"Az ember oxigénigénye. A légzőrendszer felépítése"
Az oxigén fontossága a szervezet életének fenntartásában tagadhatatlan. Ha összehasonlítjuk a szervezet életéhez nélkülözhetetlen összetevőket (víz, tápanyagok és oxigén), akkor kiderül, hogy bármelyik láncszemben az oxigénháztartás lebomlása vezet leggyorsabban a halálhoz. Az emberi szervezetben, mint az élet legszervezettebb formájában, a létfontosságú szervek funkcionális képessége jelentősen függ az oxigénellátásuktól. Ezért minden kóros állapot szorosan összefügg a szervezet oxigén költségvetésének zavaraival.
Az "oxigén költségvetés" fogalma magában foglalja a szervezet oxigénigényével, a sejtekbe és testnedvekbe való oxigén behatolásának törvényeivel, a keringési rendszeren keresztül történő szállításával és a szövetekben való felhasználásának mechanizmusával kapcsolatos kérdések teljes körét. Bizonyos mennyiségi összefüggéseket állapítottak meg az oxigénfogyasztás és a szervezet energiatermelése között. A szervezet létfontosságú tevékenységének energetikai alapja a tápanyagok folyamatos oxidációja.
Nyugalomban, minimális gázcserével rendelkező személy körülbelül 250 ml oxigént fogyaszt percenként. Ugyanakkor körülbelül 200 ml szén-dioxid képződik. Nehéz izommunka esetén az oxigénfogyasztás 10-szeresére vagy többre nő, ami körülbelül 2500-3000 ml oxigén percenként. Ezt az álláspontot igazolják az egyes szervek nyugalmi és megerőltető tevékenység közbeni vizsgálata során nyert adatok.
Megerőltető tevékenység esetén az oxigénfogyasztás jelentősen megnő. Az emberi szervezet oxigéntartalékai rendkívül kicsik; csak 5-6 percre elégek az életre.
Az ember által belélegzett légköri levegő 20,94% oxigént, 79,03% nitrogént és különféle inert gázokat (argon, neon, hélium stb.) és 0,03% szén-dioxidot tartalmaz. A kilélegzett levegő összetétele már más: 16,3% oxigént, 4% szén-dioxidot, 79,7% nitrogént és egyéb inert gázokat tartalmaz. A számok összehasonlítása azt mutatja, hogy a tüdőben az oxigén mennyisége csökken, a szén-dioxid pedig nő. Az alveolusokban lévő levegő oxigénje a vérbe, a szén-dioxid pedig a vérből az alveoláris levegőbe kerül. Miért történik ez a gázátmenet? A gázok átmenete a környezetből a folyadékba és a folyadékból a levegőbe bizonyos fizikai törvények függvénye. Minden gáz a parciális nyomásától függően oldódik egy folyadékban (a parciális nyomás a teljes nyomásnak az a része, amely az egyes gázok gázkeverékben lévő részarányára esik. Ez a gáz százalékos arányától függ). Mekkora ezeknek a gázoknak a parciális nyomása?
A légköri nyomás 760 Hgmm. Művészet. Ezért ha a levegő 760 Hgmm-nek megfelelő nyomást fejt ki. Art. tehát oxigén parciális nyomás a teljes nyomás 20,94%-a lesz, és 159 Hgmm lesz. Művészet. A nitrogén parciális nyomásaés más inert gázok a légköri nyomás 79,03%-át teszik ki, és 600,8 Hgmm-nek felelnek meg. Művészet. Nagyon kevés szén-dioxid van - csak 0,03%. Ezért az övé parciális nyomás körülbelül 0,2 Hgmm lesz. Művészet. Ha egy gáz parciális nyomása a környezetben nagyobb, mint ugyanannak a gáznak a nyomása (feszültsége) egy folyadékban, akkor a gáz addig oldódik a folyadékban, amíg egy bizonyos egyensúly létre nem jön. Ha például az oxigén parciális nyomása az alveolusokban magasabb, mint a beáramló vénás vérben, akkor az alveoláris levegő oxigénje a vérbe kerül.
