人体运动状态下呼吸和循环系统的变化

人体运动状态下呼吸和循环系统怎样变化

1.呼吸系统

呼吸系统是执行机体和外界进行气体交换的器官的总称。呼吸系统的机能主要是与外界的进行气体交换，呼出二氧化碳，吸进氧气，进行新陈代谢。呼吸系统包括呼吸道(鼻腔、咽、喉、气管、支气管)和肺。肺泡是气体交换的场所。

呼吸的全过程包括三个相互联系的环节。一是外界空气与肺泡之间的气体交换(肺通气)和肺泡与肺毛细血管血液之问的气体交换(肺换气)，二者合称外呼吸；二是气体在血液中的运输；三是组织细胞与组织毛细血管血液之间的气体交换，称内呼吸。

肺通气的动力是肺内压与大气压的气压差。

肺换气和组织换气是气体分压差的结果。

决定气体扩散方向和影响扩散速度的首要因素是分压差。呼吸膜两侧的气体分压差越大，气体扩散速度就越快。

在体循环的毛细血管与组织细胞之间的气体交换，与气体在肺内的交换原理和影响因素相似，不同的是气体在组织的交换都是发生于液相(血液、组织液、细胞内液)介质之间，而且扩散膜两侧的气体分压差随组织活动和细胞内氧化代谢的程度不同而有所差异。

肺胞气体交换的效率，除与气体扩散过程有关，还与肺胞通气量和肺血流量的配比情况有关。这是因为气体交换过程需要两个泵：一为气泵，即通过呼吸肌的节律性收缩，每分钟向肺泡输入氧气和输出二氧化碳；另一个为血泵，即通过右心室的活动，每分钟向肺泡周围的毛细血管输人一定量的血液，借以运送部分氧气，并将静脉血中的二氧化碳排人肺泡。这两个泵配合得宜，才能完成肺换气。

2.运动时呼吸机能的调节

运动或体力劳动时机体代谢加强，氧气的消耗量和二氧化碳的生成量都增加。增加的程度主要取决于骨骼肌活动的速率和强度。运动时，伴随着运动强度增加，呼吸加深加快，肺通气量增加。

在运动开始之前，有关运动的语言信号和环境已成为条件刺激，引起呼吸的相应变化。运动开始之后，除高级中枢的兴奋状态外，由肌肉运动所产生的机械、化学刺激等又进一步促进呼吸活动的改变。

具体过程是：血液中化学成分的改变，特别是动脉血中氧气分压的下降、PH的下降、二氧化碳分压的上升，刺激化学感受器，引起呼吸中枢活动加强，通过调节呼吸肌的运动，调节呼吸运动的深度和频率，加大肺通气量。

(1)二氧化碳是促进呼吸的生理性刺激，是调节呼吸运动的最重要体液因素。二氧化碳对呼吸的刺激作用是通过两条途径实现的：一是直接刺激中枢化学感受器，二是通过刺激外周化学感受器。

二氧化碳主要通过中枢化学感受器对呼吸运动起调节作用，对外周化学感受器的作用，仅在CO：含量增加较多时才表现出来。

(2)化学感受器

接受血液和脑脊液中化学刺激的感受器称化学感受器。与呼吸调节有关的化学感受器因其所在部位不同，分为外周化学感受器和中枢化学感受器两类。

此外，呼吸运动与心脏活动有相似之处，即都是有节律的、日夜不停的活动。但这两种活动的起因却有很大不同。心肌具自律性，而呼吸肌是骨胳肌，本身没有自律性，但是在中枢神经系统支配下，呼吸肌可以产生自律性收缩，而且呼吸的幅度和频率经常能使肺泡通气量适应机体新陈代谢的需要。呼吸运动可以随意或不随意进行，这些体现了中枢神经系统对呼吸运动的完善调节。

3.循环系统

循环系统是生物体的细胞外液(包括血浆、淋巴和组织液)及其借以循环流动的管道组成的系统。循环系统是进行血液循环的动力和管道系统，由心血管系统和淋巴系统组成。从动物形成心脏以后循环系统分心脏和血管两大部分，叫做心血管系统。淋巴系统包括淋巴管和淋巴器官，是血液循环的支流，协助静脉运回体液入循环系统，属循环系的辅助部分。

循环系统是生物体内的运输系统，它将呼吸器官获得的氧气、消化器官获取的营养物质、内分泌腺分泌的激素等运送到身体各组织细胞，又将身体各组织细胞代谢产物运送到具有排泄功能的器官排出体外。此外，循环系统还维持机体内环境的稳定、免疫和体温的恒定。

4.运动时循环系统的变化

循环系统的变化主要与血液的运输功能以及心脏功能有关。血液中二氧化碳含量升高，氧气含量下降。血流量增大。心脏心率加快。

(1)心脏

运动或情绪激动时，血液中的肾上腺素，去甲肾上腺素和甲状腺素的水平增高以及体温的升高，可导致心率加快。

心率加快，在一定范围内，心率加快可使心输出量增加。心率加快时心室充盈时间有所缩短，但因回心血量主要是在快速充盈期内进人心室，故心室充盈量以及搏出量不会明显减少，而由于心率的增加，每分输出量仍可增加。

(2)血液的运输功能

运动时，为了给机体提供足够的氧气，肺泡区血流量增大，肺循环血量也相应增加。氧气和二氧化碳，在血液中是以化学结合和物理溶解两种形式运输的。氧气以与血红蛋白结合的形式运输，二氧化碳以碳酸氢根离子和氨基甲酰血红蛋白两种形式运输。

此外，由于心率的增加，动脉收缩压上升，舒张压增大，脉压下降。

静脉回流量增大。具体为：吸气时，肺血管扩张，肺静脉回流左心室量下降，左心室输出量下降，Bp下降。右心房与大静脉扩张，心房与静脉压差增大，静脉回心量增大，右心室输出量增大。