Решение: Регуляция дыхания при нырянии
Почему человек, находясь под водой, не может длительно задержать дыхание, а выныривая, возобновляет дыхание с большей частотой? Ответ поясните.
Решение по шагам
4 шагаПри задержке дыхания газообмен в лёгких прекращается: клетки продолжают поглощать кислород и выделять углекислый газ.
Концентрация углекислого газа в крови повышается, а содержание кислорода постепенно снижается. Накопление $\mathrm{CO_2}$ вызывает закисление крови и раздражает хеморецепторы.
$$$\mathrm{CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-}$$$Импульсы от хеморецепторов поступают в дыхательный центр продолговатого мозга. Он усиливает возбуждение дыхательных мышц, поэтому человек испытывает непреодолимую потребность сделать вдох и не может долго задерживать дыхание.
После выныривания доступ атмосферного воздуха восстанавливается, но в крови ещё сохраняются избыток $\mathrm{CO_2}$ и недостаток $\mathrm{O_2}$. Поэтому дыхательный центр некоторое время работает более интенсивно: дыхание становится более частым и глубоким.
При задержке дыхания клетки поглощают $\mathrm{O_2}$ и выделяют $\mathrm{CO_2}$, поэтому в крови накапливается углекислый газ и снижается содержание кислорода. Повышение концентрации $\mathrm{CO_2}$ раздражает хеморецепторы и возбуждает дыхательный центр продолговатого мозга, вызывая потребность во вдохе. После выныривания дыхание учащается и углубляется, чтобы быстрее удалить избыток $\mathrm{CO_2}$ и восполнить недостаток $\mathrm{O_2}$ в крови.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывать только недостаток кислорода и не объяснять значение накопления углекислого газа.
Считать, что дыхание регулируется только произвольно.
Не связывать учащение дыхания после выныривания с работой хеморецепторов и дыхательного центра.