A tüdőbe a tüdőartérián keresztül bejutott vér vékony rétegben terjed a kapillárisokban az alveolusok hatalmas területén. Ez is elősegíti a gázcserét. Az oxigén az alveoláris levegőből a vérbe jutva kémiai kötésbe kerül a hemoglobinnal. Az oxigénnel dúsított vér az egész testben áthalad, és oxigént bocsát ki a szöveti kapillárisokban. Itt a szén-dioxid bejut a véráramba. Az oxigén, amelyet a vér ad a szöveteknek, bejut a sejtekbe, és belép a kémiai anyagcsere folyamatokba.
Egy személy által elfogyasztott oxigén mennyisége nem állandó, hanem változó, és számos különböző tényezőtől függ.
Az emberi légzés aktivitása számos tényezőtől függ. Így például, ha elég hideg vagy hideg zuhanyozást vesz le, akkor az oxigénfogyasztás körülbelül 100%-kal, a szén-dioxid-kibocsátás pedig 150%-kal nő (a szobahőmérséklethez képest). A légzési folyamatok gyakorisága nő az emberi hőveszteség növekedésével. Egy növekvő test és egy fizikailag sokat dolgozó emberi szervezet több oxigént igényel, mint egy másik emberi szervezet.
Egy személy 15-20 liter oxigént fogyaszt egy óra alvás alatt; amikor egy személy éppen fekszik, de ugyanakkor ébren van, akkor oxigénfelvétele 30-35% -kal nő; egy nyugodtan sétáló személy 100% -kal több oxigént fogyaszt; csendes, könnyű munkával az oxigénigény 200%-kal nő; nehéz fizikai munkával az oxigénfelhasználás 600%-kal vagy még ennél is megnőhet (a munka intenzitásától függően).
Az ember légzési folyamatainak aktivitása közvetlenül befolyásolja tüdejének kapacitását. Tehát a sportolóknál a tüdőkapacitás 1-1,5 literrel nagyobb a normánál, a profi úszóknál pedig a 6 litert is elérheti. A tüdőkapacitás növekedésével a légzésszám csökken, és a belégzés mélysége nő. Ha egy hétköznapi ember (nem sportoló) percenként 14-18 lélegzetvétellel lélegzik, akkor egy sportoló 6-10 légzést percenként. Így az emberi szövetek oxigénigénye közvetlenül függ életmódjától, munkaintenzitásától és életkorától.
A. M. Charny,
"A hipoxiás állapotok patofiziológiája".
Medgiz, M., 1961
Ez a kiadvány kisebb rövidítésekkel jelenik meg.
Az oxigén fontossága a szervezet életének fenntartásában tagadhatatlan. Ha összehasonlítjuk a szervezet életéhez nélkülözhetetlen összetevőket - a vizet, a tápanyagokat és az oxigént, akkor kiderül, hogy az oxigén költségvetés lebomlása bármelyik láncszemben a leggyorsabban halálhoz vezet. Az emberi szervezetben, mint a legszervezettebb életformában, a létfontosságú szervek funkcionális képessége jelentősen függ a közvetlen oxigénellátástól. Ezért feltételezhető, hogy bármely kóros állapot szorosan összefügg a szervezet oxigén költségvetésének zavaraival.
Az "oxigén költségvetés" fogalma magában foglalja a szervezet oxigénigényével, a sejtekbe és testnedvekbe való oxigén behatolásának törvényeivel, a keringési rendszeren keresztül történő szállításával és a szövetekben való felhasználásának mechanizmusával kapcsolatos kérdések teljes körét. Bizonyos mennyiségi összefüggéseket állapítottak meg az oxigénfogyasztás és a szervezet energiatermelése között. A szervezet létfontosságú tevékenységének energetikai alapja a tápanyagok folyamatos oxidációja. A fehérje táplálkozás körülményei között 1 liter oxigén elfogyasztása esetén 4,48 kcal képződik, zsírral táplálva - 4,69 kcal, kizárólag szénhidráttartalmú táplálékkal - 5,05 kcal hőt. 1 liter oxigén elfogyasztása vegyes táplálkozás mellett 4,8 kcal hő képződéssel jár.
... Így egy ember nyugalmi állapotban minimális gázcserével percenként körülbelül 250 ml oxigént fogyaszt. Ugyanakkor körülbelül 200 ml szén-dioxid képződik. Nehéz izommunka esetén az oxigénfogyasztás 10-szeresére vagy többre nő, ami körülbelül 2500-3000 ml oxigén percenként. Ezt az álláspontot igazolják az egyes szervek nyugalmi és megerőltető tevékenység közbeni vizsgálata során nyert adatok.
