Адаптационные изменения дыхательной системы
Увеличение двигательной активности неизбежно требует выработки большого количества энергии, что обязательно приводит к повышенной доставке кислорода в организм, а это, в свою очередь, зависит от состояния аппарата внешнего дыхания и легких, в которых у спортсменов возникают морфофункциональные адаптивные изменения, обеспечивающие компенсаторно-приспособительные процессы. Данные приспособления совершаются за счет клеточной и внутриклеточной регенерации, причем клеточной регенерации принадлежит ведущая роль.
Газообмен происходит в легких. Средняя масса легкого у мужчин равна 1350 г, женщин - 1050 г. В легком взрослого человека содержится в среднем 500 млн альвеол. Общая дыхательная поверхность легочной ткани составляет 120–130 м2, причем на этой поверхности расположены километры капилляров, что и делает возможным одновременное насыщение кислородом большого количества крови. В состоянии покоя в дыхании участвует примерно третья часть легочных альвеол. При мышечной работе в зависимости от ее мощности в процессе дыхания включаются уже до 70-100% альвеол.
Функциональные возможности аппарата внешнего дыхания определяет жизненная емкость легких (ЖЕЛ). Она состоит из дыхательного, объема и резервных объемов вдоха и выдоха. ЖЕЛ у лиц, не занимающихся спортом, составляет в среднем около 3,5 литра. С возрастом эластичность легочной ткани снижается, возрастает объем остаточного воздуха, ЖЕЛ уменьшается. Количество воздуха, поступающего в легкие, во многом зависит от формы грудной клетки и ее подвижности.
По степени подвижности в грудной клетке выделяют три отдела:
1) верхний, включающий пространство между четырьмя верхними ребрами, отличается сравнительно малой подвижностью ребер и грудных позвонков;
2) средний (4-8 ребер) характеризуется уже большей амплитудой движения ребер;
3) нижний (8-12 ребер) наиболее подвижный, экскурсия которого связана с поясничным отделом позвоночника и сокращением диафрагмы.
Подвижность грудной клетки зависит от пола и возраста. У мужчин она больше, чем у женщин. В среднем отделе грудной клетки это различие составляет 2 см, а в нижнем достигает 2,43 см. Максимальная подвижность грудной клетки достигается у мужчин и женщин к 21-25 годам, оставаясь на этом уровне до 35-40 лет, а затем постепенно снижается.
Вдох – активная фаза дыхания – осуществляется дыхательными мышцами. Выдох происходит в значительной степени пассивно за счет тяжести грудной клетки и эластичности ткани легких и реберных хрящей. Только форсированный выдох связан с работой мышц передней брюшной стенки, способных опускать ребра.
При спокойном дыхании изменение объема грудной полости происходит из-за сокращения дыхательных мышц (диафрагма и межреберные мышцы). При форсированном глубоком вдохе в работу включается большое количество вспомогательных (лестничные, грудные, зубчатые, выпрямитель позвоночника и др.) и дополнительных (трапециевидные, ромбовидные, подниматель лопатки) мышц.
Качество работы аппарата внешнего дыхания зависит не только от природных особенностей грудной клетки, но и от степени тренированности дыхательных мышц: узкая грудная клетка с хорошо развитой дыхательной мускулатурой может "работать" значительно лучше, чем широкая, не обладающая таковой.
Во время вдоха объем грудной клетки увеличивается в передне-заднем и поперечном направлениях и еще больше - по вертикали, что обусловлено уплощением купола диафрагмы.
