Гомеостаз организма поддерживается тщательной регуляцией кардиореспираторных реакций на физическую нагрузку. Существует два показателя, адекватно отражающих метаболические потребности организма: потребление кислорода и выделение СО2.
Уровень физической активности является наиболее важным моментом, определяющим потребность организма в кислороде. В свою очередь потребление кислорода представляет собой самый адекватный индекс физического напряжения.
При потреблении 1 л кислорода образуется энергия, эквивалентная приблизительно 5 ккал. В данной статье минутный объем потребления кислорода обозначен как Vo2 и выражается в литрах в минуту, приведенных к нормальным условиям (STPD).
Метаболическую стоимость различной активности организма нередко выражают в миллилитрах на килограмм в минуту(мл/кг*мин) Vo2 (STPD). Это простой способ, учитывающий размеры тела человека. В свое время различными авторами были предложены отдельные классификации тяжести физической нагрузки в промышленности, спорте и некоторых других сферах, связанных с физической активностью человека. Эти исследования коснулись также области подводных погружений и подводного плавания. Из разных источников известно, что общая средняя величина потребления кислорода во время длительного свободного плавания в ластах со скоростью близкой к 0,56 м/с составляет 2 л/мин (STPD).
В 1973 г. Morrison сообщил об исследовании максимального усилия при фиксированном плавании в ластах на погружаемом тренажере-трапеции при различной имитируемой глубине. Полученные результаты были близкими к средней величине и диапазону значений, установленному Lanphier в 1954 г. для испытуемых, плывущих со скоростью 0,61 м/с.
Исследование в реальных условиях при заплыве под водой на длинную дистанцию в океане было проведено Hunt и сотрудниками в 1964 г. Непосредственно минутный объем потребления кислорода не измеряли, но по другим показателям можно было предположить, что он находится в пределах 1,3-1,8 л/мин. Рассчитанная скорость плавания составляла 0,5-0,61 м/с.
В любой конкретный момент времени индивидуальный Vo2 должен непременно находиться между минимальным (основным) и наивысшим значениями, которых данный организм способен достичь. Учитывая размеры тела и степень физического расслабления, минимальные величины Vo2 для взрослых равны 0,2 л/мин. Наиболее часто используемая в расчетах средняя величина Vo2 для человека, находящегося в. состоянии покоя, составляет 0,3 л/мин.
Каждый человек имеет верхний предел потребления кислорода , который может быть достигнут при очень тяжелой физической работе, вовлекающей основные группы мышц. Максимальный Vo2 (VO2макс) или «аэробная способность» у здоровых людей, находящихся в условиях нормального атмосферного давления, обусловлен способностью циркуляторной системы организма доставлять кислород из легких в работающие мышцы. Как видно из имеющихся в литературе данных, затруднение легочной вентиляции при нахождении на глубине ограничивает величину VO2макс.
Величина VO2макс зависит не только от размеров тела и конституциональных особенностей человека, но в основном от степени его индивидуальной спортивной тренированности. Почти все исследователи считают значение VO2макс самым показательным индексом «физической пригодности» сердечно-сосудистой и респираторной системы.
Для водолазов со средними параметрами тела и умеренной «пригодностью» можно считать VO2макс равным по крайней мере 3 л/мин. Такие высокие величины VO2макс как 6 л/мин встречаются очень редко. Водолаз с необычайно высокой величиной максимального минутного объема потребления кислорода для своих параметров имеет определенные преимущества при погружении перед остальными водолазами, особенно относительно вентиляторных потребностей организма при высоких уровнях физических нагрузок.
Влияние водной среды на VO2макс по-видимому, является существенным. В 1974 г. Holmer показал, что у пловцов высшей квалификации во время плавания VO2макс приблизительно равнялся таковому при работе на велоэргометре в воздушной среде, но был на 6-7% ниже, чем во время бега. У менее опытных пловцов установленные различия были более выраженными.
