Адам тынысының жиілігі мен энергия шығыны арасындағы байланыс

Конысбек Аяжан Серікқызы, Баймахан Ернар Қалдыбекұлы
М.Х.Дулати атындағы Тараз университеті
6В01502 «Физика мұғалімдерін даярлау» мамандығының 4-курс студенттері

Жетекші: Оразымбетова Г.Х.
М.Х.Дулати атындағы Тараз университеті
«Физика және информатика» кафедрасының аға оқытушысы

Аңдатпа: Бұл мақалада адам тынысының жиілігі мен энергия шығыны арасындағы өзара байланыс қарастырылады. Зерттеу барысында тыныс алу жиілігінің артуы ағзаның оттегіге деген сұранысын күшейтіп, энергия алмасу қарқындылығын жоғарылататыны анықталды. Тыныс жиілігі дене белсенділігіне, эмоционалдық күйге және сыртқы ортаның жағдайына тәуелді екені атап өтіледі. Энергия шығынының деңгейін анықтау арқылы адамның физикалық жүктемеге бейімделу қабілетін бағалауға болады. Мақалада физиологиялық көрсеткіштерді өлшеу әдістері мен алынған нәтижелердің ғылыми және практикалық маңызы талқыланады. Зерттеу нәтижелері спорттық дайындықты оңтайландыруға және денсаулық сақтау саласында қолдануға бағытталған.

Түйінді сөздер: тыныс жиілігі, энергия шығыны, метаболизм, оттегі тұтыну, физиология.

Аннотация: В данной статье рассматривается взаимосвязь между частотой дыхания человека и уровнем энергозатрат. Установлено, что увеличение частоты дыхания связано с повышением потребности организма в кислороде и усилением обменных процессов. Частота дыхания зависит от физической активности, эмоционального состояния и условий внешней среды. Определение уровня энергозатрат позволяет оценить адаптационные возможности организма к физическим нагрузкам. В работе описаны методы измерения физиологических показателей и обсуждено практическое значение полученных результатов для спорта и медицины.

Ключевые слова: частота дыхания, энергозатраты, обмен веществ, потребление кислорода, физиология.

Abstract: This article explores the relationship between human breathing frequency and energy expenditure. The study reveals that an increase in breathing rate corresponds to a higher demand for oxygen and an acceleration of metabolic processes. Breathing frequency depends on physical activity, emotional state, and environmental conditions. By assessing energy expenditure, it is possible to evaluate the body’s ability to adapt to physical exertion. The article discusses methods for measuring physiological indicators and highlights the scientific and practical significance of the findings for sports performance and healthcare.

Keywords: breathing rate, energy expenditure, metabolism, oxygen consumption, physiology.

Адам ағзасында жүретін тіршілік процестерінің ішінде тыныс алу ерекше орын алады. Тыныс алу арқылы ағза сыртқы ортамен газ алмасады, яғни оттегін сіңіріп, көмірқышқыл газын бөледі. Бұл процесс жасушалардың энергия алуына және өмірлік маңызды қызметтердің сақталуына жағдай жасайды. Соңғы жылдары физиология мен спорттық ғылымдарда тыныс жиілігінің өзгеруі арқылы энергия шығынын анықтау өзекті мәселе болып отыр. Себебі тыныс алу жиілігі адамның физикалық жүктемесі мен жалпы энергетикалық күйін сипаттайтын негізгі көрсеткіштердің бірі болып табылады.

Тыныс жиілігі мен энергия шығынының өзара тәуелділігі

Адам ағзасында тыныс алу жиілігі мен энергия шығынының арасында тікелей байланыс бар. Бұл байланыс физиологиялық тұрғыда оттегі тұтыну жылдамдығымен және метаболикалық қуатпен  сипатталады. Метаболикалық қуат пен тыныс жиілігі арасындағы байланыс теңдеуі:

Бұл формуладан көрініп тұрғандай, тыныс алу жиілігі артқан сайын оттегіні тұтыну мен энергия өндіру жылдамдығы да артады. Яғни тыныс жиілігі мен энергия шығыны тура пропорционалды шамалар. Теориялық модельдің дұрыстығын тексеру үшін тыныс жиілігі мен энергия шығыны арасындағы тәуелділікті тәжірибелік жолмен зерттеу жүргізіледі.

Тәжірибенің мақсаты: Тыныс алу жиілігінің өзгерісіне байланысты оттегіні тұтыну жылдамдығын және энергия шығынын анықтау.

Қолданылатын құралдар:

• Спирометр немесе тыныс көлемін өлшейтін құрылғы;
• Газ анализаторы (O₂ және CO₂ мөлшерін анықтау үшін);
• Хронометр және жүрек соғу жиілігін өлшегіш құрал.

