Zmiany adaptacyjne w układzie oddechowym

i krążeniowym oraz ich wpływ na kształtowanie

wydolności fizycznej organizmu.

Zdolność przeżycia w każdym środowisku determinują bardzo różne czynniki, w

pierwszym rzędzie zdolności przystosowawcze (adaptacyjne) organizmu. Niektóre

zmiany przystosowawcze, na ogół nieodwracalne, powstają tylko we wczesnych latach

życia, w okresie wzrostu i rozwoju. Inne-odwracalne-mogą rozwinąć się w każdym

okresie życia, chociaż „przystosowalność” organizmu, jego zdolność adaptacyjna,

zmniejszają się w miarę starzenia się.

Wiedza o adaptacji fizjologicznej organizmu do wysiłków fizycznych dotyczy tej

strefy życia człowieka, która współdecyduje o jego pełni, o wielostronności stosunków z

otoczeniem, o przydatności zawodowej i społecznej. Ruch jest przejawem czynnego

stosunku człowieka do otoczenia, a podłożem wszelkiej aktywności ruchowej jest zawsze

wysiłek fizyczny.

Tlen,a organizm człowieka.

Podczas pracy fizycznej zwiększa się zapotrzebowanie mięśni na tlen.

Jest on potrzebny do utleniania węglowodanów i tłuszczów, których metabolizm

dostarcza energii do pracy.

Zapotrzebowanie organizmu człowieka na tlen wzrasta proporcjonalnie

do intensywności pracy. Jest to praktycznie jedyny czynnik decydujący

o zapotrzebowaniu ustroju na tlen podczas wysiłku fizycznego.

O zużyciu tlenu przez organizm podczas wysiłków fizycznych decydują trzy

czynniki:

-wielkość zapotrzebowania mięśni na tlen,

-ilość tlenu dostarczanego do mięśni,

-zdolność mięśni do wykorzystania dostarczanego im tlenu odpowiednio

do swych potrzeb.

O sprawności zaopatrzenia mięśni w tlen decyduje działanie układu

oddechowego, układu krążenia i sama krew.

W miarę zwiększania intensywności pracy wzrasta zapotrzebowanie mięśni na

tlen, a w ślad za nim zwiększa się czynność narządów współdziałających pobieraniu i

transporcie tlenu przez organizm.

Człowiek może przez krótki okres – kilka minut – wykonywać wysiłek o

jeszcze większej intensywności, ale wykonuje go w warunkach narastającego deficytu

1

tlenu i gromadzenia się kwasu mlekowego, co powoduje gwałtowne objawy zmęczenia

zmuszające do przerwania pracy. Rozbieżność między zapotrzebowaniem mięśni na

tlen podczas pracy, a dostarczaną ilością tlenu do mięśni nazywana jest długiem

tlenowym.

Dług tlenowy

spłacony zostaje po zakończeniu wysiłku. Jeszcze przez pewien czas utrzymuje się

nasilona czynność układu oddechowego i układu krążenia dostarczająca dodatkową ilość

tlenu do mięśni, wątroby. Nagromadzony podczas wysiłku kwas mlekowy podlega

przemianie. Dług tlenowy zostaje spłacony.

Potrzebny mięśniom tlen dostaje się w składzie wdychanego powietrza do pęcherzyków

płucnych w większych ilościach dzięki zwiększeniu podczas pracy mięśniowej

wentylacji płuc. Wielkość ta, wynosząca w spoczynku 6-8 l/min., podczas pracy może

wzrosnąć do 120-160 i więcej litrów na minutę.

Wentylacja płuc

podczas pracy wzrasta dzięki zwiększeniu głębokości oddechów i ich przyspieszeniu. Z

punktu widzenia granic sprawności wysiłkowej ważna jest wielkość zapotrzebowania na

tlen samych mięśni oddechowych, związana z intensywnością ich pracy. Wzrost

wentylacji płuc jest naturalnie wynikiem zwiększenia pracy mięśni oddechowych, tzn.

mięśnia przepony, mięśni międzyżebrowych i szeregu dodatkowych mięśni

oddechowych. Zwiększenie pracy tych mięśni wiąże się ze zwiększeniem ich

zapotrzebowania na tlen. Stwierdzono doświadczalnie, że po przekroczeniu przez

wentylację płuc poziomu około 140 litrów na minutę zapotrzebowanie samych mięśni

oddechowych na tlen staje się tak duże, że cała praktycznie nadwyżka zużycia tlenu,

umożliwiana przez dalszy wzrost wentylacji płuc, wykorzystywana jest na pokrycie

zapotrzebowania tlenowego tych mięśni.

