволяет наряду с сердечно-сосудистой и дыхательной системами оценить функциональное состояние спортсмена и его резервные возможности. Для исследования функции внешнего дыхания используют специальную аппаратуру – спирометры, по которым можно получить показатели силы дыхательной мускулатуры, бронхиальной проходимости и др. (частота и глубина дыхания, минутный объём дыхания, жизненная ёмкость легких).