В настоящее время принято различать диафрагмальное (брюшное), реберное (грудное) и смешанное дыхание. В реберном дыхании различают: верхнее, среднее и нижнее. Существует мнение, что мужчинам и женщинам свойственны разные типы дыхания, но это считается не вполне обоснованным. Разница в амплитуде движения грудной клетки в передне-заднем и поперечном направлениях у мужчин и женщин обусловлена только различием длины ребер. Тип внешнего дыхания достаточно сильно могут изменять различные обстоятельства (переполнение желудочно-кишечного тракта; последние месяцы беременности), затрудняющие опускание диафрагмы и сообщающие дыханию характер реберного.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) существенно зависит от формы и функции аппарата внешнего дыхания у спортсменов различных специализаций. В одних случаях увеличение ЖЕЛ достигается преимущественно путем увеличения подвижности грудной клетки, в других – изменением ее формы. Например, плавание и спортивные игры способствуют развитию диафрагмального и реберного дыхания. Занятия гимнастикой усиливают диафрагмальное дыхание, не оказывая заметного воздействия на подвижность грудной клетки. Конькобежный спорт увеличивает подвижность среднего отдела грудной клетки при известном снижении ее в нижнем отделе. Занятия легкой атлетикой отчетливо увеличивают подвижность всех; отделов грудной клетки.
Большой интерес представляет не только общая экскурсия грудной клетки, но и парциальная. Общая экскурсия грудной клетки представлена двумя слагаемыми: экскурсия при вдохе (вдыхательная экскурсия) и экскурсия при выдохе (выдыхательная экскурсия). Такие виды спорта, как легкая атлетика, гребля, велосипедный, конькобежный, способствуют развитию преимущественно вдыхательной экскурсии грудной клетки, а лыжный спорт, гимнастика акробатика, бокс – выдыхательной экскурсии грудной клетки. У лиц, занимающихся плаванием, увеличивается экскурсия грудной клетки как при вдохе, так и при выдохе.
Степень подвижности грудной клетки связана с уровнем мастерства спортсмена. По мере повышения мастерства спортсмена подвижность грудной клетки увеличивается, особенно при выдохе. У женщин-спортсменок подвижность грудной клетки во всех отделах несколько меньше, чем у мужчин.
Под влиянием физических нагрузок изменяется не только форма, размеры и степень подвижности грудной клетки, ряд изменений возникает при этом в легких. Динамические нагрузки, связанные с выработкой выносливости, требуют значительных энергозатрат и, следовательно, большого увеличения поступления кислорода в организм. В дыхании участвует вся ткань легких.
Форсированные тренировки (в частности, по бегу) способствуют: а) равномерному расширению альвеол и альвеолярных ходов, стенки альвеол становятся тонкими; б) просветы бронхов расширяются; в) кровенаполнение легких снижается. Все это свидетельствует об известной перестройке легких, связанной с усилением функции органа в условиях максимальной динамической нагрузки. Отдых в течение 2–4 недель способствуют обратному развитию этих изменений.
Статические нагрузки, выполняемые при задержке дыхания, затрудняют вентиляцию легких и кровообращение в них, что способствуют известной перестройке органа. Как показали эксперименты на животных, в таких случаях легкие становятся довольно полнокровными. Наряду с большими полями ателектазов (спавшихся безвоздушных альвеол) встречались и повышено воздушные участки легочной ткани: альвеолы имели крупные размеры, их стенки были резко истончены, нередко разорваны. Эластический каркас альвеол местами был полностью разрушен. При этом резко возрастало содержание воздуха в легких, но ЖЕЛ снижалась, так как альвеолы, лишенные полноценного эластического каркаса, плохо спадались, что увеличивало объем остаточного воздуха. Просветы бронхов отличались большой неравномерностью: наряду с резко расширенными встречались суженные, заполненные слизью и пластами слущенного эпителия. Обратное развитие таких изменений требует очень много времени.
Почти во всех видах спорта имеют место асимметричные движения: в гимнастике – при выполнении упражнений на кольцах, брусьях; в акробатике - при сальто боком, в легкой атлетике - при метании, толкании, барьерном беге. В таких вида спорта, как баскетбол, волейбол, водное поло, бокс, борьба чаще работает правая рука, движения которой сопровождаются соответствующими изменениями положения тела, в том числе и грудной клетки, что может привести к асимметрии в строении и функции грудной клетки.
В заключение следует отметить, что изменения аппарата внешнего дыхания, возникающие в процессе адаптации спортсмена к повышенной физической нагрузке, чрезвычайно многообразны. Правильная тренировка внешнего дыхания, с развитием в нем соответствующей морфо-функциональной перестройки, является важным фактором повышения спортивной работоспособности.