Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

Водолазное дело
учебное пособие

       

Органы дыхания

Для поддержания жизни необходимо, с одной стороны, непрерывное поглощение клетками живого организма кислорода и, с другой, удаление углекислого газа, образующегося в результате процессов окисления. Эти два параллельно протекающих процесса и составляют сущность дыхания.

У высокоорганизованных многоклеточных животных дыхание обеспечивается специальными органами — легкими.

Легкие человека состоят из множества отдельных маленьких легочных пузырьков альвеол диаметром 0,2 мм. Но так как число их очень велико (около 700 миллионов), то общая поверхность значительна и составляет 90 м2.

Альвеолы густо оплетены сетью тончайших кровеносных сосудов — капилляров. Стенка легочного пузырька и капилляра вместе имеет толщину всего 0,004 мм.

Таким образом кровь, протекающая по капиллярам легких, чрезвычайно близко соприкасается с воздухом, находящимся в альвеолах, где происходит газообмен.

Атмосферный воздух попадает в легочные пузырьки, проходя через воздухоносные дыхательные пути.

Собственно дыхательные пути начинаются так называемой гортанью в том месте, где глотка переходит в пищевод. За гортанью следует дыхательное горло — трахея в диаметре около 20 мм, в «стенках которой имеются хрящевые кольца (рис. 7).

Верхние дыхзтельньге пути

Рис. 7. Верхние дыхзтельньге пути:
1 — носовая полость: 2 — ротовая полости; 3 — пищевод; 4 — гортань и дыхательное горло (трахея); 5 — надгортанник

Трахея проходит в грудную полость, где делится на два больших бронха — правый и левый, на которых висят правое и левое легкие. Войдя в легкое, бронх ветвится, его разветвления (средние и мелкие бронхи) постепенно утоньшаются и, наконец, переходят в самые тонкие конечные веточки — бронхиолы, на которых сидят альвеолы.

Снаружи легкие покрыты гладкой, слегка влажной оболочкой — плеврой. Точно такая же оболочка покрывает изнутри стенки грудной полости, образуемой с боков ребрами и межреберными мышцами, а снизу диафрагмой или грудобрюшной мышцей.

В норме легкие не сращены со стенками грудной клетки, они только плотно к ним прижаты. Это происходит оттого, что в плевральных полостях (между плевральными оболочками легких и грудных стенок), которые представляют робой узкие щели, нет воздуха. Внутри легких, в альвеолах всегда находится воздух, сообщающийся с атмосферным, поэтому в легких имеется (в среднем) атмосферное давление. Оно и прижимает легкие к стенкам груди с такой силой, что легкие не могут оторваться от них и пассивно следуют за ними, при расширении или сжатии грудной клетки.

Кровь, совершая по сосудам альвеол непрерывный кругооборот, захватывает кислород и выделяет углекислый газ (СО2). Следовательно, для правильного газообмена необходимо, чтобы воздух, находящийся в легких, содержал необходимое количество кислорода и не переполнялся бы СО2 (углекислым газом). Это обеспечивается постоянным частичным обновлением воздуха в легких. При вдохе в легкие поступает свежий атмосферный воздух, а при выдохе — удаляется уже использованный.

Дыхание происходит следующим образом. Во время вдоха усилием дыхательных мышц грудная клетка расширяется. Легкие, пассивно следуя за грудной клеткой, всасывают воздух через дыхательные пути. Затем грудная клетка в силу своей эластичности уменьшается в объеме, легкие сжимаются и выталкивают избыток воздуха в атмосферу. Происходит выдох. При спокойном дыхании в легкие человека во время каждого вдоха поступает 500 мл воздуха. Такое же количество он выдыхает. Этот воздух называется дыхательным. Но если после нормального вдоха сделать глубокий вдох, то в легкие поступит еще 1500—3000 мл воздуха. Его называют дополнительным. Кроме того, при глубоком выдохе после нормального выдоха из легких можно удалить еще до 1000— 2500 мл так называемого резервного воздуха. Однако и после этого в легких остается около 1000—1200 мл остаточного воздуха.

Сумма объема дыхательного, дополнительного и резервного воздуха называется жизненной емкостью легких. Ее измеряют при помощи специального прибора — спирометра. У разных людей жизненная емкость легких колеблется от 3000 до 6000—7000 мл.

Высокая жизненная емкость легких имеет важное значение для ныряльщиков. Чем больше объем легких, тем больше под водой может находиться ныряльщик.

Дыхание регулируется особыми нервными клетками — так называемым дыхательным центром, который находится рядом с сосудо-двигательным центром в продолговатом мозгу.

Дыхательный центр очень чувствителен к избытку углекислоты в крови. Повышение содержания углекислого газа в крови раздражает дыхательный центр и учащает дыхание. И наоборот, резкое, уменьшение содержания углекислого газа в крови или альвеолярном воздухе вызывает кратковременную на 1—1,5 мин остановку дыхания (апноэ).

