4. Дыхание при повышенном атмосферном давлении

В условиях повышенного атмосферного давления (в естественных условиях это наблюдается под водой) наблюдается увеличение альвеоло-капиллярного градиента для кислорода и ускоряется его переход из альвеол в сосуды малого круга. Даже при нормальных условиях гемоглобин в артериях практически полностью насыщен кислородом. Следовательно, содержание данного газа в крови при повышении атмосферного давления растет преимущественно за счет его большего растворения в плазме (существует прямо пропорциональная зависимость растворимости газов от их парциальных напряжений в жидкостях). Это, в свою очередь, должно рефлекторно снизить вентиляцию легких. Однако, дыхательный центр позвоночных животных наиболее чувствителен к концентрации в крови не кислорода, а углекислого газа. Для него, альвеоло-капиллярный градиент при высоком атмосферном давлении падает, и поэтому большая часть углекислого газа остается в крови. Это повышает возбудимость дыхательного центра и приводит к нарастанию гипервентиляции легких, которая, в свою очередь, способствует растворению в крови и других тканевых жидкостях всех, входящих в состав воздуха, газов.

Наибольшую опасность при этом представляют молекулы азота. Именно он является основным компонентом воздуха и при увеличении атмосферного давления, в жидких средах организма растворяется значительно больший объем азота, чем других газов. Очень высокие концентрации растворенного азота могут оказывать наркотическое действие на центральную нервную систему животного, но наибольшую опасность представляет быстрая нормализация атмосферного давления после длительного нахождения животного на большой глубине.

Растворимость газов в крови при снижении давления понижается. При медленном подъеме из глубины (и, следовательно, постепенном снижении давления), все вышедшие из раствора газы успевают выделиться с выдыхаемым воздухом и вреда организму не причиняют. Быстрый подъем со значительной глубины сопровождается интенсивным выходом газов из раствора и вызывает кессонную болезнь. Кровь как бы «закипает», а образовавшиеся газы не успевают выделиться из организма и скапливаются в пузырьки, которые распространяются с циркулирующей кровью по всему организму и могут вызвать закупорку (газовую эмболию) кровеносных сосудов в жизненно важных органах и тканях.

Учитывая наибольший вклад азота в развитие кессонной болезни, водолазам, работающим на значительных глубинах, рекомендуют дышать воздухом, в котором вместо азота содержится гелий. Этот инертный газ даже при высоких атмосферных давлениях плохо растворяется в воде и поэтому не может вызвать кессонную болезнь.

10. Первый вдох новорожденного

Во внутриутробном периоде развития млекопитающего, органом внешнего дыхания плода является плацента, а полость легочных альвеол до начала их вентиляции заполнена небольшим количеством жидкости.

Рождение вызывает быстрое (через 15-70 с после рождения) возбуждение дыхательного центра новорожденного. Его первый вдох характеризуется сильным возбуждением инспираторных мышц и, как правило, более глубоким, чем последующие, первым вдохом. Это необходимо для удаления жидкости из воздухоносных путей и противодействия силам поверхностного натяжения альвеол после попадания в них воздуха. Возникающий после первого вдоха, выдох происходит на фоне суженной голосовой щели и сопровождается звуками. Сразу после рождения объемы выдоха меньше, чем вдоха. Благодаря этому ФОЕ с каждым вдохом увеличивается.

Одновременно с началом вентиляции легких начинает функционировать малый круг кровообращения, а оставшаяся в альвеолах жидкость, всасывается в кровь и лимфу.

У новорожденных спокойное дыхание является диафрагмальным, а другие инспираторные мышцы работают только при издании звуков и одышке. Новорожденные дышат носом. Воздухоносные пути у них узкие и создают большее сопротивление для прохождения газов, чем у взрослых. Дыхание новорожденных нерегулярно, серии частых дыханий чередуются более редкими и глубокими. На 3 и более секунд могут наступать задержки дыхания на выдохе. Деятельность дыхательного центра координируется с активностью центров сосания и глотания. При кормлении частота дыхания обычно соответствует частоте сосательных движений, а при глотании – дыхание останавливается.

Факторами, вызывающими первый вдох новорожденного являются:

1. Появление в крови таких стимуляторов дыхательного центра как избыток углекислого газа, низкая рН и недостаток кислорода. Наиболее быстро всё это нарастает при прекращении кровообращения через пуповину.

2. Мощный поток афферентных импульсов от рецепторов кожи (температурных, тактильных) и проприорецепторов, в процессе родов и сразу после рождения. Эти импульсы активируют ретикулярную формацию ствола мозга, что повышает возбудимость дыхательного центра.

3. Устранение раздражения рецепторов, расположенных в области ноздрей. Данные рецепторы посылают в дыхательный центр сигналы о наличии жидкости у входа в полость носа и предотвращают вдох (рефлекс «ныряльщика»). Поэтому сразу при появлении головки плода из родовых путей, акушеры удаляют слизь и околоплодные воды из полости носа.

Таким образом, первый вдох новорожденного возникает при одновременном действии нескольких факторов. Именно это делает маловероятным начало вентиляции легких до рождения и быстро вызывает ее после выхода новорожденного из родовых путей.

Развитие эмбрионов птиц происходит в яйце. В нем для этого имеются все необходимые питательные вещества и влага. Однако наряду с едой и водой будущему птенцу необходим кислород и постоянное удаление в окружающую среду углекислого газа. Для этого в скорлупе яиц имеется множество мельчайших пор, а прилегающий к ней внутренний слой пронизан кровеносными сосудами, которые отдают в окружающую среду избыток двуокиси углерода и насыщаются атмосферным кислородом.

Пока птенец развивается в яйце, до 20% содержащейся в нем воды испаряется, а освободившийся под скорлупой объем заполняется воздухом. Это необходимо птенцу для обеспечения кислородом его активной физической работы и пространством для свободного движения головой во время пробивания отверстия в скорлупе. Именно перечисленные условия позволяют птенцу самостоятельно сделать отверстие в скорлупе.

Кроме того, упругие легкие и очень узкие воздушные капилляры в них делают невозможным быстрое заполнение воздухом всей дыхательной системы птенца в момент вылупления из яйца. Поэтому дыхательная система эмбрионов птиц заполняется воздухом в течение 2 суток, предшествующих вылуплению птенцов. Накопившийся под скорлупой воздух при первом вдохечерез трахею и главные бронхи попадает преимущественно в задние мешки, апри первом выдохе- переходит из них в легкие.При втором вдохевоздух из легких выталкивается новой порцией воздуха (из задних мешков) в передние мешки,при втором выдохе - через главный бронх и трахею, использованная газовая смесь выходит наружу.