Ludzkie ciało porusza się, wzrasta, naprawia się i rozmnaża, wszystko dzięki różnorodnym, wyspecjalizowanym układom tkanek i organów. Chociaż każdy z tych układów ma określoną funkcję, dla swego normalnego funkcjonowania każdy jest zależny od innych układów organizmu. Chociaż twoje ciało potrzebuje wszystkich tych układów, niektóre mogą „posypać się” bez powodowania poważnych natychmiastowych konsekwencji. Jednak zaburzenia funkcjonowania innych układów mogą prowadzić do szybkiego wystąpienia poważnych uszkodzeń, a nawet śmierci. Na przykład, o ile nie jesteś w trakcie ucieczki przed niedźwiedziem lub w podobnej sytuacji, naciągnięcie mięśnia łydki rzadko będzie zagrażać twojemu życiu. Natomiast, o ile nie zostanie udzielona natychmiastowa pomoc medyczna, atak serca zdecydowanie stanowić będzie takie zagrożenie, a przecież jedno i drugie jest mięśniem.

Układy krążenia  – coś więcej dla Instruktora EFR

Układy krążenia i oddechowy, współpracujące przy dostarczaniu substancji odżywczych i gazów do komórek ciała oraz przy usuwaniu niepotrzebnych substancji. Ponieważ cały organizm funkcjonuje dzięki nieustannej wymianie gazowej zapewnianej przez te dwa układy, ich odpowiedź na zmiany wywoływane przez środowisko podwodne może mieć wpływ na każdą komórkę twego ciała. siebie. Twój układ krążenia przenosi tlen, substancje odżywcze i materiały budulcowe z układów pokarmowego i oddechowego do twoich tkanek. Transportuje też dwutlenek węgla i przeznaczone do usunięcia zbędne produkty przemiany materii z tkanek.

Zapotrzebowanie na tlen, a układ krążenia

We wszystkich żywych komórkach twojego ciała zachodzą procesy metaboliczne, w których zużywany jest tlen do przetwarzania energii chemicznej na energię użyteczną, niezbędną do życia. W sytuacji braku tlenu, niektóre tkanki potrafią zawiesić swoje czynności życiowe nawet na kilka godzin, a mimo to przetrwać. Inne tkanki, na przykład mięśniowa, mogą funkcjonować przez ograniczony czas korzystając z procesów energetycznych nie wymagających dostaw tlenu. Jednak wiele tkanek obumiera w krótkim czasie w sytuacji, gdy tlen nie jest do nich stale dostarczany. Dotyczy to zwłaszcza układu nerwowego, który bezwzględnie wymaga nieprzerwanych dostaw tlenu, zużywając mniej-więcej jedną piątą całkowitego zapotrzebowania organizmu na tlen.

Twój układ krążenia przenosi tlen, substancje odżywcze i składniki budulcowe od układów pokarmowego i oddechowego do twoich tkanek. Transportuje też dwutlenek węgla i inne niepotrzebne produkty przemiany materii przeznaczone do usunięcia. Chociaż każda z tych funkcji jest niezbędna dla funkcjonowania organizmu, to transport gazów z i do układu oddechowego jest najpilniejszą z nich, i też najbardziej interesującą z nurkowego punktu widzenia.

Krew

Jeśli się skaleczysz, z rany popłynie krew. Nawet bez specjalistycznej wiedzy fizjologicznej i medycznej

masz świadomość, że krew jest niezbędna do życia. Krew jest wielofunkcyjną tkanką płynną, złożoną z wielu różnorodnych składników spełniających różne funkcje: dostarczanie tlenu, odprowadzanie dwutlenku węgla, zapewnianie substancji odżywczych, usuwanie zbędnych substancji, mobilizowanie systemu immunologicznego itd. Czerwone krwinki, czyli erytrocyty, transportują większość tlenu potrzebnego tkankom dzięki zawartości hemoglobiny, białka łatwo wiążącego się z tlenem. Gdyby nie hemoglobina, twoja krew musiałaby krążyć mniej więcej 15-20 razy szybciej by zapewnić tkankom wystarczającą ilość tlenu. Czerwone krwinki stanowią około 45% objętości krwi.

Osocze to ciecz, w której rozpuszczone są substancje odżywcze i związki chemiczne, oraz zawieszone inne składniki krwi. Przenosi ono również rozpuszczone gazy, włączając w to dwutlenek węgla – produkt oddychania komórek ciała, oraz azot, którego poziom waha się w zależności od ciśnienia parcjalnego we wdychanym powietrzu. Chociaż osocze stanowi mniej więcej połowę całkowitej masy krwi i przenosi niektóre rozpuszczone gazy,pod ciśnieniem atmosferycznym jego udział w transporcie tlenu jest znikomy.