Дыхание находится под некоторым контролем воли. Здоровый человек может произвольно задержать дыхание на 45—60 сек.

Понятие о газообмене в организме (внешнее и внутреннее дыхание). Внешнее дыхание обеспечивает газообмен между наружным воздухом и кровью человека, насыщает кровь кислородом и выводит из нее углекислоту. Внутреннее дыхание обеспечивает обмен газами между кровью и тканями организма.

Обмен газами в легких и тканях происходит в результате разности парциальных давлений газов в альвеолярном воздухе, крови и тканях. Венозная кровь, поступающая к легким, бедна кислородом и богата углекислым газом. Парциальное давление кислорода в ней (60—76 мм рт. ст.) значительно меньше, чем в альвеолярном воздухе (100—110 мм рт. ст.), и кислород свободно переходит из альвеол в кровь. Зато парциальное давление углекислого газа в венозной крови (48 мм рт. ст.) выше, чем в альвеолярном воздухе (41,8 мм рт. ст.), что заставляет уплекислый газ покинуть кровь и перейпи в альвеолы, откуда он удаляется во время выдоха. В тканях же организма этот процесс происходит по-другому: кислород из крови поступает к клеткам, а кровь насыщается углекислым, газом, который в избытке содержится в тканях.

Взаимоотношение парциальных давлений кислорода и углекислого газа в атмосферном воздухе, крови и тканях организма видно из таблицы (величины парциальных давлений выражены в мм рт. ст).

К этому следует добавить, что высокое процентное содержание углекислого газа в крови или тканях способствует разложению окиси гемоглобина на гемоглобин и чистый кислород, а высокое содержание кислорода способствует удалению углекислого газа из крови через легкие.

Особенности дыхания под водой. Мы уже знаем, что человек не может использовать для дыхания имеющийся в воде растворенный кислород, т. к. легкие его нуждаются только в газообразном кислороде.

Чтобы обеспечить жизнедеятельность организма под водой, необходимо систематически доставлять дыхательную смесь к легким.

Это может быть осуществлено тремя путями: через дыхательную трубку, при помощи автономных дыхательных аппаратов и подачей воздуха с поверхности воды в изолирующие устройства (скафандры, батискафы, домики). Указанные пути имеют свои особенности. Издавна известно, что, находясь под водой, можно дышать через трубку на глубине не более 1 м.

На большей глубине дыхательные мышцы не могут преодолеть дополнительного сопротивления столба воды, которое давит на грудную клетку. Поэтому для плавания под водой применяются дыхательные трубки длиной не более 0,4 м.

Но и при такой трубке сопротивление дыханию все же достаточно велико, к тому же воздух, поступающий на вдох, несколько обеднен кислородом и имеет небольшой избыток углекислоты, что приводит к возбуждению дыхательного центра, выражающемуся в умеренной одышке (частота дыхания увеличивается на 5—7 вдохов в минуту).

Чтобы обеспечить нормальное дыхание на глубине, необходимо подавать в легкие воздух под таким давлением, которое соответствовало бы давлению на данной глубине и могло бы уравновесить внешнее давление воды на грудную клетку.

В кислородном скафандре дыхательная смесь перед поступлением в легкие сжимается до нужной степени, в дыхательном мешке— непосредственно давлением окружающей среды.

В автономном дыхательном аппарате на сжатом воздухе эту функцию выполняет специальней механизм. При этом важным является соблюдение определенных пределов сопротивления дыханию, так как значительная величина его оказывает отрицательное воздействие на сердечно-сосудистую систему человека, вызывает утомление дыхательной мускулатуры, вследствие чего организм не в состоянии поддержать необходимый режим дыхания.

У аппаратов легочно-автоматического действия сопротивление дыханию пока еще достаточно большое. Величина его оценивается потому усилию дыхательных мышц, которое создает разрежение в легких, дыхательных путях, трубке вдоха и в подмембранной полости легочного автомата. В условиях атмосферного давления, а также в вертикальном положении аквалангиста в воде, когда легочной автомат находится на одном уровне с «центром» легких, сопротивление дыханию на вдохе равно около 50 мм вод. ст. При горизонтальном плавании с аквалангом, легочный автомат которого расположен за спиной на баллонах, разница между давлением воды на мембрану легочного автомата и на грудь аквалангиста составляет около 300 мм вод. ст.

Поэтому сопротивление вдоху достигает 350 мм вод. ст. Для уменьшения сопротивления дыханию вторая ступень редукции в новых типах аквалангов размещается в загубнике.

В вентилируемом снаряжении, где воздух подается по шлангу с поверхности, сжатие его производится при помощи специальных водолазных помп или компрессоров, причем степень сжатия должна быть пропорциональна глубине погружения. Величина давления в этом случае контролируется манометром, установленным между помпой и водолазным шлангом.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru