Регуляция дыхания осуществляется через нервный и гуморальный механизмы, обеспечивая ритмическую работу дыхательной системы и адаптацию дыхания к условиям. Основную роль играет дыхательный центр в продолговатом мозге, который посылает импульсы к дыхательным мышцам для вдоха и выдоха. Гуморальная регуляция реагирует на изменения концентрации газов в крови, главным образом углекислого газа.

Механизмы и регуляция дыхания. Практическая работа «Измерение обхвата грудной клетки»

Цели урока:

• Образовательные: понять механизмы вдоха и выдоха; изучить, как нервная система и химический состав крови регулируют дыхание; научиться измерять обхват грудной клетки и анализировать результаты.
• Развивающие: развивать навыки проведения экспериментов, работы с измерительными приборами, анализа данных и формулирования выводов.
• Воспитательные: воспитывать бережное отношение к своему здоровью.

---

Теоретическая часть

1. Как мы дышим? Механизмы вдоха и выдоха

Дыхание – это не просто втягивание и выталкивание воздуха. Это сложный физиологический процесс, обеспечиваемый работой мышц и изменением объема грудной клетки.

Процесс	Механизм	Что происходит с объемом грудной клетки?	Что происходит с легкими?	Как движется воздух?
Вдох	Сокращаются межреберные мышцы и диафрагма. Ребра поднимаются, диафрагма уплощается.	Увеличивается	Растягиваются, давление в них падает.	Входит в легкие
Выдох	Межреберные мышцы и диафрагма расслабляются. Ребра опускаются, диафрагма поднимается куполом.	Уменьшается	Сжимаются, давление в них повышается.	Выходит из легких

Важно! Спокойный выдох – это пассивный процесс (происходит за счет расслабления мышц). При форсированном (интенсивном) выдохе участвуют дополнительные мышцы (брюшного пресса).

2. Кто всем управляет? Регуляция дыхания

Наше дыхание не случайно. Оно точно регулируется организмом, чтобы обеспечить оптимальное содержание кислорода (O₂) и углекислого газа (CO₂) в крови.

А. Нервная регуляция (Автоматизм)

• Дыхательный центр находится в продолговатом мозге.
• Он ритмично посылает импульсы к дыхательным мышцам, заставляя нас делать вдох и выдох без участия сознания.
• Это рефлекс! Мы можем на короткое время задержать дыхание или изменить его частоту сознательно (влияние коры больших полушарий), но рано или поздно дыхательный центр "заставит" нас дышать.

Б. Гуморальная регуляция (Химический контроль)

• Главный раздражитель дыхательного центра – повышение концентрации CO₂ в крови.
• Как это работает?
  • Вы интенсивно побежали -> усилилось клеточное дыхание -> в крови накопилось много CO₂.
  • Кровь с избытком CO₂ достигает дыхательного центра.
  • Дыхательный центр возбуждается и учащает дыхание.
  • Организм быстрее избавляется от избытка CO₂ и получает больше O₂.
  • Кислород тоже влияет на дыхание, но роль CO₂ – первостепенна.

Практическая часть

Практическая работа: «Измерение обхвата грудной клетки в состоянии вдоха и выдоха»

Цель работы: экспериментально доказать, что объем грудной клетки изменяется during вдоха и выдоха, и определить разницу между этими показателями.

Оборудование:

• Сантиметровая лента (мягкая).
• Тетрадь для записей.
• Ручка или карандаш.

Ход работы:

1. Подготовка: Испытуемый должен быть в легкой одежде, не стесняющей дыхание. Встать ровно, руки опущены вдоль тела, дыхание спокойное.
2. Определение места измерения:
   1. У мальчиков (юношей): лента накладывается сзади под нижними углами лопаток, а спереди – по нижнему краю околососковых точек.
   2. У девочек (девушек): лента проходит сзади под лопатками, а спереди – над грудными железами, по IV ребру.
3. Измерение на спокойном выдохе:
   1. Попросите испытуемого сделать спокойный выдох и задержать дыхание.
   2. Плотно, но не сдавливая, приложите сантиметровую ленту вокруг грудной клетки в указанном месте.
   3. Запишите результат: Обхват на выдохе = ______ см.
4. Измерение на спокойном вдохе:
   1. Попросите испытуемого сделать спокойный, глубокий вдох и задержать дыхание.
   2. Измерьте обхват грудной клетки в том же месте.
   3. Запишите результат: Обхват на вдохе = ______ см.
5. Измерение на максимальном выдохе:
   1. Попросите испытуемого сделать максимальный выдох и задержать дыхание.
   2. Снова проведите измерение.
   3. Запишите результат: Обхват на максимальном выдохе = ______ см.
6. Повторение измерений: Для точности повторите измерения 2-3 раза и возьмите среднее арифметическое значение.