... Megerőltető tevékenység mellett az oxigénfogyasztás jelentősen megnő.
Az emberi szervezet oxigéntartalékai rendkívül kicsik; élettevékenységhez 5-6 percre elegendőek lehetnek.
... Barcroft számításai szerint egy bálnában a vér mennyisége megközelítőleg 8000 liter, össztömege 122000 kg. Ebből az következik, hogy a testtömeg és a vértérfogat közötti mennyiségi arányok egy bálnánál megközelítőleg ugyanolyan nagyságrendűek, mint az embernél. Ugyanilyen arányok vannak más búvár állatok (fókák) testében is. Az emberi szervezet és a búvár állatok oxigéntartalékainak összehasonlítása világos képet ad ennek a tartaléknak az emberekben és a búvár állatokban való jelentéktelenségéről. A búvár állatok hosszan tartó víz alatti tartózkodása a légköri oxigénhez való hozzáférés nélkül, és kis mennyiségű tartalékkal a szervezetben lehetséges az alacsony anyagcsere miatt. Az ember nagyon csekély oxigéntartalékai teljes mértékben kielégítik fiziológiai szükségleteit, feltéve, hogy ezt a készletet folyamatosan pótolják a külső levegőből. Ezt a szervezet oxigénellátásának szabályozásával és a szén-dioxid eltávolításával érik el, ami automatikusan és nagy sebességgel történik. Ennek feltételei feltehetően a szervezet fejlődésének egy bizonyos szakaszában teremtődtek meg, és ez volt az oka annak, hogy a szervezet számára létfontosságú gáz kezdett a vérben könnyen felszívódni és gyorsan kikerülni a szövetekbe. Ezek a feltételek a következők: az oxigén sejtekbe és testnedvekbe való behatolásának fizikai tulajdonságai és törvényei, az oxigén szállítása a keringési rendszeren keresztül és a szövetekben az oxigén felhasználásának mechanizmusa.
AZ OXIGÉN ALAPVETŐ FIZIKAI TULAJDONSÁGAI ÉS A TEST FOLYÉKONY KÖZEGÉBEN BENYÚJTÁSÁNAK TÖRVÉNYEI
A vér és a testszövetek körülbelül 20 liter szén-dioxidot, 1 liter oxigént és 1 liter nitrogént tartalmaznak. A Dalton-törvény szerint a keverékben lévő gáznyomás nem függ a keverék egyéb komponenseinek tartalmától, és megegyezik azzal a nyomással, amelyet ez a gázmennyiség akkor fejt ki, ha egy adott térfogatot egyedül foglalna el. Ezt a nyomást a gáz parciális nyomásának nevezzük.
Az oxigén parciális nyomása a sejtekben, a vérben és a testnedvekben fontos tényező a normális működésében. Az oxigén parciális nyomása a sejtekben az intracelluláris gáznyomás, a szöveti folyadékban és a nyirokban pedig extracelluláris. Camelbell a gázbuborékképzés módszerével kimutatta, hogy egy zárt üregben lévő adott gáz tetszőleges térfogatánál a nyugalmi körülmények közötti kiegyenlítés után a parciális nyomása állandó marad. A szervezet oxigénellátását a légzőrendszer, a vér és a szövetek biztosítják. Ami a légzőrendszert illeti, itt az oxigénellátás a gázok membránokon keresztül történő behatolásának és folyadékokba való diffúziójának törvényeitől függ.
OXIGÉN DIFFÚZIÓ A TÜDŐMEMBRANÁN KERESZTÜL
A vér és levegő közötti gázcsere elengedhetetlen tényezője a légzőfelület mérete, valamint a tüdőkapillárisok és az alveolusok közötti szövetréteg vastagsága.
Még Abby (1880) is rámutatott, hogy a tüdő légzőfelülete 80 m2, az összeesett alveolusok átmérője pedig 0,2 mm.
A tüdő légzőfelületének Zuntz által megadott mérete, figyelembe véve a tüdő alveolusainak levegőtartalmát, az alveolusok átmérőjét (0,2 mm) és felszínét (0,126 cm2), feltéve, hogy körülbelül 725 millió alveolus van. az emberi tüdőben 90 m2.