Moore и сотрудники в 1970 г. не обнаружили понижения физической работоспособности у испытуемых, работавших ногами (неплавательный характер упражнений) во время погружения всего тела в воду. В 1973 г. Morrison сообщил о результатах, свидетельствующих об ограничении Vо2макс при плавании в ластах на тренажере-трапеции. Однако в данном случае на полученные данные мог оказать влияние и дыхательный аппарат.
0Общее количество потребляемого в сутки кислорода и выделяемой за это время углекислоты зависит в основном от уровня энерготрат и в меньшей мере от состава суточного рациона. Основное потребление кислорода увеличивается по нелинейному закону с увеличением веса тела, но главной переменной, определяющей уровень энерготрат, является мышечная деятельность, которая оказывает наибольшее влияние на потребление кислорода. По приблизительным подсчетам известно, что на каждый литр (STPD) потребленного кислорода высвобождается 5 ккал энергии. Суточное потребление кислорода человеком небольшого роста варьирует от 300 л (1500 ккал) в покое до 1000 л (5000 ккал) при тяжелой физической работе.
Вследствие различного уровня физической активности в пределах умеренной работы, весовое потребление кислорода для человека весом в 70 кг может изменяться в пределах от 0,5 до 1,0 кг в сутки. В стандартных условиях газовой среды в кабине космического корабля потребление кислорода космонавтами составляет 7,3-7,5 л на 1 кг веса. Однако, учитывая серьезные последствия даже кратковременного воздействия гипоксии, основные расчеты систем обеспечения жизнедеятельности целесообразно проводить исходя из стандартного потребления кислорода 1 кг на человека в сутки.
Исходя из нормального значения дыхательного коэффициента RQ можно вычислить количество углекислоты, выделяемой при поглощении кислорода. Так, если величина потребленного кислорода составляет 1000 л в сутки при дыхательном коэффициенте RQ=0,83, то выделится 830 л углекислоты. Более точные расчеты могут быть сделаны, если учесть состав пищевых веществ, переработанных организмом. Например, восполнение энерготрат в 3000 ккал с использованием суточного рациона, содержащего 110 г белка, 90 г жиров и 418 г углеводов, потребовало бы 633 л кислорода (882 г) и привело бы к образованию 566 л (1122 г) углекислоты; значение дыхательного коэффициента при этом было бы 0,89. Дополнительные расчеты для более строгих суточных рационов будут приведены ниже, в разделе о конечных продуктах метаболизма человека.
Человека в кислороде в разные периоды жизни и в различных состояниях не одинакова. Растущему и развивающемуся зародышу, плоду, младенцу, ребенку, созревающему подростку и оформляющемуся юноше, в организмах которых происходит усиленный синтез пластических веществ - белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров, необходимы особенно большие количества биологической энергии, накапливаемой в АТФ. В пожилом и старческом возрасте пластические процессы сокращаются, поэтому требуется значительно меньше затрат энергии; последние в основном направлены на поддержание функции имеющихся, а не на созидание новых функциональных элементов. Поэтому у молодых организмов интенсивность окислительных процессов (объем кислорода, потребляемого 1 кг массы тела в 1 минуту) выше, чем у зрелых, и тем более - пожилых и старых людей. Даже в покое интенсивность потребления кислорода неодинакова у мужчин и женщин , у нетренированных лиц и спортсменов.
Потребность организма в кислороде в известной степени зависит и от условий жизни: температуры окружающей среды, длительности светового дня, высоты над уровнем моря, пищевого рациона.
