Физиология дыхания

Потребление кислорода без нагрузки в среднем у человека 240 мл в 1 мин.
При нагрузке возрастает по мере возрастания тяжести и продолжительности работы.

Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить за 1 мин при предельно тяжелой работе, называется максимальным потреблением кислорода (МПК).
В среднем человек достигает своего МПК за 3 минуты.
время
ПК
МПК
3 мин

МПК является показателем аэробной производительности организма, обеспечивая энергетические расходы за счет кислорода, поглощаемого непосредственно во время работы.

Величину МПК можно определить лабораторными методами, используя исследовательское оборудование и различные расчеты.

У нетренированных людей величина МПК не превышает 2,5 л/мин.
У спортсменов высокого класса может достигать 6 - 6,5 л/мин.
Для получения сравниваемой информации, необходимо пересчитать МПК на 1 кг веса спортсмена.
У нетренированных людей величина МПК на 1 кг веса 35 – 45 мл
У спортсменов международного класса достигает величины 50 – 90 мл.

В беге на длительные дистанции, лыжных гонках, плавании, конькобежном, велосипедном спорте спортивный результат на 60 – 80% зависит от уровня аэробной производительности.

Если МПК у спортсмена менее 6 л/мин, он не сможет показать результат международного класса в беге на 5 000 и 10000 м.

Увеличение МПК всего на 1 мл/мин на 1 кг веса позволит «сбросить» 3,5 сек с результата в беге на 5 000 м на коньках.

Величина МПК зависит от функциональных возможностей трех систем:
Дыхательной системы
Системы крови
Системы кровообращения

Для достижения МПК 6 – 6,5 л/мин необходимо:
Легочная вентиляция должна быть не менее 150 литров в минуту.
Кислородная емкость крови 22 – 25 мл кислорода на 100 мл крови.

Для достижения МПК 6 – 6,5 л/мин необходимо:
Артерио-венозная разность 16 – 17 мл кислорода на 100 мл крови.
Минутный объем кровотока 33 – 35 литров.

МПК характеризует скорость усвоения кислорода спортсменом, но не характеризует эффективность его использования в мышцах.
Показатель, характеризующий эффективность использования кислорода называется процент использования МПК.

В условиях спортивной деятельности потребление кислорода почти никогда не достигает величин МПК.
Установлено, что даже хорошо тренированный человек может работать при потреблении кислорода на уровне 90 – 95% от своего МПК не более 10 – 15 мин.

Лыжники, мастера спорта, способны поддерживать уровень МПК в пределах 4 – 4,5 мин, а начинающие гонщики не более 2,5 мин.
Длительность удержания МПК является показателем выносливости спортсмена.

Для работы мышц необходима энергия.
Источником энергии является АТФ, имеющаяся в мышцах.
Ее запасы ограничены.
Для восстановления АТФ необходим кислород.
Количество кислорода, необходимое для восстановления потраченной для совершения работы АТФ, называется кислородным запросом.

Кислородный запрос различают:
Суммарный и минутный.
Суммарный кислородный запрос – количество кислорода, необходимое для совершения всей работы.
Минутный кислородный запрос – количество кислорода, требующееся для выполнения данной работы в каждую минуту.

Чем выше мощность работы, тем больше минутный кислородный запрос.
Бег на 800 м по мощности и по скорости передвижения превышает марафонский бег.
Минутный кислородный запрос при беге на 800м составляет 12 – 15 л/мин, а при марафонском беге – 4 – 4 литра в мин.
Суммарный кислородный запрос при беге на 800 м составляет25 – 30 литров, а при марафонском беге 450 – 500 литров.

При работе значительной мощности минутный кислородный запрос может достигать 20 литров в мин. Но МПК не может превышать 6 – 6,5 литров.
Можно ли выполнять работу, если минутный кислородный запрос превышает МПК?
Для решения этого вопроса необходимо знать, на что тратится кислород при мышечной работе.

При реакции кислорода с глюкозой или жирами происходит синтез АТФ.
В циркулирующей крови растворено 10 – 15 грамм глюкозы, в мышцах глюкозы запасено в виде гликогена 150 – 200 гр, и в печени около 200 грамм.
Этих запасов может хватить на 2 – 3 часа непрерывной работы.

После использования большей части запасов глюкозы, организм начинает использовать жиры как источник энергии.
В организме запасы жиров могут обеспечить работу в течении нескольких дней.
При высокой энергетической ценности жиры используются организмом при физической нагрузке после траты большей части глюкозы.

У постоянно, круглогодично тренирующихся спортсменов жиры расходуются на восстановление АТФ в большей степени, чем у нерегулярно тренирующихся.
Регулярные тренировки открывают путь организму к использованию жиров, как более эффективный источник энергии, чем углеводы.

Глюкоза может расщепляться с выделением энергии и без кислорода. Это называется анаэробным процессом.
Но при этом выделяется энергии в 12 раз меньше.
Таким образом работа мышц может быть обеспечена и при недостаточном поступлении кислорода.

Восстановление АТФ анаэробно (без участия кислорода) происходит в самом начале работы, когда потребление кислорода еще не успело увеличиться, а так же в тех случаях, когда кислородный запрос превышает возможности организма потреблять кислород.

Понятие о кислородном долге
Восстановлении АТФ может происходить при отсутствии кислорода. При анаэробном расщеплении углеводов образуется энергия (значительно меньше, чем при аэробном расщеплении), а так же продукт неполного окисления – молочная кислота.
При большом накоплении молочной кислоты человек вынужден прекращать работу. Происходит закисление внутренней среды организма.

Понятие о кислородном долге
Молочная кислота, как и углеводы, является источником энергии при ее окислении. Но это окисление происходит в восстановительном периоде. Конечными продуктами метаболизма является углекислый газ и вода.

Понятие о кислородном долге
Количество кислорода, которое требуется на окисление продуктов обмена, образовавшихся при физической работе, называется кислородным долгом.

Понятие о кислородном долге
Кислородный долг накапливается во время работы и представляет собой разницу между кислородным запросом и тем количеством кислорода, которое потребляется во время работы.
В зависимости от длительности и интенсивности работы на устранение кислородного долга уходит от нескольких минут до полутора часов.