Krew, a wysiłek fizyczny

We krwi tlen wiązany jest przez hemoglobinę, barwnik czerwonych krwinek.

Ilość tlenu, jaką krew może roznieść z płuc po całym organizmie ciągu minuty, zależy

od ogólnej ilości hemoglobiny we krwi, ogólnej liczby krwinek czerwonych oraz ilości

hemoglobiny w każdej krwince. Zmniejszenie którejś z tych wielkości, np. w przebiegu

różnych form anemii, zmniejsza pojemność tlenową krwi, tzn. ilość tlenu, jaką może

przenieść każde jej 100 ml. Sprawność funkcji zaopatrzenia tlenowego jest upośledzona.

U zdrowych ludzi zaobserwowano wzrost ogólnej liczby krwinek

czerwonych pod wpływem treningu sportowego. Wytrenowani sportowcy mają czasem

7-7,5 mln krwinek czerwonych w 1 mm3 krwi, zamiast 5-5,5 mln, tak jak to jest u

2

zdrowych nie wytrenowanych mężczyzn. Nie jest to zjawisko stałe, ale występuje

rzeczywiście. Można by potraktować je jako wyraz adaptacji organizmu do obciążeń

wysiłkowych. Nie musi tak jednak być.

Wzrost liczby krwinek czerwonych powoduje zwiększenie lepkości krwi. Zwiększenie

lepkości krwi czyni ją cieczą stawiającą większy opór ruchowi w naczyniach

krwionośnych. Ruch krwi w naczyniach krwionośnych jest możliwy dzięki pracy serca.

Na przesuwanie w naczyniach krwi o znacznie zwiększonej zawartości krwinek

czerwonych podwyższonym hematokrycie serce musi wykonać większą pracę.

Zapotrzebowanie serca na tlen zwiększa się.

Kluczowe znaczenie dla transportu tlenu z płuc do mięśni ma sprawność układu

krążenia, zarówno samego serca jako pompy tłoczącej krew, jak i regulacji przepływu

krwi przez różne obszary naczyniowe. Regulacja przepływu krwi przez naczynia

krwionośne decyduje o tym, gdzie płynie krew pompowana przez serce, jaka część całej

jej ilości kierowana jest do pracujących mięśni, jaka do skóry, mózgu i innych rejonów

ciała.

Serce, a wysiłek fizyczny

Pod wpływem treningu zmienia się obraz reakcji serca na obciążenia

organizmu wysiłkami fizycznymi. Jeżeli podczas treningu są stosowane wysiłki o

dostatecznie dużej intensywności i jeżeli trening trwa dostatecznie długo, to w sercu

mogą się rozwijać zmiany morfologiczne (zmiany objętości serca, objętości jego jam,

grubości ścian i in.). Tradycyjnie zmiany te traktuje się jako charakterystyczne dla serca

wytrenowanego lub „ serca sportowego”, gdyż są one następstwem treningu i przejawem

adaptacji serca do obciążeń związanych z wysiłkami fizycznymi.

Przyczyną zwiększania się objętości serca pod wpływem treningu wytrzymałościowego

jest przerost mięśnia sercowego, z powiększeniem jam serca.

Praca serca

podczas wysiłków fizycznych wzrasta proporcjonalnie do obciążenia wysiłkowego,

dlatego za wykładnik sprawności serca przyjmuje się jego

maksymalną objętość minutową- maksymalną objętość krwi, jaką może serce

wtłoczyć do tętnic w ciągu minuty podczas odpowiednio ciężkiego wysiłku fizycznego.

Wielkość ta zależy od ilości krwi tłoczonej przez serce podczas każdego skurczu jego

komór i od liczby skurczów w ciągu minuty. Znaczenie każdego ze składników objętości

minutowej serca w kształtowaniu jej wielkości jest różne podczas wysiłków fizycznych o

różnym obciążeniu.