В субтропиках и тропиках, где среднегодовая температура выше 30 °С, на севере, где она ниже 15 °С, потребность организма в кислороде повышается. Аналогичная картина наблюдается и в горах на высоте 1500 - 3500 м. На больших высотах потребление кислорода организмом снижается, потребность организма в нем удовлетворяется не полностью. Преобладание в пищевом рационе белков обусловливает потребности организма в кислороде, жиров - ее снижение. В покое, однако, пределы, в которых изменяется потребность организма в кислороде, невелики. Объем необходимого количества кислорода зависит и от состояния, в котором находится человек . Во время сна и при бодрствовании в состоянии покоя (в условиях так называемого основного обмена) человек потребляет примерно 200 - 300 мл кислорода в минуту. Любой вид деятельности (умственной или физической), эмоциональных напряжений значительно повышает потребность в кислороде. Кислородный запрос работающих мышц возрастает пропорционально развиваемой человеком мощности: так, на работу, требующую мощности 25 Вт (150 кг/мин), взрослый мужчина затрачивает кислорода 0,4 л, 50 Вт - 0,9 л и т. д.
На выполнение гигиенических потребностей (одевание, умывание , душ , причесывание, постели) человек потребляет до 1 л кислорода в минуту; легкой домашней работы (шитье, вязание , работа с пылесосом, приготовление пищи) - до 0,75 л; для более тяжелой домашней работы (стирка, мытье окон, мытье либо натирка полов, выбивание половиков и ковров) - больше.
Профессиональная деятельность требует примерно я кого же расхода энергии и кислорода, как тяжелый труд . Только работа в горячих цехах, в шахтах, на лесоповале требует большего количества энергии кислорода. Среднее между ними положение занимает труд в сельском хозяйстве (пахота, косьба, доение, работа скотников).
Самое большое количество кислорода потребляется при занятиях циклическими видами спорта - во время лыжных гонок, бега на длинные дистанции (особенно по пересеченной местности), плавания, велосипедных гонок, игры в футбол, гандбол.
Количество потребляемого организмом кислорода не может расти беспредельно. Как мы уже упоминали, для каждого человека существует определенная его величина, которую называют максимальным потреблением кислорода (МПК). При постепенном повышении нагрузки на организм наступает такой момент, когда мощность еще может несколько возрасти (за счет энергии источников), но потребление кислорода уже не увеличивается, так как оно вышло на уровень МПК. Дальнейшее продолжение работы становится практически невозможным, растет кислородный долг, резко ухудшается состояние человека, и он вынужден отказаться от работы, прекратить ее. МПК используют на практике для определения максимальной аэробной производительности организма, его работоспособности.
МПК отражает максимальные аэробные возможности организма, и поэтому в физиологии труда и спорта, в практике последнего эту величину считают мерилом аэробной мощности. Величина МПК зависит от возраста, профессии, степени физической тренированности, спортивной специализации; у детей и лиц пожилого возраста оно меньше, чем у лиц среднего возраста; у женщин меньше, чем у мужчин; у нетренированных меньше, чем у спортсменов. Среди последних наибольшими величинами МПК отличаются лыжники-гонщики, бегуны на длинные и средние дистанции, конькобежцы, велосипедисты, наименьшим - тяжелоатлеты. При расчете МПК на 1 кг массы тела различия у нетренированных лиц нивелируются.
Так как потребление кислорода зависит от развиваемой мощности, то по МПК можно судить о работоспособности человека. Этот показатель был рекомендован Международной биологической программой по адаптации человека к условиям окружающей среды в качестве критерия для определения работоспособности обитателей различных уголков земного шара. Этой программой предусматривалось проведение тестов, тестов на бегущей дорожке, степ тестов (восхождение на ступеньку в определенном темпе).
Каждому литру потребленного кислорода соответствует, как уже говорилось, определенная мощность и количество необходимой для обеспечения организма энергии. Энергетическая стоимость 1 л кислорода зависит от вида «горючего». При сгорании углеводов потребление каждого литра кислорода дает 1 ккал; при сгорании жиров - 1,2 ккал. Зная потребность организма в кислороде для удовлетворения бытовых нужд, выполнения профессиональной работы, спортивной деятельности, можно рассчитать и суточную потребность организма в калориях, подобрать такой пищевой рацион , который точно соответствовал бы потребностям организма, предохранял его как от чрезмерного прибавления массы тела, так и от похудания.
