Složení ovzduší, fyziologie dýchání

Vzduch zemské atmosféry je složen z plynů:

  • 78 % dusíku
  • 21 % kyslíku
  • 1 % vodní páry,oxid uhličitý,vzácné plyny

Tíha plynné atmosféry působí svou vahou na zemský povrch a předměty /asi 1 bar/. Se stoupající výškou nadzemským povrchem řídne plynná atmosféra.

Plíce a dýchací cesty:

Plíce se skládají ze systému:

  • průdušnice (trachey)
  • průdušek (bronchu)
  • průdušinek (bronchiol)
  • plicních sklípků (alveol)

Plíce představují párový,dvojitý orgán. Pravá plicní část se dělí na tři laloky, levá /menší/ na dva laloky /srdce/. Plocha plic je asi 80 m2.

Dýchání u člověka je nezávislé na vědomí a vůli. Řídícím orgánem je centrum dýchaní v mozku, které podle koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého v krvi reguluje frekvenci dýchacích pohybů. Plíce se podílejí na udržování správné koncentrace iontů v organismu. I když dýcháme nevědomky a nemusíme na nadechování myslet, lze občas frekvenci dechu záměrně ovlivnit /zadržet dech, zrychlit dech/. Nadechování a vydechování umožňuje

pohyblivý:

  • hrudní koš
  • bránice

Tahem žeberních svalů se žebra narovnávají, hrudní koš se rozpíná,v plicních tkáních nastává podtlak a plíce jsou přeplněny tlakem plynů vnější atmosféry. Při výdechu žebra klesají a vytlačují vzduch z plic. Zároveň při nádechu i výdechu pracuje bránice (napíná se a povoluje). Je-li snížena pohyblivost žeber (po úrazu...) nebo bránice (nadměrné tukové polštáře v oblasti břicha), vzniká tzv. krátký dech.

Plíce člověka jsou orgán, který zabezpečuje přeměnu plynů, tzn. umožňují vazbu kyslíku na hemoglobin a vyloučení oxidu uhličitého jako konečného produktu látkové přeměny. Mimo jiné jsou ještě vylučovány éterické oleje, silice, aceton, alkohol. Výměna plynů z plic na krev a opačně se děje v plicních sklípcích = alveolách. Průměrná velikost alveoly je asi 0,3 mm. Na přenosu kyslíku tělem člověka se nejvíce podílí červené krevní barvivo = hemoglobin. Vzduch obsahující kyslík proniká při dýchání až do plicních sklípků, které jsou po povrchu protkány velkou plochou cév. Tlakem plynu z vdechovaného vzduchu se malé množství kyslíku rozpouští v krevní plazmě. Kyslík je okamžitě absorbován hemoglobinem červených krvinek a váže se v jeho molekulách na atomy železa.Kyslíkem nasycené krvinky pronikají do všech tkání a orgánů v těle, kde se v kapilárách (úzký prostor pro průchod pouze jedné krvinky) dostává do úzkého kontaktu s tkání o nízkém parciálním (částečném) tlaku kyslíku, který se během látkové výměny neustále spotřebovává. Podle fyzikálních zákonů proniká kyslík z místa s vyšší koncentrací do místa s nižší koncentrací, tj. z krve do tkání a oxid uhličitý z tkání do krve.

Červené krvinky odnášejí oxid uhličitý žilným systémem zpět do plic, kde výměna plynu začíná znovu tím, že oxid uhličitý je plícemi vydechován a na hemoglobin se váže kyslík.

Tabulka spotřeby plynu při dýchání:

Sledovaná hodnotaKlidová zátěžStřední zátěžTěžká zát잊pičková zátěž
Plicní ventilace l/min0,625,050,070,0
Dechová frekvence x/min1520,02530
Spotřeba kyslíku l/min0,231,142,223,16
Vydechnutý CO20,21,02,03,0
Energetický výdaj hJ/min4,6923,2445,8565,73

Spotřeba vzduchu při zátěžích v dýchací technice:

Klid8 - 10 l/min
Chůze15 - 20 l/min
Zrychlený pohyb20 - 30 l/min
Středně těžká práce30 - 40 l/min
Těžká práce40 - 50 l/min
Špičkový výkon60 - 120 l/min

Spotřebu ovlivňuje fyzická i psychická zátěž

Dýchání dělíme na:

    a) vnitřní - přenos kyslíku krví

    b) vnější - plnění plic vzduchem

Objem plic je asi 5 - 6 litrů.