Przy bardzo ciężkich wysiłkach częstość skurczów serca jest tak duża, że rozkurcz komór

serca staje się zbyt krótki na to, aby mogły się one całkowicie wypełnić krwią w fazie

czynności serca i objętość wyrzutowa serca staje się mniejsza niż podczas lżejszych

wysiłków. Takie zmniejszenie się objętości wyrzutowej serca stwierdzono po

przekroczeniu przez częstość jego skurczów poziomu około 180 na min.

3

Maksymalna częstość skurczów serca, osiągana u ludzi młodych (dwadzieścia,

dwadzieścia kilka lat) podczas wysiłków fizycznych, wynosi około 200/min.

W miarę upływu lat i starzenia się organizmu maksymalna częstość skurczów

serca zmniejsza się. Jest to jedna z przyczyn obniżania się z wiekiem maksymalnej

objętości minutowej serca, w ślad za nią- sprawności zaopatrzenia tlenowego tkanek i

wydolności fizycznej organizmu.

Objętość wyrzutowa serca

u zdrowego, dorosłego mężczyzny wynosi w spoczynku około 70-80 ml. W ciągu minuty

serce pompuje więc do tętnic około 5-6 litrów krwi.

Podczas wysiłków fizycznych objętość wyrzutowa zwiększa się w miarę

wzrostu ich intensywności, ale tylko w pewnym zakresie przyspieszenia czynności serca.

Indywidualnie maksymalne wielkości objętości wyrzutowej serca osiągane są

podczas wysiłków fizycznych powodujących przyspieszenie akcji serca do 120-140

skurczów na minutę (w spoczynku-około 70 skurczów na minutę) –wtedy wynoszą

160-200 ml. Maksymalna objętość minutowa serca może zatem osiągać wartość rzędu 40 l.

W pojedynczych przypadkach sportowców o wyjątkowo wysokiej wydolności fizycznej

stwierdzono jeszcze większe wartości, sięgające prawie 60 l.

Serce, a tlen

Krew pompowana przez lewą komorę serca do aorty niesie tlen pobrany w

płucach. Przepływając przez mięśnie i różne narządy oddaje im tlen. Zawartość tlenu we

krwi odpływającej żyłami z tych tkanek i narządów jest więc niższa niż we krwi, która

tętnicami do nich dopływa.

W spoczynku tętniczo-żylna różnica zawartości tlenu we krwi wynosi 5-7 ml/100 ml

krwi, osiągając podczas wysiłku wartość 15-17 ml/100ml krwi. Tętniczo-żylna różnica

zawartości tlenu we krwi mówi o skuteczności ekstrakcji tlenu przez tkanki z

przepływającej przez nie krwi.

Ekstrakcja tlenu

Wielkość tej ekstrakcji jest zmienna, w mięśniach np. zwiększa się podczas

wysiłków fizycznych. Zależy ona m.in. od gęstości sieci drobnych naczyń krwionośnych

(włosowatych), przez które krew przepływa w mięśniach. Im gęstszajest to sieć, tym

lepszy jest kontakt każdej porcji krwi z komórkami mięśniowymi i skuteczniejsze jest

oddawanie im tlenu.

Podczas pracy mięśniowej zwiększa się liczba otwartych naczyń włosowatych

w mięśniach. W spoczynku część ich jest zasklepiona.

4

Mięśnie, a wysiłek fizyczny

Rozgrzewka

powodująca wzrost temperatury mięśni i stężenia jonów wodorowych w ich środowisku

jest innym czynnikiem zwiększającym oddawanie tlenu mięśniom przez krew jest.

Wzrost temperatury i stężenia jonów wodorowych zwiększają odszczepianie tlenu

od hemoglobiny, w połączeniu z którą tlen przenoszony jest do płuc.

Jednym z efektów tzw. rozgrzewki przed zasadniczym wysiłkiem w sporcie

jest podwyższenie temperatury mięśni i pewne zwiększenie stężenia jonów wodorowych

w środowisku ich komórek. Przygotowuje to mięśnie do zwiększonego wychwytywania z

krwi tlenu podczas zasadniczego wysiłku. Rozgrzewka obejmuje również takie

mechanizmy jak „rozruszanie” systemów koordynacji czynności mięśni, wzrost pracy

serca, wentylacji płuc i inne zmiany skracające czas adaptacji organizmu do

oczekującego go wysiłku.

