Развиваем лёгкие – развиваем себя

XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Развиваем лёгкие – развиваем себя

Бердышев Р.А. 1
1ГБОУ гимназия Санкт-Петербурга №157 имени принцессы Е. М. Ольденбургской
Кондратьева М.В. 1Труфанова Е.А. 1
1ГБОУ гимназия Санкт-Петербурга №157 имени принцессы Е. М. Ольденбургской
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Я, Бердышев Роман, занимаюсь не одни год фехтованием. Для достижения результата, выбранный мною вид спорта требует развития выносливости, ловкости и, конечно, правильного дыхания. Любой вид спорта, как я знаю, связан с развитием определенных групп мышц, умением сосредоточиться и грамотно дышать. После эпидемии ковида развитие дыхания приобрело жизненно важное значение, и я думаю, что те, кто занимался спортом переносили заболевание с осложнением в более легкой форме. Ясно – спорт занимает в жизни человека важнейшее место. И я заинтересовался вопросом: какой из видов спорта максимально развивает дыхательную систему?

Мне предстояло решить следующие задачи:

  1. Провести пилотный опрос среди учеников гимназии об их занятиях спортом

  2. Обработать полученные результаты

  3. Изучить литературные данные по этому вопросу с точки зрения смежных наук: физической культуры, физиологии, газообмена (химии), анатомии

  4. Провести эксперимент с помощью спирометра и пневмотахометра

  5. Обработать полученные результаты

  6. Сделать вывод по работе.

Актуальность работы заключается не только в том, что я расширю собственные знания о строении дыхательной системы, о возможностях дыхательной системы, о влиянии спорта на развитие дыхательной системы, но и в том, что я смогу познакомить своих соучеников с результатами моей работы на уроках физической культуры и биологии, проведя уроки.

Гипотеза: занятия спортом способствуют развитию дыхательной системы, что особенно важно в постковидный период.

  1. Основная часть

2.1 Пилотный опрос учеников гимназии

Целью предварительного опроса было выяснить какими видами спорта занимаются ученики нашей гимназии, как долго, принимали ли участие в спортивных соревнованиях и какие места занимали. С вопросами можно ознакомиться в Приложении 1.

  Было опрошено 78 человека из учеников 8-10 классов. Среди опрошенных 82% занимаются спортом (диаграмма 1). Показатель не очень высокий. Из посещающих спортивные секции, более 42% занимаются более трех лет, такой же процент опрошенных выступали на соревнованиях. Разряд имеют 16% респондентов. На диаграмме 2 представлено процентное соотношение.

Диаграмма 1. Процент респондентов, Диаграмма 2. Процент посещающих

занимающихся спортом – 1, спортом спортивные секции - 1; процент выступающих на не занимающиеся – 2.  соревнованиях – 2; имеющих спортивный разряд – 3.

Диаграмма 3 показывает в процентном соотношении предпочтительные виды спорта респондентов. Так, наиболее часто (31%) встречаются занятия танцами. Возможно, большой процент так ответивших объясняется тем, что на базе школы работает

Диаграмма 3. Предпочтительные виды спорта респондентов: 1-танцы; 2-единоборства; 3- плавание; 6-волейбол; 4-горные лыжи; 5-другие виды спорта.

танцевальная студия. Далее, (26%) следуют разнообразные виды единоборств, на третьем месте с результатом 19% следует плавание. Далее с небольшим разрывом в процентном соотношении следуют волейбол -16% (6), горные лыжи – 5% (4) и другое – 3% (5): шахматы/шашки, фехтование и др.

2.2 Экспериментальная часть. Спирометрия

Спирометр – медицинский прибор, позволяющий измерить объём воздуха, поступающего из лёгких при наибольшем выдохе. Сам прибор применяется для определения дыхательной способности человека. Как я уже упоминал, в постковидное время спирометр для многих переболевших стал необходимым прибором. Фтизиатры давно используют спирометры для занятий и развития дыхательной системы астматических больных. Используемый нами спирометр в продаже называется «Тренажер дыхательный» Plasti-med, состоящий из трёх секций с разного цвета шариками, соответствующие объёму вдоха/выдоха 600-900-1200 см3. В эксперименте приняли участие ребята из 8-10 классов. Каждому давалось три

Фото 1. Отличный результат Фото 2. Отличный результат Фото 3. Результат средний

попытки, и усредненный результат заносился в таблицу данных. В первой секции расположен шарик синего цвета, если при вдохе испытуемый поднимает только его, это означает, что объём вдоха составляет самое низкое значение 600см3. Если испытуемый при вдохе «поднимал» два шарика (синий и белый), то это означало средний результат (фото 3), со значением 900 см3. Высоким считался результат, если при вдохе испытуемому удалось «поднять» все три шарика – 1200 см3. Обработка табличных данных привела к следующим результатам:

Диаграмма 4. Сравнительный анализ достигнутого уровня по объёму вдоха и класса испытуемого

Ученики 8-9 классов показали практически одинаковые результаты как по высоким (75% испытуемых), так и по средним показателям (25% испытуемых) по работе со спирометром. Испытуемые 10 класса показали снижение высокой результативности до 72% из числа участников в эксперименте и рост среднего значения до 28%. Ученики 11 класса продолжили снижать показатели в объёме вдыхаемого воздуха. Высокий результат на вдохе показали 52% испытуемых, средний результат увеличился до 43% испытуемых и 5% учеников 11 класса показали низкое значение вдыхаемого объёма воздуха. Выявленную тенденцию можно объяснить тем, что чем старше становится ученик, тем приоритет хорошей учебы выходит на первые места. Больше времени требуется уделять подготовке к предстоящим в 11 классе экзаменам и меньше времени остается на занятия в спортивных секциях.

Соотнесем полученные результаты с видами спорта. Как оказалось, многие отличные результаты по спирометрии получены ребятами, сортом не увлекающимися, но активно занимающимися пением. Пение наравне со спортивными тренировками отлично развивают дыхательную систему!

На диаграммах представлены сравнительные результаты эксперимента с занятиями спортом.

Диаграмма 5. Виды спорта, испытуемых, показавших средний результат в первом эксперименте.

В процентном соотношении результаты следующие:

1. 32% занимаются танцами

2. 20% занимаются легкой атлетикой

3. 15% - баскетболом

3. 10% - единоборствами

4. 9% - пением

5,6. 7% - горными лыжами и плаванием

Диаграмма 5. Виды спорта, испытуемых, показавших средний результат в первом эксперименте.

В процентном соотношении первые три места заняли занятия: 26% занимаются плаванием (сектор голубого цвета); 22 % занимаются единоборствами (сектор темно-серого цвета);14 % занимаются пением (сектор желтого цвета). Видно, что систематические занятия благотворно сказываются на развитии дыхательной системы.

    1. Теоретическая часть

Газообмен в организме человека

Поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа обеспечивает дыхательная система человека. А транспорт газов и других необходимых организму веществ обеспечивается с помощью кровеносной системы. Анатомическая сущность процесса газообмена заключается в переходе кислорода из альвеолярного воздуха в венозную кровь, которая циркулирует по легочных капиллярах (поглощение кислорода), и в переходе углекислого газа из венозной крови в альвеолярный воздух (выделение углекислого газа). Этот обмен проходит через тонкие стенки легочных капилляров по законам диффузии, вследствие разности парциальных давлений газов в альвеолах и крови [4]. Главные механизмы дыхания растений и животных были выявлены наукой к началу ХХ в. Основной функцией дыхания считались доставка кислорода к тканям, где происходило окисление биотоплива, и последующее удаление образовавшихся СО2 и Н2О.

Главным реактором, осуществляющим газообмен организма с атмосферой, для высших животных оказались легкие, образованные множеством легочных пузырьков – альвеол. Именно через стенки альвеол диффундируют молекулы СО2 и Н2О. С развитием теории химической связи и изучением строения молекул стало понятным, почему у легких большая поверхность альвеол. Молекулы воды, выстилающие внутреннюю поверхность альвеол, полярны, т.е. образуются за счет ковалентной полярной связи между атомом кислорода и двумя атомами водорода, а молекулы кислорода не полярны, поскольку образованы ковалентной неполярной связью. В соответствии с классическим правилом «подобное хорошо растворяется лишь в подобном», растворимость кислорода в воде очень мала. И поэтому, чем больше площадь соприкосновения, тем больше молекул кислорода растворится во внутренней поверхности альвеол. Таким образом с точки зрения химии можно объяснить анатомические особенности строения легких.

Как показывают исследования [2], состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха неодинаков (рис 1.). Часть вдыхаемого кислорода расходуется на поддержание жизненных сил, поэтому в выдыхаемом воздухе количество кислорода уменьшается, а количество углекислого газа возрастает. За счет происходящих в организме окислительно-восстановительных процессов. Возрастает также количество водяного пара в выдыхаемом воздухе. Причиной является процесс испарения в альвеолах. Неизменным остается содержание инертного газа азота, не участвующего в окислительно-восстановительных

 

Рис 1. Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

процессах. Изменение температуры вдыхаемого и выдыхаемого воздуха за счет теплоотдачи организма, и приводит к насыщению паром выдыхаемого воздуха.

Влияние физических нагрузок на газообмен.