Интегрирующая цель: в процессе учебной работы над заданием вы должны:
Оборудование:
ХОД УРОКА
I. Домашнее задание стр. 138-139. Ответить на вопросы и выполнить задание. Создание проблемной ситуации и подведение к новой теме. (1 мин.)
Ребята, задержите дыхание на несколько минут. Сколько времени вы можете не дышать? Почему? Так о чем мы сегодня будем говорить? (О дыхании).
Запишите в тетради тему урока “Строение и функции дыхательной системы человека”. (2 мин.).
| УЭ – 1 | Цель:
определить ваш исходный
уровень знаний о дыхании живых организмов. I. Запишите в своей тетради дату и название изучаемой темы. II. Выполните тестовую работу по теме “Дыхание” Внимательно прочитайте вопрос и варианты ответов, определите правильный ответ. В тетради запишите номер вопроса, а рядом букву, которая соответствует правильному ответу. |
Работайте самостоятельно в тетради |
1. Процесс дыхания характерен для:
2. Органы дыхания млекопитающих:
3. Человек вдыхает:
4. В результате процесса дыхания:
|
||
5. В процессе дыхания растения:
6. Форменный элемент крови, способный транспортировать газы, называется:
7. Систему органов дыхания млекопитающих составляют:
8. Артериальной называется кровь, которая:
III. Определите уровень ваших знаний по следующей схеме:
IV. Проанализируйте ошибки. |
Для того, чтобы вспомнить о дыхании различных организмов, давайте поработаем с тестом.
На доске шифр ответов:
1-а;
2-б;
3-б;
4-в;
5-а;
6-а;
7-б;
8-а. (5 мин.)
Вывод по тесту:
1. Дышат все живые организмы.
2. При дыхании поглощается О 2 , выделяется СО 2 .
3. К клеткам и тканям О 2 разносится эритроцитами.
4. Кислород необходим для окисления веществ и выделения энергии. (2 мин.)
Какие органы позвоночных участвуют в дыхании? (10 мин.)
Работа учащихся с таблицами “Органы дыхания позвоночных животных”.
Значение дыхания у человека (5 мин.)
1. Одному человеку в герметически закрытых помещениях требуется 2м 3 воздуха за 1 час.
2. 1846 г. – судно “Мери Сомс” – погиб батальон солдат, укрывавшихся в трюме, хотя судно осталось невредимым.
3. Кислородное голодание > 6 минут приводит к смерти, так как в организме нет запаса кислорода и О 2 должен равномерно поступать в организм.
Дыхательные пути по которым проходит О 2 внутрь организма, начинаются с носовой полости, затем воздух продвигается по гортани, трахее, бронхам и заканчивает свой путь в легочных пузырьках.
А теперь рассмотрим строение дыхательных путей.
2. Вставьте в текст пропущенные слова:
Дышать нужно через …
Носовая полость выстлана…, покрыта многочисленными…, которые задерживают…
Клетки носовой полости выделяют…, которая задерживает частички пыли и микробы.
IV. Запишите в тетрадь новые слова, объясните их.
V. Подготовьте устные ответы на вопросы к тексту учебника (на стр. 140, рубрика “Проверь свои знания”).
Работайте в тетради письменно
Работайте устно
Работа в группах: 1 группа – носовая полость; 2 группа – гортань,
3 группа – легкие; 4 группа – экспертная (готовит вопросы для каждой группы). (10 мин.)
Выполнение задания III, IV. (3 мин.). Проверка.
Обсуждение оценок. (2 мин.)
Потребности человека.
Чтобы жить, быть здоровыми и счастливыми, люди нуждаются в пище, воздухе, сне и т.д. Эти потребности человек самостоятельно удовлетворяет на протяжении всей своей жизни. Они во многом зависят от поведения или образа жизни человека. Болезнь также мешает удовлетворению потребностей, приводит к дискомфорту.