Ciśnienie tętnicze

Zmiany rozmieszczenia krwi w organizmie podczas pracy mięśniowej wraz ze

zwiększeniem się objętości minutowej serca powodują wzrost ciśnienia tętniczego krwi.

Ciśnienie tętnicze krwi w chwili skurczu komór serca wzrasta podczas

wysiłków fizycznych proporcjonalnie do ich intensywności. Ciśnienie skurczowe

podczas ciężkich wysiłków fizycznych przekracza 200-230 mmHg. Zdrowemu

człowiekowi niczym to nie grozi, może natomiast zagrażać zdrowiu człowieka

z upośledzoną czynnością narządu krążenia.

Mięśnie, a tlen.

Wychwytywanie tlenu przez mięśnie zależy w końcu od ich własnej budowy i

składu chemicznego, który może się zmieniać np. w zależności od stopnia aktywności

ruchowej.

Zmiany te decydują o sprawności zaopatrzenia mięsni w tlen i i wykorzystania przez

nie tlenu podczas wysiłków fizycznych.

Są niejako jądrem procesu adaptacji wysiłkowej organizmu.

Zmiany adaptacyjne w układzie oddechowym i krążeniowym zachodzą w

organiźmie człowieka pod wpływem treningu wytrzymałościowego.

Trening powoduje wzrost wydolności fizycznej organizmu. Jest to proces

o charakterze adaptacyjnym – powtarzanie wysiłków fizycznych zwiększa zdolność

do ich wykonywania.

Dla skuteczności adaptacji wysiłkowej układu oddechowego i narządu krążenia

ma duże znaczenie ścisłe „dopasowanie” ich czynności do wymogów pracy. Jest to

możliwe dzięki mechanizmom regulującym czynność tych układów.

To „dopasowanie” aktywności narządów do wymogów pracy, zależy głównie

5

od jej intensywności i wymaga pewnego czasu. Odpowiedni poziom czynności serca,

układu oddechowego i in. osiągany jest po kilku minutach od rozpoczęcia wysiłku. Ten

czas jest krótszy u ludzi przystosowanych do wysiłków niż u ludzi prowadzących

siedzący tryb życia, cierpiących na przewlekłe schorzenia.

Zwiększenie sprawności funkcji zaopatrzenia tlenowego jest wynikiem przede

wszystkim zwiększenia objętości minutowej serca ( w wyniku wzrostu objętości

wyrzutowej). Znaczenie ma też usprawnienie regulacji „rozmieszczenia” obwodowego

przepływu krwi, wzrost objętości krwi i zwiększenie sprawności układu oddechowego.

Zmniejszenie reakcji układu oddechowego, narządu krążenia,

układu wewnątrzwydzielniczego i in. na wysiłki submaksymalne wskazuje na bardziej

ekonomiczną adaptację organizmu do stawianych przez nie wymogów.

Zwiększają się reakcje organizmu na obciążenia krańcowe:

wzrasta maksymalnie wentylacja płuc, maksymalna objętość minutowa serca,

maksymalna tętniczo-żylna różnica zawartości tlenu we krwi, maksymalny wzrost

stężenia hormonów mobilizujących rezerwy energetyczne.

Im wyższe jest maksymalne pochłanianie przez organizm tlenu, tym większy

jest tolerowany wysiłek.

Wydolność fizyczna maleje z wiekiem. Jest ona niższa u kobiet niż u mężczyzn w

tym samym wieku. Wpływa na nią nie tylko systematyczny trening fizyczny, ale i

różnego rodzaju aktywność ruchowa w życiu codziennym.

Proces adaptacji organizmu do wysiłków fizycznych sięga głęboko , a jeżeli jest

odpowiednio stymulowany obejmuje nawet powstanie nowych, nie istniejących

przedtem naczyń krwionośnych.

Opracowała : mgr Grażyna Kamińska

Nauczyciel wych.fiz. Szkoły Podstawowej nr 11

w Częstochowie

Literatura:

1. R.Górski – „Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego’ –Wydawnictwo Lekarskie PZWL

2. Wł.Traczyk – „Fizjologia człowieka w zarysie” – Wydawnictwo Lekarskie PZWL

6