Особенности дыхания под повышенным давлением
Кроме афферентации, поступающей по блуждающим нервам, активность дыхательного центра определяется рядом других факторов: температурой крови, импульсацией, поступающей от сосудистых барорецепторов и от мышечных проприорецепторов, болевыми стимулами, а также влияниями, связанными с эмоциями и речью. В целом эти влияния отражают межсистемные взаимоотношения с другими функциональными системами организма.
Дыхание при разных температурах среды.Повышение температуры тела вызывает учащение дыхания. У ряда животных, в частности у собак, учащение дыхания, способствующее испарению влаги с языка, является одним из путей стабилизации температуры тела. Охлаждение организма, вызывающее мышечную дрожь, также влияет на дыхание, нарушая его регулярность.
Дыхание на большой высоте.По мере подъема на высоту парциальное давление кислорода падает параллельно снижению атмосферного давления.
При вдыхании атмосферного воздуха с уменьшенным парциальным давлением кислорода в организме возникает гипоксия, дыхательным ответом на которую является усиление легочной вентиляции. В результате гипервентиляции из организма в избытке удаляется двуокись углерода, развивается гипокапния и появляется связанный с ним сдвиг рН в основную сторону (алкалоз). Этот процесс в определенной степени тормозит прирост легочной вентиляции и снижает участие внешнего дыхания в компенсации гипоксии. Дыхание становится поверхностным и частым. При нарастании гипоксии человек теряет сознание, а затем погибает.
Негативное влияние гипоксии на больших высотах (при подъеме в условиях высокогорья) усугубляется тем, что человек не в состоянии объективно оценить опасность, так как развитие гипоксии сопровождается эйфорией.
Для предотвращения гипоксических нарушений необходимо контролировать подъем и продолжительность пребывания человека на высоте. Эффективным средством профилактики гипоксических нарушений при подъеме на высоту является использование кислорода для дыхания. Для этого применяют специальные кислородные аппараты.
Дыхание при повышенном давлении (кессонная болезнь).Под водой человек вынужден дышать воздухом, подаваемым в легкие из баллона под избыточным давлением, нарастающим по мере погружения.
При повышении парциального давления газов физическая растворимость их в плазме крови и других жидкостях организма увеличивается. Особенно это касается азота, который в наибольшем количестве содержится во вдыхаемом воздухе, следовательно, и парциальное давление будет при этом наивысшим.
При пребывании человека в течение продолжительного времени на большой глубине азот, находящийся при высоком парциальном давлении во вдыхаемом воздухе, в избытке растворяется в плазме крови (явление компрессии). При быстром подъеме на поверхность растворенный в крови азот быстро возвращается в газообразное состояние, мелкие его пузырьки закупоривают кровеносные сосуды, особенно капилляры и артериолы (явление декомпрессии). В результате газовой эмболии нарушается кровообращение в различных органах, которое сопровождается резкими болями в мышцах, головокружением, потерей сознания, нервными расстройствами, парезами и параличами; в первую очередь страдают функции ЦНС.
Для предотвращения кессонной болезни необходим медленный подъем человека на поверхность для того, чтобы азот мог постепенно выйти из организма без образования пузырьков газа. Сразу после подъема проводят постепенную декомпрессию человека в барокамере, в которой создано повышенное давление, имитирующее давление вдыхаемого воздуха при погружении. Постепенно в течение нескольких часов производят снижение давления, позволяющее медленно вывести из организма избыток растворенного газа. В ряде случаев при работе на больших глубинах используют газовые смеси, лишенные азота (например, гелио-кислородную), которые наряду со снижением опасности развития кессонной болезни снимают токсическое действие азота (азотное опьянение) на глубине.
Кессонная болезнь может развиваться при быстром подъеме в горы.
Влияние артериального давления.Деятельность сосудодвигательного и дыхательного центров носит сопряженный характер и координируется влияниями блуждающих нервов. Депрессорная активность, возникающая в барорецепторных зонах, способна влиять на величину артериального давления и на характер дыхания, одновременно затрагивая деятельность сосудодвигательного и дыхательного центров. Повышение артериального давления может сочетаться с урежением дыхания.