В 1943 г. американский психолог А. Маслоу разработал теорию иерархии потребностей, определяющих (направляющих) поведение человека. По его теории, одни потребности для человека важнее, чем другие. Это положение позволило классифицировать их по иерархической системе: от физиологических (низший уровень) до потребностей в самовыражении (высший уровень).
А. Маслоу расположил 14 жизненно важных потребностей человека в порядке первоочередности их удовлетворения: от низших физиологических, врожденных до высших психосоциальных, приобретенных в процессе роста и развития, в виде пирамиды. При этом в основании пирамиды находятся низшие физиологические потребности, так как они являются основой жизни человека, без них невозможна жизнь в биологическом смысле слова. Если человек не будет удовлетворять эти потребности, то он просто умрет, как любое живое существо на Земле.
Возможность удовлетворять свои потребности у людей различна и зависит от нескольких факторов: возраста, окружающей среды, знаний, умений, желаний и способностей самого человека. Прежде всего, удовлетворяют потребности низшего порядка, т.е. физиологические.
Физиологические потребности
Чтобы жить, человеку необходимо удовлетворять физиологические потребности в воздухе, пище, воде. Кроме того, каждый из нас нуждается в движении, сне, отправлении физиологических потребностей, а также в общении с людьми, удовлетворении своих сексуальных интересов.
Следует помнить, что физиологические потребности одинаковы у всех людей, но удовлетворяются в разной степени.
Потребность в кислороде (нормальном дыхании) - основная физиологическая потребность человека. Дыхание и жизнь - неразделимые понятия. Человек усвоил давно: dum spiro spero (лат.) - пока дышу, надеюсь. Многие слова в русском языке имеют «дыхательный» смысл: отдых, вдохновение, дух и т.д. Поддержание этой потребности должно стать для медицинской сестры приоритетной задачей. Кора головного мозга очень чувствительна к недостатку кислорода. При недостатке кислорода дыхание становится частым и поверхностным (тахипноэ), появляется одышка. Например, длительное уменьшение концентрации кислорода в тканях приводит к цианозу: кожа и видимые слизистые оболочки приобретают синюшный оттенок.
Человек, удовлетворяя потребность в кислороде, поддерживает необходимый для жизни газовый состав крови.
Потребность в пище. Питание имеет значение для поддержания здоровья и хорошего самочувствия. Родители, удовлетворяя потребность младенца в рациональном питании, проявляют не только родительскую заботу, но и обеспечивают ребёнку возможность нормального роста и развития. Рациональное питание взрослого помогает исключить факторы риска многих заболеваний. Например, ишемическая болезнь сердца обусловлена употреблением пищи, богатой насыщенными животными жирами и холестерином.
Отметим, что неудовлетворённая потребность человека в питании часто приводит к ухудшению самочувствия и здоровья.
Потребность в жидкости. Здоровый человек должен выпивать 12,5-3 л жидкости ежедневно. Такое количество жидкости восполняет физиологические потери в виде мочи, пота, кала и испарений при дыхании. Для сохранения водного баланса человек должен употреблять жидкости больше, чем выделять, в противном случае появляются признаки обезвоживания. От знаний и умений медицинской сестры предвидеть обезвоживание зависит возможность пациента избежать многих осложнений.
Потребность в физиологических отправлениях. Непереваренная часть пищи выводится из организма в виде кала. Акт дефекации и мочеиспускания у каждого индивидуальны, и их удовлетворение нельзя отложить на долгое время. Большинство людей считают эти процессы личными, интимными и предпочитают не обсуждать их. В связи с этим медицинская сестра, оказывая помощь пациенту,
имеющему проблемы с отправлением физиологических потребностей, должна быть особенно деликатна и, уважая право человека на конфиденциальность, обеспечить ему возможность уединения.
