РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

  Если потребность в кислороде возрастает, вентиляция дыхательных органов должна быть соответственно увеличена. Аналогичным образом, если концентрация кислорода в среде падает, это должно быть скомпенсировано усилением вентиляции, увеличением количества кислорода, извлекаемого из воздуха, или обоими этими способами.
У теплокровных позвоночных — млекопитающих и птиц — вентиляция легких очень точно регулируется в соответствии с потребностью в кислороде; при этом интересно, что главным фактором, ответственным за регуляцию, служит концентрация двуокиси углерода в легочном воздухе. Это легко продемонстрировать, добавляя С02 к вдыхаемому воздуху: вентиляция легких быстро усиливается (рис. 2.8). В норме атмосферный воздух практически не содержит двуокиси углерода (0,03%), и если к вдыхаемому воздуху добавить 2,5% С02, вентилирующий объем примерно удваивается. У млекопитающих и птиц эти эффекты сходны.
В действительности 2,5% С02 — это не так уж много, поскольку легочный воздух у млекопитающих уже содержит около 5% С02. Если концентрацию двуокиси углерода во вдыхаемом воздухе повысить до той, которая в норме имеется в легких, вентиляция увеличится в 7 раз. При существенно больших концентрациях С02 действует как наркотик и поэтому вызывает аномальные реакции.
Кислород гораздо меньше влияет на вентиляцию. Если мы снизим концентрацию кислорода во вдыхаемом воздухе на 2,5% (с 21 до 18,5%), практически никаких изменений дыхания не последует.
Чувствительность дыхательной системы к концентрации С02 часто используют пловцы, которые хотят подольше продержаться под водой. Дыша глубоко в течение некоторого времени, можно увеличить выход двуокиси углерода из легких и крови. Это устра- | нит обычный стимул для вдоха, и в результате человек после такой гипервентиляции сможет дольше оставаться под водой, прежде чем он будет вынужден подняться на поверхность из-за потребности вдохнуть. Такая практика чрезвычайно опасна. Когда человек плавает под водой, запас кислорода в его крови постепенно истощается, но из-за отсутствия обычной концентрации С02 субъ-


ективная потребность в дыхании не очень сильна.

Поэтому он остается под водой; а так как содержание кислорода в крови будет падать, он может потерять сознание, даже не заметив опасности. Если в этом состоянии его тотчас не обнаружат и не извлекут из воды, он утонет. Такой ход событий действительно был причиной многих несчастных случаев, особенно в плавательных



бассейнах, где хорошие пловцы, соревнуясь, предпринимали длительные подводные заплывы (Craig, 1961 а, b).
Утверждали, что тюлени и киты менее чувствительны к двуокиси углерода, чем другие животные, и поэтому могут дольше оставаться яод водой. Однако продолжительность ныряния, по- видимому, все же лимитируется запасом кислорода в организме, и вряд ли ее можно было бы увеличить простым снижением чувствительности к С02.
Если мы хотим изучить реакцию на вдыхаемую окись углерода у разных животных, недостаточно измерять только частоту дыхания. У некоторых животных частота дыхания при избытке С02 существенно возрастает, у других же она может почти или совсем не изменяться, но вместо этого значительно возрастает дыхательный объем. Такая реакция обнаружена, например, у ехидны (Tachy gloss us) (Bentley et a!., 1967). Между тем нам нужно знать минутную вентиляцию (т. е. произведение частоты дыхания на дыхательный объем).
Если мы будем определять увеличение минутной вентиляции, вызываемое избытком С02, то окажется, что при концентрациях


Рис. 2.9. Увеличение содержания С02 во вдыхаемом воздухе приводит к увеличению вентиляции легких в несколько раз. Обратите внимание на то, что тюлени более чувствительны к С02, чем собаки. (Bentley et al., 1970.)


С02 до 6% тюлень даже более чувствителен к ней, чем неныряющие животные, такие, как человек и собака (рис. 2.9). Это противоречит утверждениям, что ныряющие тюлени нечувствительны к двуокиси углерода. 

Еще по теме РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ:

1.    Болезни органов дыхания
2. Болезни органов дыхания
3. Процессы регуляции в клетке
4. 3.6.6.3. Регуляция экспрессии генов у прокариот
5. 14.3.4. Органы дыхания
6. ПРОЦЕСС ДЫХАНИЯ
7. Регуляция активности генов и белков
8. Система органов дыхания
9. Система органов дыхания
10.    Система органов дыхания
11. 8.3.2. Эмбриональная регуляция
12. Эпигенетическая регуляция онтогенеза
13. ЕЩЕ РАЗ О ДЫХАНИИ И ТАЙНАХ ЦЕЛОМА
14. Регуляция каст со стороны семьи
15. Решение проблемы аэробного дыхания. Открытие цикла трикарбоновых кислот