Bohr másként közelítette meg a pulmonalis felszín számítását. Invazív együtthatónak azt a gázmennyiséget jelölte meg, amely 760 Hgmm nyomáson 1 perc alatt áthatol a felület 1 cm2-én.
... Az alveoláris üreget a kapilláris üregtől elválasztó fal vastagsága számos kutató egyeztetett adatai szerint 0,004 mm. Később kiderült, hogy a gázok diffúziója szempontjából fontos a gázok folyadék általi abszorpciója, molekulatömege, az egyes gázmolekulák tömege, a folyadék határrétegeire gyakorolt nyomás, a folyadékréteg vastagsága stb.
Az egységnyi térfogatú folyadék által légköri nyomáson elnyelt gázmennyiséget Bunsen-abszorpciós együtthatónak (a) nevezzük. Stefan bevezette a diffúziós együttható (K) fogalmát – egy állandót, amely a diffúziós gáz, a folyadék és a hőmérséklet természetétől függ.
... Így a gáz diffúzió sebessége egyenesen arányos az abszorpciós együtthatóval, a diffundáló gáz nyomáskülönbségével a folyadék mindkét oldalán, a diffúziós állandóval és fordítottan arányos a légköri nyomással és a terelőlemez vastagságával . Levy és Zuntz a diffúziós tényező (C) figyelembevételét javasolta a diffúziós együttható helyett. Ez utóbbi (azon az alapon, hogy a diffúziós együttható arányos a molekulatömeg négyzetgyökével) a diffúziós együtthatóból származik, ha megszorozzuk a gáz molekulatömegének négyzetgyökével.
... Később Levy és Zuntz kísérletei kimutatták, hogy a tüdőszöveten keresztüli diffúzió kétszer gyorsabban megy végbe, mint a vízen keresztül. Exner ezt a lipoid membrán jelenlétével magyarázza. Így kiderült, hogy a tüdő diffúziós tényezője 0,139 lesz a víz 0,065 helyett.
A rendelkezésre álló adatok alapján kiszámítható, hogy a normál légzési mozgások során percenként mennyi oxigén tud behatolni az alveoláris fal 1 cm2-én, és így a normál emberi tüdőn keresztül.
... A teljes tüdőfelületen (90 m2) percenként 90 X 10000 X 0,006756 = 6080 ml oxigén hatol be. Így a tüdő szerkezete percenként körülbelül 6080 ml oxigént enged a vérbe. Figyelembe véve, hogy egy felnőtt ember oxigénfogyasztása nyugalmi állapotban 250 ml/perc, intenzív izommunka mellett pedig kb. 3000-4000 ml, megállapíthatjuk, hogy a szervezet oxigénellátását a túlzottan a tüdő biztosítja.
Ezek az adatok arra engednek következtetni, hogy a legintenzívebb munkavégzést megfelelő oxigénszállítás biztosíthatja, és olyan kóros állapotok esetén, amelyek a tüdőfelület nagy részének leállásával járnak.
A test homeosztázisa amit az edzésre adott kardiorespiratorikus válaszok gondos szabályozása támogat. Két mutató van, amely megfelelően tükrözi a szervezet anyagcsere-szükségleteit: az oxigénfogyasztás és a CO2 termelés.
Fizikai aktivitás szintje a legfontosabb pont, amely meghatározza a szervezet oxigénszükségletét. Az oxigénfogyasztás viszont a fizikai stressz legmegfelelőbb mutatója.
Nál nél 1 liter oxigén fogyasztása körülbelül 5 kcal-nak megfelelő energia keletkezik. Ebben a cikkben az oxigénfogyasztás perctérfogatát Vo2-nak nevezzük, és liter per percben fejezzük ki, normál körülményekre normalizálva (STPD).
Metabolikus költség a különböző testtevékenységeket gyakran milliliter per kilogramm per perc (ml / kg * perc) Vo2-ban (STPD) fejezik ki. Ez egy egyszerű módszer, amely figyelembe veszi a személy testének méretét. Egy időben különböző szerzők javasoltak a fizikai aktivitás súlyosságának külön osztályozását az iparban, a sportban és néhány más, az emberi fizikai tevékenységhez kapcsolódó területen. Ez a kutatás a búvárkodás és a búvárkodás területét is érintette. Különböző forrásokból ismert, hogy az oxigénfogyasztás teljes átlagos értéke 0,56 m/s-hoz közeli sebességű, hosszan tartó szabadúszó uszonyos úszás során 2 l/perc (STPD).