Оформление результатов:

Создайте и заполните таблицу в тетради:

Испытуемый (Ф.И., пол)	Обхват грудной клетки на вдохе (см)	Обхват грудной клетки на выдохе (см)	Разница (см)	Обхват на макс. выдохе (см)
Пример: Иванов А.	95	90	5	88
Ваши данные:

Анализ результатов и выводы:

Ответьте на вопросы и сформулируйте вывод:

1. Рассчитайте разницу между обхватом грудной клетки на вдохе и на выдохе. Это дыхательная экскурсия грудной клетки.
2. Формула: Дыхательная экскурсия = (Обхват на вдохе) – (Обхват на выдохе)
3. Сравните обхват грудной клетки на спокойном выдохе и на максимальном выдохе. Почему они различаются?
4. Сделайте вывод. На основании проведенных измерений и знаний о механизмах дыхания, напишите вывод. Он должен отражать:
   1. Что подтвердили измерения? (Объем грудной клетки меняется).
   2. Как меняется объем грудной клетки при вдохе и выдохе?
   3. Чем обусловлена эта разница (работой каких мышц и структур)?
   4. Какова величина дыхательной экскурсии у испытуемого? (В норме составляет 5-10 см).

Пример вывода:
«В ходе практической работы я измерил(а) обхват грудной клетки испытуемого в состоянии вдоха и выдоха. Результаты показали, что при вдохе обхват увеличивается на [ваша разница] см, а при выдохе – уменьшается. Это экспериментально доказывает, что объем грудной клетки изменяется благодаря работе межреберных мышц и диафрагмы. На спокойном выдохе грудная клетка имеет больший объем, чем на максимальном выдохе, так как максимальный выдох involves дополнительное усилие мышц. Таким образом, гипотеза о зависимости объема грудной клетки от фазы дыхания подтвердилась».

---

Итоги урока

Сегодня мы выяснили, что дыхание – это четко отлаженный процесс, где механическая работа мышц по изменению объема грудной клетки управляется нервной системой и зависит от химического состава нашей крови. Практическая работа наглядно показала эти изменения и помогла закрепить теоретические знания.

РЕКОМЕНДУЮ:

• СКАЧАТЬ:
• Механизм дыхания
• ПРОСМОТР УЧЕБНОГО ВИДЕО
• Дыхание и его значение. Органы дыхания.
• Механизм и регуляция дыхания
• Заболевания органов дыхания
• Первая помощь при поражении органов дыхания

ВСЕ О ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ

• ГАЗООБМЕН В ЛЕГКИХ
• ГИГИЕНА ДЫХАНИЯ
• ЗАБОЛЕВАНИЯ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
• МЕХАНИЗМ ДЫХАНИЯ И ЖЕЛ
• ЗНАЧЕНИЕ И СТРОЕНИЕ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ

1. Каков механизм дыхательных движений, обеспечивающих вдох и выдох?
2. Что такое жизненная ёмкость лёгких и от чего она зависит?
3. Как происходит газообмен в лёгких и в других органах?
4. Опишите защитные рефлексы дыхательной системы.
5. Проанализируйте данные таблицы 4. Почему в выдыхаемом воздухе больше кислорода и меньше углекислого газа, чем в альвеолярном воздухе?
6. Используя материалы учебника, составьте схему рефлекторной дуги дыхательных движений. Имеются ли принципиальные различия в их осуществлении у мужчин и женщин?
7. Лёгкие не имеют в своём строении мышц, однако в процессе своей работы они способны расширяться и сжиматься. Как это можно объяснить?
   Предложите собственный вариант механической модели, иллюстрирующей механизм их работы.

ПОДУМАЙТЕ!

• Известно, что при каждом дыхательном акте (вдохе и выдохе) через лёгкие человека в среднем проходит 500 см³ воздуха. Выдыхаемый воздух содержит на 4% кислорода меньше, чем вдыхаемый. Рассчитайте объём кислорода, который потребляет за один урок ваш класс, если известно, что вдыхаемый воздух содержит 16 % кислорода, а дыхательных актов за минуту совершается 18 каждым человеком, находящимся в классе.

Решение:

1. Условия в числах

• Воздух за 1 дыхательный акт (1 вдох + 1 выдох):

Vакт = 500 см³.

• Содержание кислорода во вдыхаемом воздухе:

С (вд) = 16% = 0.16.

• Выдыхаемый воздух содержит на 4% кислорода меньше по объёмной доле — это значит, что С (выд) = 16% - 4% = 12%.
• Число дыхательных актов в минуту одним человеком:

N (акт/мин) = 18.

2. Потребление кислорода за 1 акт 1 человеком

За 1 акт через лёгкие проходит 500 см³ воздуха, но кислород не весь поглощается: вдыхаем с содержанием 16%, выдыхаем с 12%.

Поглощённый кислород за 1 акт = 500 х (0.16 - 0.12)

= 500 х 0.04 = 20 см³

3. Время урока

Обычно урок длится 45 минут.

4. Потребление кислорода 1 человеком за урок

За минуту:
18 (актов) х 20 см3/акт = 360 см³/мин.

За 45 минут:

360 х 45 = 16200 см³

Это 16,2 л.

5. Для всего класса

Количество человек в классе в задаче не указано.
Пусть N — число учеников (+ возможно учитель).

Стандартно в классе N = 25 человек (если не дано иного).

Потребление кислорода всем классом:

Vкласс = 16,2 л/чел х N

6. Пример расчёта для N = 25

V(класс) = 16,2 х 25 = 405 л кислорода

Ответ:

405 литров кислорода за урок.