Любая физическая нагрузка приводит к усилению газообмена. Повышение газообмена происходит автоматически за счет более глубокого и учащенного дыхания. Произвольное регулирование дыхания мешает его автоматической регулировке. 

Дыхание и движение должны быть взаимосвязаны, так как объем дыхания зависит от нагрузки, которую испытывает на себе система кровообращения (при увеличении нагрузки, соответственно увеличивается объем дыхания). Поэтому очень важно на тренировках спортсменов постоянно следить за ритмом дыхания и сердцебиения.

Влияние возраста человека.

В зависимости от возраста человека, частота дыхания меняется [1] и составляет:

  • у только что родившихся – 60 вдохов / мин.

  • у годовалых младенцев – 50 вдохов / мин.

  • у пятилетних детей – 25 вдохов / мин.

  • у 15–летних подростков – 12-18 вдохов / мин.

С возрастом человека, частота дыхания значительно не изменяется. Однако следует отметить, что у физически хорошо развитого человека частота дыхания уменьшается до 6-8 вдохов / мин.

Спирография

Как показывают исследования ученых-физиологов на специальных графиках, фиксирующих объёмы вдоха/выдоха – спирограммах, можно производить специальные вычисления, фиксирующие работу дыхательной системы в спокойном режиме дыхания и при работе в усиленных режимах. Рис 2. Стандартная спирограмма [5]

Синусоидальная кривая, показанная на рисунке 2 и обозначенная красной линией имеет усредненную часть и часть с максимальными пиками. Усредненная часть – график дыхания в спокойном темпе. Расстояние от минимума до максимума определяет дыхательный объем. Он значительно отличается от максимального вдоха, показанного черной кривой. Расстояние от минимального объема в спокойном режиме до максимального значения при глубоком вдохе называется ёмкостью вдоха. Значение от величины стандартного выдоха до минимального значения выдоха (показано на рисунке черной линией) называется резервным объёмом выдоха. Разность между объёмами при максимальном вдохе и максимальном выдохе определяет жизненную ёмкость лёгких. Обычно это значение в пределах 3,0 – 5,0 л. В свете моей работы именно ЖЁЛ и покажет, насколько тренировочные занятия разными видами спорта влияют на ЖЁЛ. Желтая полоса внизу рисунка не входит в колебательную часть спирограммы, показывая, что не весь воздух, содержащийся в легких, подлежит обмену в результате дыхательного процесса. С учетом «мертвой» зоны, весь объем воздуха – общая ёмкость лёгких.

2.4. Экспериментальная часть. Спирография

Определение лёгочных объёмов испытуемых

Проведение эксперимента по определению лёгочных объёмов стало возможным благодаря цифровой системе «Архимед». Детальная фиксация объёмов вдоха и выдоха производится установленной в компьютере программе. Программа позволяет не только количественно определять дыхательный объём вдыхаемого воздуха при спокойном режиме, но и резервные объёмы вдоха и выдоха при максимально возможном наполнении лёгких воздуха и выдыхании его, определяя жизненную ёмкость лёгких. В режиме онлайн вычерчивается график фиксации различных лёгочных объёмов, аналогично спирограмме, представленной на рис 2 (стр13).

Для участия в эксперименте №2 из учеников 9-11 классов была сделана среднестатистическая выборка. 5 человек, показавшие отличные результаты, 5 человек, показавшие средние результаты и 5 человек, показавшие результаты ниже средних в эксперименте №1 со спирометром.

Фото 5. Представитель группы испытуемых, показавших низкий результат в эксперименте №2

Фото 4 Представитель группы испытуемых, показавших отличные результаты в эксперименте №1.

Полученные спирограммы по форме абсолютно совпадают с графиком спирограммы, представленной на рис.2, и позволяют вычислить средний жизненный объём легких испытуемых по каждой из групп.

Фото 6. Спирограмма одного из испытуемых

Представители группы, показавшей высокий результат в опыте со спирометром, в среднем показали результат самый высокий со средним значением ЖЁЛ 5,65 л. Испытуемые, принимавшие участие в опыте №2 занимались следующими видами спорта: плавание, фехтование, борьба и пение.

Представители экспериментальной группы №2 показали результат чуть более низкий: 5,2 л. Виды сорта, указанные ребятами: горные лыжи, борьба, танцы.

Представители третьей группы испытуемых занимались спортом только в начальной школе или давно не посещали тренировок, показали наименьший результат по Жизненной Ёмкости Лёгких (ЖЁЛ) – 4,0 л.