Rychlost proudění vzduchu:

  • nádech 70 - 80 km/hod
  • kašel 300 km/hod

Při dýchání rozlišujeme objemy:

  • respirační - výměna plynu (vzduchu) za klidu 0,5 l
  • inspirační - usilovné nasátí vzduchu do plic asi 2,5 l
  • expirační - nucený usilovný výdech po respiračním výdechu
  • reziduální - zůstatek plynu v plicích asi 1,5 l

Vitální kapacita plic je objem, který lze vypudit usilovným výdechem po hlubokém nádechu (asi 4 l vzduchu). Z objemu plic nelze vypudit asi 1,5 l vzduchu, tzn. tento objem zůstává i při nuceném výdechu v plicích.

Dýchací krize je způsobována podílem mrtvého prostoru na objemu jednoho nadechnutí. Dýchací krizi se bráníme rytmickým a hlubokým dýcháním. Dýchání povrchem těla (pokožkou) je asi 1 %.

Dýchání v nízké koncentraci kyslíku:

Způsobuje nedostatečné okysličování buněk, což má za následek nevolnost, poruchy myšlení, omezení schopnosti pohybu, dušení.

Dýchání ve vysoké koncentraci kyslíku:

Způsobuje dráždění nervového systému, útlum reflexů, nekoordinovanost, úbytek červených krvinek.

Při reakci (spalování) kyslíku během metabolismu se ve všech buňkách neustále uvolňuje teplo,které je krevním proudem odnášeno na povrch těla, kde je vylučováno do okolí. Tělesná teplota je 36,5°C. Bez nebezpečí poškození buněk se může tělesná teplota zvýšit cca o 2°C.

Při zvýšené námaze dochází ke zvýšení spotřeby kyslíku a ke zvýšení uvolňovaného tepla. Tělo reaguje při nadměrném zahřátí těla vylučováním tekutiny (potu) na povrch (pokožku). Pot odebírá povrchovou tělesnou teplotu a tím zvyšuje ochlazování (pot - kapalina odebírá teplotu a odpařuje se). Tepelnou energii tělo z 10 - 30 % zužitkuje.1 litr spotřebovaného kyslíku v lidském těle uvolní při reakci s uhlíkem asi 20 kJ tepla.

Krevní oběh:

Nucený rozvod krve v lidském těle zajišťuje:

  • Srdce - je to dutý sval o hmotnosti asi 350 gr.Srdeční frekvence stahování svalu je asi 70 - 75 x/min. Na jeden stah srdce vypudí asi 70 ml krve, tlakem 16 kPa (120 - 130 Torr).
  • Tepny - tj. artérie jsou nejpevnější cévy,které dopravují krev okysličenou v plicích do organismu a do srdce krev odkysličenou s obsahem oxidu uhličitého.
  • Žíly - tj. vény se směrem k srdci zvětšují a přivádějí do srdce krev odkysličenou s obsahem oxidu uhličitého.
  • Kapiláry- tj. vlásečnice prostupují všemi oblastmi těla a síla kapiláry odpovídá síle červených krvinek, což usnadňuje látkovou výměnu (6000 m2 plochy).
  • Krev - jde o tekutou tkáň složenou z různých látek. Jednou z hlavních úloh krve je transport živin a kyslíku z vdechovaného vzduchu ke všem buňkám, odvod CO2 z organizmu.

Tělesné údaje:

    Plíce
    • plocha vnitřního povrchu je asi 80 m2
    • za den vymění asi 10 - 12 tisíc l vzduchu
    Srdce
    • v klidu je frekvence asi 70 - 75 x/min
    • za 1 minutu přečerpá asi 5 l krve
    Krev
    • v lidském těle je asi 5 - 5,5 l krve
    • celková hmotnost krve je asi 2,5 kg
    Mozek
    • spotřebovává asi 20 % veškerého kyslíku
    • za minutu proteče mozkem asi 750 ml krve
    Cévy
    • délka cév v těle je asi 100 tisíc km

     

    Chemická reakce spalování kyslíku v těle:

      O2 + C = CO2

    l litr kyslíku chemicky zreaguje s uhlíkem a toutoreakcí se uvolní asi 20 kJ energie. Uhlík tvoří stavbu lidského těla.

Člověk při nádechu spotřebovává z daného objemu plynu asi 4 % kyslíku.

21 % O2 - 4 % O2 = výdech asi 17 % O2 a asi 4 % CO2

Grafický návrh StastnyWeb - webdesign | Obsah a kód Radek Luža © 2007