Сигнализация от мышц.При изменении мышечного тонуса и при появлении моторной активности мышечные проприорецепторы (мышечные веретена) посылают по у-афферентным волокнам импульсацию к дыхательному центру, которая вызывает активацию дыхания. Благодаря этому механизму активация дыхания возникает задолго до того, как появляется нарушение кислородно-углекислотного баланса в организме, например при мышечной работе.
Болевые реакции.Отчетливые изменения дыхания возникают при болевых реакциях. Как показали опыты, даже у наркотизированных нембуталом кошек незначительное раздражение в виде укола кожи живота вызывает изменение в ритмической деятельности дыхательного центра.
Эмоциональные влияния.Эмоциональное возбуждение, охватывающее структуры лимбико-ретикулярного комплекса и в первую очередь гипоталамус, распространяется в нисходящем направлении и также вызывает изменение деятельности дыхательного центра.
Речь и дыхание.Речь, относящаяся к высшим мозговым функциям человека, а также голосовые реакции животных возникают на основе дыхательных движений, вызывающих прохождение воздуха через голосовой аппарат. Внешнее дыхание становится эффекторной функцией сразу двух систем: функциональной системы дыхания, обеспечивающей оптимальный газовый баланс в организме, и функциональной системы речи, осуществляющей построение слов, фраз и контролирующей смысловое содержание речи. Поэтому во время речи к дыхательному центру приходят влияния, подстраивающие его деятельность для необходимых речевых реакций. В то же время дыхательный центр управляет тем объемом легочной вентиляции, который необходим для поддержания дыхательного гомеостаза. Поэтому дыхание в этих условиях становится апериодическим, одновременно удовлетворяя двум необходимым условиям.
Произвольный контроль дыханияв отдельных случаях может иметь самостоятельное значение в регуляции дыхательных показателей организма. Например, предварительная гипервентиляция перед подводным погружением и задержка дыхания под водой могут служить компенсаторными механизмами для предотвращения неблагоприятных для организма последствий. Гипервентиляция перед погружением в воду способствует увеличению запаса кислорода в организме и уменьшению содержания двуокиси углерода, что позволяет удлинить время задержки дыхания под водой.
Дата добавления: 2015-06-10; просмотров: 4272; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 9978 — | 7478 — или читать все…
Читайте также:
Источник
Дыхание при пониженном атмосферном давлении. При подъеме на высоту животные и человек оказываются в условиях пониженного атмосферного давления. При этом развивается гипоксия (недостаток кислорода в организме) в результате низкого парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. На высоте 5 км барометрическое давление составляет около 60 мм рт. ст. и насыщенность крови кислородом снижается до 80% , что способствует развитию горной болезни.
На высоте от 2,5 до 5 км повышается вентиляция легких, что вызвано стимуляцией каротидных хеморецепторов. Одновременно происходит повышение артериального давления и увеличение частоты сердечных сокращений. Эти реакции направлены на усиление снабжения тканей кислородом.
В случае увеличения высоты более 7 км могут наступить опасные для жизни нарушения дыхания, кровообращения и потеря сознания.
Длительное пребывание или обитание животных и людей в горной местности сопровождается акклиматизацией к кислородному голоданию, которая проявляется в следующем:
- • увеличивается концентрация эритроцитов в крови в результате усиления эритропоэза;
- • повышается содержание гемоглобина в крови и увеличивается ее кислородная емкость;
- • активизируется вентиляция легких;
- • повышается плотность кровеносных капилляров в тканях в результате увеличения их длины и извитости.