Тәжірибенің барысы:

1. Зерттелуші тыныштық күйде, баяу жүру және орташа жүгіру кезінде тыныс алу жиілігі өлшенеді.
2. Әр кезеңде келесі параметрлер тіркеледі: тыныс жиілігі (f), минуттық вентиляция (V˙_E​), оттегі тұтыну (V˙O₂​​), энергия шығыны (P_метаб​

Тәжірибелік мәліметтерді графикке түсіргенде тыныс жиілігі (X ось) мен энергия шығыны (Y ось) арасындағы сызықтық тәуелділік байқалады. Бұл тәжірибе теориялық модельдің дұрыстығын дәлелдейді.

Талдау және қорытынды

• Тыныс жиілігі мен энергия шығыны арасындағы тәуелділік тура пропорционалды сипатта.
• Физикалық жүктеме артқан сайын оттегіні тұтыну және метаболикалық қуат артады.
• Белгілі бір шектен асқанда тыныс алу жиілігінің өсуі энергия тиімділігін төмендетеді, себебі тыныс бұлшық еттеріне кететін механикалық жұмыс көбейеді.
• Бұл модель ағзаның энергетикалық тепе-теңдігін және тыныс алу жүйесінің функционалдық мүмкіндігін бағалауда қолдануға болады.

Графиктің көлденең осінде (X-ось) — тыныс алу жиілігі f (тыныс/мин),
ал тік осінде (Y-ось) — энергия шығыны Pметаб​ (кДж/мин) бейнеленген.

Графиктегі нүктелер – әр түрлі тыныс жиілігі кезінде өлшенген немесе есептелген энергия шығыны мәндері. Нүктелерді қосатын сызық жоғары бағытталған, бұл тікелей (сызықтық) тәуелділікті көрсетеді.

• Тыныс жиілігі артқан сайын энергия шығыны бірқалыпты өседі.
• 10 тыныс/мин кезінде энергия шығыны шамамен 5 кДж/мин,
• 20 тыныс/мин — 10 кДж/мин,
• 30 тыныс/мин — 15 кДж/мин,
• 40 тыныс/мин — 20 кДж/мин шамасында.

Бұл сызық P_метаб=0.5f түріндегі жуық сызықтық функцияға сәйкес келеді, яғни тыныс жиілігі екі есе артса — энергия шығыны да шамамен екі есе артады.

Бұл тәуелділіктің себебі — тыныс жиілігі артқанда өкпе арқылы өтетін ауа көлемі (минуттық вентиляция) көбейеді, нәтижесінде ағзаға келетін оттегі мөлшері  де артады. Осы график арқылы келесі тұжырым жасалады:

Адам тынысының жиілігі мен энергия шығыны арасында айқын сызықтық тәуелділік бар. Бұл тәуелділік адамның физикалық жүктемесіне, оттегі тұтыну деңгейіне және метаболикалық белсенділігіне тікелей байланысты.

Зерттеу нәтижелері адамның тыныс жиілігі мен энергия шығыны арасында тығыз байланыс бар екенін көрсетті. Тыныс алу жиілігінің артуы оттегінің тұтынылуын арттырып, ағзадағы энергия алмасу үдерісін күшейтеді. Бұл көрсеткіштер арқылы адамның физикалық дайындық деңгейін, шаршау дәрежесін және бейімделу мүмкіндігін бағалауға болады. Сондықтан тыныс жиілігін бақылау спорттық жаттығуларды жоспарлауда, денсаулықты сақтау мен қалпына келтіру шараларында маңызды рөл атқарады.

Пайдаланылған әдебиеттер

1. Guyton, A.C., Hall, J.E. Textbook of Medical Physiology. 14th Edition. Philadelphia: Elsevier, 2021. – Адам ағзасының тыныс алу және энергия алмасу процестері бойынша негізгі физиологиялық мәліметтер.
2. West, J.B. Respiratory Physiology: The Essentials. 10th Edition. Philadelphia: Wolters Kluwer, 2020. – Тыныс жиілігі мен механикалық энергия арасындағы байланыс, өкпе қысымы мен тыныс көлемінің әсері.
3. Levitzky, M.G. Pulmonary Physiology. 8th Edition. McGraw-Hill, 2013. – Өкпенің механикалық жұмысын есептеу және энергия шығынын бағалау әдістері.
4. McArdle, W.D., Katch, F.I., Katch, V.L. Exercise Physiology: Nutrition, Energy, and Human Performance. 9th Edition. Philadelphia: Wolters Kluwer, 2021. – Физикалық жүктеме кезінде тыныс жиілігі мен энергия шығынының тәуелділігі.