1973-ban Morrison beszámolt egy tanulmányról a maximális erőkifejtésről rögzített uszonyos úszás során egy merülő trapéz tréneren különböző szimulált mélységekben. A kapott eredmények közel álltak a Lanphier által 1954-ben a 0,61 m/s sebességgel úszó alanyok átlagához és értéktartományához.
Tanulj be valódi úszáskörülmények 1964-ben Hunt és munkatársai az óceánban a víz alatti hosszú távú kísérletet végezték el. Az oxigénfogyasztás perctérfogatát közvetlenül nem mérték, de más mutatók alapján feltételezhető volt, hogy az 1,3-1,8 tartományba esik. l/min. A számított úszási sebesség 0,5-0,61 m/s volt.
Aerob kapacitás
Bármely különleges egy adott Vo2 időpillanatának minden bizonnyal a minimális (alap) és a legmagasabb érték között kell lennie, amelyet az adott szervezet képes elérni. Figyelembe véve a testméretet és a fizikai ellazulás mértékét, a minimális Vo2 értékek felnőtteknél 0,2 l / perc. A számításoknál leggyakrabban az egy személy átlagos Vo2-értékét használják. nyugalmi állapot 0,3 l / perc.
Mindenkinek van oxigénfogyasztás felső határa ami nagy izomcsoportokat érintő nagyon kemény fizikai munkával érhető el. A maximális Vo2 (VO2max) vagy "aerob kapacitás" egészséges embereknél normál légköri nyomás mellett a szervezet keringési rendszerének azon képességének köszönhető, hogy oxigént szállít a tüdőből a dolgozó izmokhoz. Amint az a szakirodalmi adatokból is kitűnik, a tüdő lélegeztetésének nehézsége mélységben korlátozza a VO2max értékét.
VO2max érték nemcsak az ember testméretétől és alkati adottságaitól függ, hanem elsősorban egyéni sportedzettségének mértékétől. Szinte minden kutató úgy véli, hogy a VO2max a szív- és érrendszer és a légzőrendszer "fizikai alkalmasságának" legreprezentatívabb mutatója.
Mert különféleátlagos testparaméterekkel és közepes edzettséggel a VO2max legalább 3 l/percnek tekinthető. A 6 l/perc-ig terjedő VO2max értékek nagyon ritkák. Az a búvár, akinek a paramétereihez képest szokatlanul magas az oxigénfogyasztás maximális perctérfogata, bizonyos előnyökkel jár a búvárkodás során a többi búvárhoz képest, különösen a test szellőzési szükségletei tekintetében magas fizikai aktivitás mellett.
A vízi környezet hatása a VO2max-ra jelentősnek tűnik. 1974-ben Holmer kimutatta, hogy a csúcsúszók VO2max értéke úszás közben megközelítőleg megegyezik az ergométer levegőben mért értékével, de 6-7%-kal alacsonyabb, mint futás közben. A kevésbé tapasztalt úszóknál a megállapított különbségek hangsúlyosabbak voltak.
Mooreés munkatársai 1970-ben nem tapasztaltak fizikai teljesítőképesség-csökkenést a lábbal dolgozó alanyoknál (a gyakorlat nem úszás jellege), amikor az egész testet vízbe merítették. 1973-ban Morrison olyan eredményeket közölt, amelyek VO2max-korlátozást mutattak az uszonyos trapézúszásban. Ebben az esetben azonban a kapott adatokat a légzőkészülék is befolyásolhatta.
Az izomnyugalomban, fekve éhgyomorra elfogyasztott oxigén mennyisége a szervezet nyugalmi létfontosságú funkcióinak, azaz az alapvető anyagcserének fenntartásához szükséges csere mutatója. Az alapvető emberi anyagcserét a 200-250 ml/perc közötti oxigénfogyasztás jellemzi, körülbelül 1-1,2 kcal/perc energiafogyasztás mellett. Az alapanyagcserét befolyásolja a nem, az életkor, a testtömeg és a felület, a táplálék összetétele, az éghajlati viszonyok, a környezeti hőmérséklet stb. Egy felnőtt ember alapvető energia-anyagcseréjének sebessége 1 kcal/kg/óra.
A munka során fokozott oxigénfogyasztás szükséges az aerob fázisban lévő szénhidrátok (tejsav), zsírok bomlástermékeinek oxidációjához, valamint a nitrogéntartalmú anyagok újraszintéziséhez az anaerob fázisban. Minél nagyobb a szervezet oxigénigénye, annál intenzívebb a munka. Bizonyos határokon belül lineáris kapcsolat van az elvégzett munka súlyossága és az oxigénfogyasztás között. Ezt a megfelelést a szív- és érrendszer erősödése és a tüdőszöveten keresztüli oxigén diffúziós együtthatójának növekedése biztosítja. A diffúziós együttható 50-ről 450 kg/perc sebességgel 61-re nő 1590 kg/perc sebességgel.
A bomlástermékek teljes oxidációjához szükséges percenkénti oxigénmennyiséget oxigénigénynek, vagy oxigénigénynek nevezzük, míg a szervezet által percenként maximálisan befogadható oxigénmennyiséget oxigénplafonnak nevezzük. A fizikai munkára képzetlen emberek oxigénplafonja hozzávetőlegesen 3 l/perc, edzetteknél pedig elérheti a 4-5 l/perc értéket.
A dinamikus negatív munka energiaköltsége körülbelül 50%-a a dinamikus pozitív munka energiaköltségének. Tehát a teher mozgatása vízszintes síkon 9-16-szor könnyebb, mint a teher felemelése.
Rizs. 1. Az oxigénfogyasztás dinamikája fizikai munkavégzés során. Kockás keltetés - oxigénfogyasztás munka közben; vízszintes árnyékolás - oxigénigény; függőleges árnyékolás - oxigéntartozás. Bal oldali ábra - közepesen súlyos munka; a jobb oldali ábra progresszív oxigéntartozással dolgozik.
ábra mutatja az oxigénfogyasztást dinamikus pozitív munkavégzés során. 1. Amint az ebből az ábrából látható, az oxigénfogyasztási görbe a munka elején növekszik, és csak 2-3 perc elteltével áll be egy bizonyos szintre, amelyet azután hosszú ideig tartanak (egyensúlyi állapot). A görbe ilyen lefutásának lényege, hogy eleinte az oxigénigény hiányos kielégítésével és ennek következtében növekvő oxigéntartozással történik a munka, mivel az izomban az összehúzódás során az energiafolyamatok azonnal lezajlanak, az oxigénszállítás pedig a szív- és érrendszer és a légzőrendszer tehetetlensége miatt lassú ... És csak akkor, ha az oxigénszállítás teljes mértékben megfelel az oxigénigénynek, akkor az oxigénfogyasztás állandósult.
A munkakezdéskor kialakult oxigéntartozás törlesztésére a munkavégzés után, a felépülési időszak alatt kerül sor, mely alatt az oxigénfogyasztás eléri a kezdeti szintet. Ez az oxigénfogyasztás dinamikája könnyű és közepes munkavégzés során. Nehéz munkavégzés során az oxigénfogyasztás állandósult állapota lényegében soha nem következik be, a munka elején kialakuló oxigénhiány hozzáadódik a közben kialakuló oxigénhiányhoz. Ebben az esetben az oxigénfogyasztás folyamatosan nő az oxigénplafonig. Az ilyen munkával végzett helyreállítási időszak jelentősen meghosszabbodik. Abban az esetben, ha az oxigénigény üzem közben meghaladja az oxigénplafont, úgynevezett hamis egyensúlyi állapot lép fel. Az oxigénplafont tükrözi, nem a valódi oxigénigényt. Ebben az esetben a helyreállítási időszak még hosszabb.
Így a munkával kapcsolatos oxigénfogyasztás mértéke alapján lehet megítélni az elvégzett munka súlyosságát. A munka közbeni egyenletes oxigénfogyasztás azt jelezheti, hogy az oxigénigény teljes mértékben kielégült, a tejsav felhalmozódása az izmokban és a vérben nem történik meg, van ideje glikogénné újraszintetizálódni. Az egyensúlyi állapot hiánya és az oxigénfogyasztás növekedése a munka során a munka súlyosságát, a tejsav felhalmozódását jelzi, amelynek újraszintéziséhez oxigénre van szükség. A még keményebb munkát is hamis egyensúlyi állapot jellemzi.
Az oxigénfogyasztás felépülési időszakának hossza is a munka többé-kevésbé súlyosságát jelzi. Könnyű munkával kicsi az oxigéntartozás. A képződött tejsavnak többnyire van ideje az izmokban glikogénné újraszintetizálódni munka közben, a gyógyulási időszak időtartama nem haladja meg a néhány percet. Kemény munka után az oxigénfogyasztás eleinte gyorsan, majd nagyon lassan csökken, a gyógyulási időszak teljes időtartama elérheti a -30 percet vagy még tovább is.
Az oxigénfogyasztás helyreállítása nem jelenti a szervezet egészének károsodott funkcióinak helyreállítását. A szervezet számos funkciója, például a légzőrendszer és a szív- és érrendszer állapota, a légzési hányados, a biokémiai folyamatok stb., ekkorra még nem érte el kezdeti szintjét.
A gázcsere folyamatok elemzéséhez különösen érdekes lehet a CO 2 / O 2 (DC) légzési együttható változása.
A működés közbeni állandó oxigénfogyasztás esetén a DC az oxidált anyagok természetét jelezheti. Kemény munkával a DC 1-re emelkedik, ami a szénhidrátok oxidációját jelzi. Munka után a DC 1-nél nagyobb lehet, ami a vér sav-bázis egyensúlyának megsértésével és a hidrogénionok (pH) koncentrációjának növekedésével magyarázható: a megnövekedett pH továbbra is gerjeszti a légzőközpontot, és ennek eredményeként a szén-dioxid intenzíven kimosódik a vérből az oxigénfogyasztás egyidejű csökkenésével, azaz CO 2 / O 2 arányban a számláló nő, a nevező csökken.
A helyreállítás egy későbbi szakaszában az egyenáram alacsonyabb lehet, mint a kezdeti kiegészítő üzemjelző. Ez azzal magyarázható, hogy a gyógyulási időszakban lúgos vérkészletek szabadulnak fel, és a szén-dioxid megmarad a normál pH fenntartása érdekében.
Statikus üzemben az oxigénfogyasztás eltérő. A munkafolyamatban a statikus munka legkonkrétabb kifejeződése az ember munkatartásának megőrzése. A munkatartás, mint a test egyensúlyi állapota a külső erők aktív ellensúlyozásának sorrendjében végezhető; ebben az esetben elhúzódó tetanikus izomfeszültségről van szó. Az ilyen típusú statikus munka beidegzés és energia szempontjából nagyon gazdaságtalan. Sokkal gazdaságosabb az a munkahelyzet, amelyben az egyensúly fenntartása a gravitáció irányához való alkalmazkodással történik, mivel ebben az esetben inkább tónusos, mint tetanikus izomfeszülés figyelhető meg. A gyakorlatban mindkét típusú statikus munka megfigyelhető, gyakran helyettesítik egymást, de a tetanikus feszültséggel kísért statikus munka a szülés fiziológiája szempontjából elsődleges fontosságú. Az oxigénfelhasználás dinamikáját ilyen típusú statikus munkák mellett az ábra mutatja. 2.
A diagram azt mutatja, hogy statikus stressz során az oxigénfogyasztás jóval kisebb, mint az oxigénigény, vagyis az izom szinte anaerob körülmények között működik. A közvetlenül a munkát követő időszakban az oxigénfogyasztás meredeken megemelkedik, majd fokozatosan csökken (Lingard-jelenség), a felépülési időszak pedig hosszú lehet, hiszen a munkavégzés után szinte minden oxigénigény kielégíthető. Lingard a következő magyarázatot adta az általa felfedezett jelenségre. Az izom tetanikus "összehúzódásával az erek összenyomódása miatt mechanikai akadályok jönnek létre a véráramlásban, és ezáltal az oxigén szállításában és a bomlástermékek - tejsav - kiáramlásában. A statikus munkavégzés anaerob, ezért a munka utáni oxigénfelhasználás növekedése felé jellemző ugrás a munka során keletkező bomlástermékek oxidációjának szükségességéből adódik.