Дыхание при повышенном атмосферном давлении. При погружении животных и человека под воду возрастает атмосферное давление. Например, на глубине 10 м давление возрастает до 2 атм, на глубине 20 м — до 3 атм. В этом случае парциальное давление газов в альвеолярном воздухе возрастает и в крови растворяется большое количество газов — кислорода, азота. Само пребывание на большой глубине не опасно, но при быстром подъеме и переходе от повышенного давления к обычному растворенные в крови газы вскипают и вызывают газовую эмболию сосудов (кессонная болезнь), что может привести к смерти. Кессонная болезнь характеризуется болями в мышцах, головокружением, одышкой, потерей сознания. При медленном подъеме на поверхность газы постепенно удаляются из организма, что профилактирует развитие кессонной болезни. Особенно важны эти закономерности при проведении водолазных работ. В случае погружения водолазов на большие глубины для дыхания применяют гелиево-кислородные смеси. Водолазы поднимаются с глубины очень медленно, а после подъема проходят постепенную декомпрессию.
У некоторых животные выработались специальные дыхательные приспособительные реакции, позволяющие им нырять на определенную глубину. К таким животным относятся ластоногие, киты, выдра, калан и многие другие. Например, крупные киты могут погружаться на глубину 100-200 м и находиться под водой в течение 50—60 мин, а морские львы могут нырять на глубину до 750 м. Физиологически это обусловлено тем, что их дыхательный центр малочувствителен к накоплению в организме С02, что позволяет длительно задерживать дыхание и более полно использовать 02, содержащийся в крови и легких. Кроме того, их мышцы богаты миоглобином. Миоглобин — красный железосодержащий белок (специализированная разновидность гемоглобина), находящийся в сердечной и скелетной мышцах и активно переносящий 02. Так, в скелетных мышцах лошадей и человека содержится 4—9 мг миог- лобина на 1 г массы мышц, а у морских львов — 55—75 мг/г.
Источник
Классический
пример дыхания в условиях повышенного
барометрического давления – это дыхание
под водой при плавании с аквалангом. На
поверхности моря барометрическое
давление равняется 1 атмосфере. Погружение
под воду на каждые 10 метров добавляет
по 1 атмосфере (10 м – 2 атм.; 20 м – 3 атм.;
30 м – 4 атм.; и т.д.). Но если барометрическое
давление, по сравнению с уровнем моря,
увеличивается в 2, 3, 4, и т.д. раз, то и
парциальные давления газов в дыхательной
газовой смеси увеличиваются соответственно
в 2, 3, 4, и т.д. раз, что, в свою очередь,
приводит к высокой растворимости газов
в крови. Это вызывает ряд проблем, и
необходимость корректировки состава
дыхательной газовой смеси.
1)
Высокое растворение О2,
когда его в крови становится больше,
чем может быть связано гемоглобином,
опасно и требует корректировки состава
газовой смеси. На глубинах превышающих
40 м необходимо использовать дыхательные
газовые смеси не с 20,9 об. % О2,
как в атмосферном воздухе, а всего лишь
5 об. %; а на глубинах свыше 100 м – 2 об. %
О2.
2) Повышенное
растворение азота вызывает наркотическое
состояние (опьянение). На глубинах
превышающих 60 м, азотно-кислородная
дыхательная газовая смесь должна
заменяться гелиево-кислородной. Гелий
вызывает наркотический эффект на глубине
200-300 м. Исследуется возможность
использования водородно-кислородных
смесей на глубинах свыше 300 м и до 2-х км.
3) Необходимость
декомпрессии. При быстром подъёме
водолаза с глубины, растворённые в
крови, газы вскипают, и вызывают газовую
эмболию – закупорку сосудов. Подъём
водолаза с глубины 300 м требует 2-недельной
декомпрессии. Поэтому, при работе на
больших глубинах используется вахтовый
метод: водолаз живёт 2-3 недели в барокамере
под водой, затем его подвергают постепенной
декомпрессии.
При подъёме в горы,
барометрическое давление понижается,
а, следовательно, понижается и парциальное
давление кислорода. На высоте 5 км над
уровнем моря парциальное давление
кислорода становится < 50 мм рт.ст. (на
уровне моря ~ 100 мм рт. ст.). Возникает
острая гипоксия, а в ответ на неё, из-за
возбуждения хеморецепторов каротидного
синуса, возникает гипервентиляция. В
результате гипервентиляции развивается
гипокапния, т.е. вымывание углекислого
газа, импульсация с центральных
хеморецепторов снижается, возникает
гипопноэ.
У людей, живущих
высоко в горах, наблюдаются характерные
адаптивные приспособления организма:
1)
снижена чувствительность периферических
хеморецепторов к недостатку О2;
2) повышена
диффузионная способность лёгких;
3) увеличена
кислородная ёмкость крови за счёт
увеличения содержания гемоглобина в
крови;
4) снижено сродство
гемоглобина к кислороду (в том числе и
за счёт увеличения в эритроцитах
2,3-дифосфоглицерата), кислород легче
отдаётся в ткани.
У
неадаптированного человека, когда
парциальное давление О2
становится < 50 мм рт.ст., возникает
необходимость дышать газовой смесью с
повышенным содержанием О2,
а на высоте 9 км (где парциальное давление
О2
– 30 мм рт.ст.) – чистым О2.
На высоте 18 км необходим скафандр с
автономным атмосферным давлением.
Соседние файлы в папке Ответы
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник
В
условиях повышенного атмосферного
давления (в естественных условиях это
наблюдается под водой) наблюдается
увеличение альвеоло-капиллярного
градиента для кислорода и ускоряется
его переход из альвеол в сосуды малого
круга. Даже при нормальных условиях
гемоглобин в артериях практически
полностью насыщен кислородом.
Следовательно, содержание данного газа
в крови при повышении атмосферного
давления растет преимущественно за
счет его большего растворения в плазме
(существует прямо пропорциональная
зависимость растворимости газов от их
парциальных напряжений в жидкостях).
Это, в свою очередь, должно рефлекторно
снизить вентиляцию легких. Однако,
дыхательный
центр позвоночных животных наиболее
чувствителен к концентрации в крови не
кислорода, а углекислого газа.
Для него, альвеоло-капиллярный градиент
при высоком атмосферном давлении падает,
и поэтому большая часть углекислого
газа остается в крови. Это повышает
возбудимость дыхательного центра и
приводит к нарастанию гипервентиляции
легких, которая, в свою очередь,
способствует растворению в крови и
других тканевых жидкостях всех, входящих
в состав воздуха, газов.
Наибольшую
опасность при этом представляют молекулы
азота. Именно он является основным
компонентом воздуха и при увеличении
атмосферного давления, в жидких средах
организма растворяется значительно
больший объем азота, чем других газов.
Очень высокие концентрации растворенного
азота могут оказывать наркотическое
действие на центральную нервную систему
животного, но наибольшую опасность
представляет быстрая нормализация
атмосферного давления после длительного
нахождения животного на большой глубине.
Растворимость
газов в крови при снижении давления
понижается. При медленном подъеме из
глубины (и, следовательно, постепенном
снижении давления), все вышедшие из
раствора газы успевают выделиться с
выдыхаемым воздухом и вреда организму
не причиняют. Быстрый подъем со
значительной глубины сопровождается
интенсивным выходом газов из раствора
и вызывает кессонную
болезнь.
Кровь как бы «закипает», а образовавшиеся
газы не успевают выделиться из организма
и скапливаются в пузырьки, которые
распространяются с циркулирующей кровью
по всему организму и могут вызвать
закупорку (газовую эмболию) кровеносных
сосудов в жизненно важных органах и
тканях.
Учитывая наибольший
вклад азота в развитие кессонной болезни,
водолазам, работающим на значительных
глубинах, рекомендуют дышать воздухом,
в котором вместо азота содержится гелий.
Этот инертный газ даже при высоких
атмосферных давлениях плохо растворяется
в воде и поэтому не может вызвать
кессонную болезнь.
Первый вдох новорожденного
Во внутриутробном
периоде развития млекопитающего, органом
внешнего дыхания плода является плацента,
а полость легочных альвеол до начала
их вентиляции заполнена небольшим
количеством жидкости.
Рождение вызывает
быстрое (через 15-70 с после рождения)
возбуждение дыхательного центра
новорожденного. Его первый вдох
характеризуется сильным возбуждением
инспираторных мышц и, как правило, более
глубоким, чем последующие, первым вдохом.
Это необходимо для удаления жидкости
из воздухоносных путей и противодействия
силам поверхностного натяжения альвеол
после попадания в них воздуха. Возникающий
после первого вдоха, выдох происходит
на фоне суженной голосовой щели и
сопровождается звуками. Сразу после
рождения объемы выдоха меньше, чем
вдоха. Благодаря этому ФОЕ с каждым
вдохом увеличивается.
Одновременно с
началом вентиляции легких начинает
функционировать малый круг кровообращения,
а оставшаяся в альвеолах жидкость,
всасывается в кровь и лимфу.
У новорожденных
спокойное дыхание является диафрагмальным,
а другие инспираторные мышцы работают
только при издании звуков и одышке.
Новорожденные дышат носом. Воздухоносные
пути у них узкие и создают большее
сопротивление для прохождения газов,
чем у взрослых. Дыхание новорожденных
нерегулярно, серии частых дыханий
чередуются более редкими и глубокими.
На 3 и более секунд могут наступать
задержки дыхания на выдохе. Деятельность
дыхательного центра координируется с
активностью центров сосания и глотания.
При кормлении частота дыхания обычно
соответствует частоте сосательных
движений, а при глотании – дыхание
останавливается.
Факторами,
вызывающими первый вдох новорожденного
являются:
Появление в крови
таких стимуляторов дыхательного центра
как избыток углекислого газа, низкая
рН и недостаток кислорода. Наиболее
быстро всё это нарастает при прекращении
кровообращения через пуповину.Мощный поток
афферентных импульсов от рецепторов
кожи (температурных, тактильных) и
проприорецепторов, в процессе родов и
сразу после рождения. Эти импульсы
активируют ретикулярную формацию
ствола мозга, что повышает возбудимость
дыхательного центра.Устранение
раздражения рецепторов, расположенных
в области ноздрей. Данные рецепторы
посылают в дыхательный центр сигналы
о наличии жидкости у входа в полость
носа и предотвращают вдох (рефлекс
«ныряльщика»). Поэтому сразу при
появлении головки плода из родовых
путей, акушеры удаляют слизь и околоплодные
воды из полости носа.
Таким образом,
первый вдох новорожденного возникает
при одновременном действии нескольких
факторов. Именно это делает маловероятным
начало вентиляции легких до рождения
и быстро вызывает ее после выхода
новорожденного из родовых путей.
Развитие
эмбрионов птиц
происходит в яйце. В нем для этого имеются
все необходимые питательные вещества
и влага. Однако наряду с едой и водой
будущему птенцу необходим кислород и
постоянное удаление в окружающую среду
углекислого газа. Для этого в скорлупе
яиц имеется множество мельчайших пор,
а прилегающий к ней внутренний слой
пронизан кровеносными сосудами, которые
отдают в окружающую среду избыток
двуокиси углерода и насыщаются атмосферным
кислородом.
Пока
птенец развивается в яйце, до 20%
содержащейся в нем воды испаряется, а
освободившийся под скорлупой объем
заполняется воздухом. Это необходимо
птенцу для обеспечения кислородом его
активной физической работы и пространством
для свободного движения головой во
время пробивания отверстия в скорлупе.
Именно перечисленные условия позволяют
птенцу самостоятельно сделать отверстие
в скорлупе.
Кроме того, упругие
легкие и очень узкие воздушные капилляры
в них делают невозможным быстрое
заполнение воздухом всей дыхательной
системы птенца в момент вылупления из
яйца. Поэтому дыхательная система
эмбрионов птиц заполняется воздухом в
течение 2 суток, предшествующих вылуплению
птенцов.Накопившийся под скорлупой
воздух при первом вдохечерез трахею
и главные бронхи попадает преимущественно
в задние мешки, апри первом выдохе— переходит из них в легкие.При втором
вдохевоздух из легких выталкивается
новой порцией воздуха (из задних мешков)
в передние мешки,при втором выдохе —
через главный бронх и трахею, использованная
газовая смесь выходит наружу.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник
