Установление зависимости между нагрузкой и уровнем энергетического обмена по результатам функциональной пробы с задержкой дыхания до и после нагрузки (может быть выполнена дома)
Оборудование: секундомер или часы с секундной стрелкой.
Предварительные замечания. Известно, что на интенсивность дыхания влияют продукты распада, в частности углекислый газ, который образуется в результате биологического окисления. Он является одним из основных гуморальных факторов, влияющих на дыхательный центр. При задержке дыхания обмен веществ в тканях не прекращается и углекислый газ продолжает выделяться. Когда его концентрация в крови достигает определённого критического уровня, происходит непроизвольное восстановление дыхания. Если задержать дыхание после определённой работы, например после 20 приседаний, то оно восстановится скорее, потому что во время приседаний биологическое окисление происходит более интенсивно, и углекислого газа к началу второй задержки дыхания накапливается больше.
Однако у тренированных людей различие между этими результатами будет меньше, чем у нетренированных. Одной из причин является то, что у нетренированных людей обычно наряду с мышцами, обеспечивающими нужное движение, сокращается множество других мышц, которые к нему не имеют отношения. Лишние движения затормаживаются в процессе тренировки благодаря более совершенной регуляции со стороны нервной системы. Таким образом, эта функциональная проба показывает не только состояние дыхательной и сердечно‑сосудистой систем человека, но и степень его тренированности.
Протокол опыта (время измеряется в секундах)
1. Время задержки дыхания в состоянии покоя (A).
2. Время задержки дыхания после 20 приседаний (B).
3. Процентное отношение второго результата к первому: B/A × 100%.
4. Время задержки дыхания и восстановления дыхания после минутного отдыха (C).
5. Процентное отношение третьего результата к первому: C/A × 100%.
Ход работы
1. В положении сидя задержите дыхание при вдохе на максимальный срок. Включите секундомер (предварительное глубокое дыхание перед опытом не допускается!).
2. Выключите секундомер в момент восстановления дыхания. Запишите результат. Отдохните 5 мин.
3. Встаньте и сделайте 20 приседаний за 30 с.
4. Вдохните, быстро задержите дыхание и включите секундомер, не дожидаясь, пока дыхание успокоится, сядьте на стул.
5. Выключите секундомер при восстановлении дыхания. Запишите результат.
6. Спустя минуту повторите первую пробу. Результат запишите.
7. Сделайте в тетради расчёты по формулам, приведённым в пунктах 3 и 5 протокола. Сравните свои результаты с таблицей и определите, к какой категории вы смогли бы отнести себя.
Ответьте на вопросы
1. Почему при задержке дыхания в крови накапливается углекислый газ?
2. Почему при определённой концентрации углекислого газа в крови дыхание восстанавливается непроизвольно?
3. Как углекислый газ воздействует на дыхательный центр?
4. Почему эти воздействия называют гуморальными?
5. Почему после работы удаётся задержать дыхание на меньшее время, чем в состоянии покоя?
6. Почему у тренированного человека энергетический обмен происходит более экономно, чем у человека нетренированного?
Результаты функциональной пробы с задержкой дыхания до и после нагрузки для различных по степени тренированности категорий испытуемых
| Категории испытуемых | Задержка дыхания | ||
|---|---|---|---|
| A - в покое, с | В - после работы; B/А × 100% после 20 приседаний | C - после отдыха; C/А × 100% после отдыха | |
| Здоровые тренированные | 46 - 60 | Более 50% от первого результата | Более 100% от первого результата |
| Здоровые нетренированные | 36 - 45 | 30 - 50% от первого результата | 70 - 100% от первого результата |
| С отклонениями в состоянии здоровья | 20 - 35 | Менее 30% от первого результата | Менее 70% от первого результата |
Лабораторная работа: Установление зависимости между нагрузкой и уровнем энергетического обмена по результатам функциональной пробы с задержкой дыхания до и после нагрузки
Протокол опыта (время измеряется в секундах)
1. Время задержки дыхания в состоянии покоя − 40 сек.
2. Время задержки дыхания после 20 приседаний − 18 сек.
3. Процентное отношение второго результата к первому: 18/40 × 100% = 45%.
4. Время задержки дыхания и восстановления дыхания после минутного отдыха − 32.
5. Процентное отношение третьего результата к первому: 32/40 × 100% = 80%.
Сравнив свои результаты с таблицей, я увидела, что вхожу в категорию здоровых, но нетренированных испытуемых.
Ответы на вопросы:
1. При задержке дыхания в крови накапливается углекислый газ ($CO_{2}$) из−за того, что организм не может вывести его через легкие. Углекислый газ образуется как продукт обмена веществ в клетках и должен быть удален из организма в процессе выдоха.
2. При определенной концентрации углекислого газа в крови дыхание восстанавливается непроизвольно из−за рефлекторного механизма, который активируется в ответ на изменения уровня $CO_{2}$ в крови. Это рефлекторное дыхание помогает поддерживать газообмен на оптимальном, безопасном для организма уровне.
3. Углекислый газ является одним из основных гуморальных факторов, влияющих на дыхательный центр. Повышенный уровень $CO_{2}$ в крови вызывает усиление дыхания (гипервентиляцию) для того, чтобы избавиться от избытка углекислого газа, а пониженный уровень этого продукта распада − наоборот, заставляет дыхательный центр сократить число дыхательных движений.
4. Гуморальная регуляция − один из механизмов регуляции процессов в организме, осуществляемый через жидкие среды организма. Воздействие углекислого газа на дыхательный центр происходит в жидкой среде − крови.
5. После работы удаётся задержать дыхание на меньшее время, чем в состоянии покоя, потому что после физической активности организм нуждается в большем количестве кислорода для восстановления энергии и удаления метаболических отходов, что стимулирует дыхательный центр.
6. У тренированного человека энергетический обмен происходит более экономно благодаря адаптации организма к физической нагрузке. Тренированные мышцы более эффективно используют энергию и кислород, что позволяет снизить расход энергии на выполнение одной и той же работы, по сравнению с нетренированным человеком.