Ez a magyarázat nem teljes körű. N. E. Vvedensky tanítása alapján a statikus munkavégzés során bekövetkező alacsony oxigénfogyasztás nem annyira mechanikai tényezőnek, mint inkább a pressor-reflex hatások miatti anyagcsere-csökkenésnek tudható be, melynek mechanizmusa a következő. A statikus stressz (az izomból érkező folyamatos impulzusok) hatására az agykéreg bizonyos sejtjei erős, hosszan tartó izgatottság állapotába kerülnek, ami végső soron gátló jelenségekhez, például parabiotikus blokkhoz vezet. A statikus munka (pesszimális állapot) befejezése után kezdődik az exaltáció időszaka - fokozott ingerlékenység és ennek eredményeként az anyagcsere fokozódása. A fokozott ingerlékenység állapota kiterjed a légző- és szív- és érrendszeri központokra. A leírt statikus munkavégzés alacsony energiaigényű, az oxigénfogyasztás nagyon jelentős statikus igénybevétel mellett is ritkán haladja meg az 1 l/perc értéket, de elég gyorsan előfordulhat fáradtság, ami a központi idegrendszerben bekövetkezett változásokkal magyarázható.
A statikus munka egy másik fajtája - a testtartás fenntartása a tónusos izomösszehúzódás miatt - alacsony energiaköltséget igényel és kevésbé fárasztó. Ennek magyarázata a központi idegrendszerből érkező, a tónusos beidegzésre jellemző ritka és többé-kevésbé egységes impulzusok és magának a kontraktilis reakciónak a sajátosságai, a ritka és gyenge impulzusok, az impulzusok hajlékonysága és összeolvadása, valamint a hatás stabilitása. Példa erre egy személy szokásos álló helyzete.
Rizs. 2. A Lingard-jelenség vázlata.
Oxigénfogyasztás és szén-dioxid-fejlődés
A napi elfogyasztott oxigén és az ezalatt felszabaduló szén-dioxid összmennyisége elsősorban az energiafelhasználás mértékétől, kisebb mértékben a napi étrend összetételétől függ. A fő oxigénfogyasztás a testtömeg növekedésével nem lineárisan növekszik, de az energiafelhasználás mértékét meghatározó fő változó az oxigénfogyasztást leginkább befolyásoló izomaktivitás. Becslések szerint minden liter (STPD) elfogyasztott oxigénhez 5 kcal energia szabadul fel. Egy kis ember napi oxigénfogyasztása nyugalmi 300 litertől (1500 kcal) kemény fizikai munkavégzés közben 1000 literig (5000 kcal) terjed.
A mérsékelt munkavégzés keretein belüli eltérő fizikai aktivitás miatt egy 70 kg-os ember súlyú oxigénfogyasztása napi 0,5-1,0 kg között változhat. Az űrhajó kabinjában lévő gáznemű környezet normál körülményei között az űrhajósok oxigénfogyasztása 7,3-7,5 liter 1 kg súlyonként. Mindazonáltal, tekintettel arra, hogy még a rövid távú hipoxiás expozíció is súlyos következményekkel jár, tanácsos az életfenntartó rendszerek alapvető számításait a személyenkénti napi 1 kg normál oxigénfogyasztás alapján elvégezni.
Az RQ légzési hányados normálértéke alapján kiszámítható az oxigénfelvétel során felszabaduló szén-dioxid mennyisége. Tehát, ha az elfogyasztott oxigén mennyisége napi 1000 liter, légzési együtthatóval RQ = 0,83, akkor 830 liter szén-dioxid szabadul fel. Pontosabb számításokat végezhetünk, ha figyelembe vesszük a szervezet által feldolgozott tápanyagok összetételét. Például 3000 kcal energia pótlásához napi 110 g fehérjét, 90 g zsírt és 418 g szénhidrátot tartalmazó étrenddel 633 l oxigénre (882 g) lenne szükség, és 566 l (1122 g) képződne. szén-dioxid; a légzési hányados értéke ebben az esetben 0,89 lenne. A szigorúbb napi étrendre vonatkozó további számításokat alább az emberi anyagcsere végtermékeiről szóló részben ismertetjük.