Р езультаты полученных спирограмм хорошо согласуются с найденным материалом, где указано, что из всех видов спорта наибольшее развитие дыхательной системе дают занятия греблей на байдарке, легкая атлетика – марафон и плавание. Как я уже упоминал ранее, для каждого вида спорта разработаны на научной основе специальные упражнения не только для развития определенных групп мышц.

Многие виды упражнений имеют

Рис 3. Показатели ЖЕЛ [6] количественное значение, они направлены на

направлены на развитие силы, быстроты и выносливости, их показатели

измеряются в единицах пространства, силы и времени [3]. В другую группу входят движения качественного значения, оцениваемые в баллах, а не в точных мерах пространства и времени. Основная задача спортсмена при их выполнении – показать способность управлять своими движениями, проявить умение сочетать их в координированные акты разной степени сложности, использовать для движений различные группы мышц и т. п. этим видам спорта относят спортивную и художественную гимнастику, акробатику, фигурное катание, прыжки в воду и на батуте. Движения количественного значения также делятся на две группы: циклические и ациклические. первой группе относят легкоатлетический бег и бег на лыжах, плавание, конькобежный и велосипедный спорт, греблю. основе движений во всех этих видах спорта лежит повторение одного и того же цикла – круга движений. Все элементы движений, составляющих один цикл, обязательно присутствуют в одной и той же последовательности во всех циклах. Каждый цикл движений тесно связан с предыдущим и последующим. Эти упражнения имеют постоянную структуру и мощность.

  1. Выводы по работе

1.Занятия спортом и пением, безусловно, способствуют развитию дыхательной системы.

2. Ученики старшей школы меньше уделяют времени занятию спортом

3. По данным спирометрии разница в показаниях учеников 8-9 классов, практически отсутствует.

4. Показатели работы дыхательной системы учеников старшей школы по сравнению со средней значительно ниже.

5. Наблюдается тенденция снижения высоких показателей объёма вдыхаемого воздуха, рост средних значений и появляются данные, соответствующие низким значениям.

6. Использование электронной системы «Архимед» позволяет выводить полученные данные на экран дисплея с последующей обработкой.

7. Пение, плавание, как и любой вид спорта, однозначно развивает

дыхательную систему и увеличивает жизненную ёмкость лёгких

Ребята! Занимайтесь спортом!!!

  1. Заключение

В заключении, я хочу написать, что проведенная мною работа однозначно укрепила меня в правильности моего решения в пользу занятий спортом. Спорт дает не только развитие дыхательной системы, но и костно-мышечной системы, сердечно-сосудистой системы. Развивает реакцию, сосредоточенность, силу воли, выносливость и многие другие качества, которые необходимы в разных жизненных ситуациях.

Групповые виды спорта сплачивают команду, дают четкое понимание такого словосочетания, как «чувство локтя», формирование единства, ответственности, товарищеской поддержки и взаимопомощи.

В настоящее время население страны активно поддерживает здоровый образ жизни, среди молодежи формируется устойчивая положительная жизненная позиция к ЗОЖ и, не в последнюю очередь благодаря занятиям спортом.

  1. Список использованной литературы

  1. Анатомия человека: дыхательная система https://meduniver.com/Medical/Anatom/175.html

  2. Газообмен в легких на уровне организации живой природы https://infourok.ru/prezentaciya-po-obshej-biologii-na-temu-urovni-organizacii-zhivoj-prirody-zachet-10-klass-6047469.html

  3. Корягина, Ю. В. Курс лекций по физиологии физкультурно-спортивной деятельности: учебное пособие / Ю. В. Корягина, Ю. П. Салова, Т. П. Замчий. – Изд-во: Омск СибГУФК, 2014. – 152 с.

  1. Физиология дыхания А.Г. Зарифьян, Т.Н. Наумова, А.К. Нартаева, И.Е. Кононец – учебное пособие – Бишкек 2013. https://kpfu.ru/staff_files/F_1986152342/Lekciya_12.pdf

  2. Электронный ресурс https://mcdl.ru/issledovanie-funkcii-vneshnego-dyhaniya-spirometriya

  3. Электронный ресурс https://talantikam.ru/800/600/http/topuch.com/summativnoe-ocenivanie-za-razdel-dihanie/787100_html_f8e1a152ec7615ba.jpg

  1. Приложения

Приложение 1.

Пилотный опрос. Список вопросов:

  1. Фамилия, имя

  2. Класс обучения

  3. Занимаетесь ли спортом?

  4. Каким видом?

  5. С какого возраста?

  6. Как часто вы посещаете тренировки?

  7. Выступали ли вы на соревнованиях?

  8. Укажите место и дату соревнования

  9. Есть ли у вас разряд?

10.Какие у вас наивысшие достижения в выбранном виде спорта?

Просмотров работы: 1