Hemoglobina sprawnie przenosi i uwalnia tlen, ponieważ zmiany ciśnienia parcjalnego wpływają na jej zdolność do przyłączania tego gazu. Krew przechodząca przez płuca napotyka ciśnienie parcjalne tlenu wyższe niż w innych twoich tkankach. Wysokie ciśnienie parcjalne tlenu zwiększa zdolność hemoglobiny do przyłączenia cząsteczek O2, i dlatego w płucach tlen przenika do krwinek czerwonych i łączy się z hemoglobiną. Gdy krew dociera do tkanek, następuje obniżenie ciśnienia parcjalnego tlenu – zużywanego tam w procesach metabolicznych. W tych warunkach, hemoglobina uwalnia cząsteczki tlenu, które mogą być wykorzystane przez tkanki. Teraz, pozbawiona dużej części przyłączonego tlenu, hemoglobina może odwracalnie związać cząsteczki dwutlenku węgla i przetransportować je do płuc, gdzie zostaną usunięte. Dodatkowo, enzym występujący w czerwonych krwinkach uczestniczy w odwracalnej reakcji chemicznej prowadzącej do przekształcenia dwutlenku węgla w dwuwęglany, ulegające rozpuszczeniu w osoczu.

Gdy krew dociera z powrotem do płuc, hemoglobina znowu łatwiej łączy się z tlenem, a w mniejszym stopniu z dwutlenkiem węgla. Dlatego dwutlenek węgla jest tutaj uwalniany, podczas gdy nowe cząsteczki tlenu przyłączają się do hemoglobiny. W tym samym czasie, w osoczu następuje odwrócenie wcześniejszej reakcji – dwuwęglany ulegają rozpadowi i wydziela się dwutlenek węgla, który przenika do przestrzeni dróg oddechowych, skąd jest usuwany na zewnątrz.

Dzięki zdolności transportowania CO2 w postaci dwuwęglanów, twój system krążenia przenosi znacznie więcej tego gazu niż miałoby to miejsce przy prostym rozpuszczaniu tego gazu w osoczu. Około pięciu procent dwutlenku węgla transportowanego przez krew jest rozpuszczone w osoczu, 20 procent przenoszone jest przez hemoglobinę, a około 75% krąży w postaci dwuwęglanów.

Układ sercowo – naczyniowy

Serce, tętnice, żyły oraz naczynia włosowate składają się na układ sercowo-naczyniowy, czyli układkrążenia, który odpowiada za cyrkulację krwi w twoim organizmie. Serce jest  wyspecjalizowanym mięśniem, który pompuje krew przez tętnice do tkanek twojego organizmu. Duże tętnice rozgałęziają się na mniejsze, a te z kolei na cienkie naczynia włosowate, w których następuje wymiana gazów i różnych substancji pomiędzy krwią i tkankami. Naczynia włosowate przechodzą w żyły, łącząc się w coraz większe naczynia doprowadzające krew do serca i następnie do płuc, w których zachodzi wymiana gazowa. Następnie krew przepływa ponownie o serca i cykl się powtarza. Serce jest właściwie czterojamową, organiczną pompą, zbudowaną z wyspecjalizowanej tkanki mięśniowej i podzieloną wzdłużnie. Górne jamy serca, zwane przedsionkami, przyjmują krew wpływającą do serca i przekazują ją do komór, położonych poniżej. Komory pompują krew z serca wyrzucając ją na obwód. Bogata w tlen krew, dopływająca do serca z płuc, wpływa do lewej części serca, skąd pompowana jest do aorty – największej tętnicy w całym ciele. Ponieważ lewa część serca zaopatruje w krew całe ciało, jest większa i mocniejsza od prawej strony.

Tętnice szyjne to dwa pierwsze odgałęzienia aorty, dostarczające krew do mózgu. W części położonej dalej od serca tętnice rozgałęziają się na coraz mniejsze, aż przyjmują postać naczyń włosowatych, w których odbywa się właściwa wymiana gazów i substancji między krwią a tkankami. Naczynia włosowate są mikroskopijnej wielkości, mają tak małe średnice że krwinki przemieszczają się w nich pojedynczo, zaś ściany mają tak cienkie, że gaz i rozpuszczone składniki mogą łatwo przez nie dyfundować do otaczających tkanek. Naczynia włosowate łączą się w żyły, które transportują krew ubogą w tlen do prawej części serca. Prawa komora pompuje krew do tętnicy płucnej, która dostarcza ją do naczyń włosowatych w płucach. Tam właśnie tlen z wdychanego powietrza przechodzi ze światła pęcherzyków płucnych do krwiobiegu. Analogicznie, dwutlenek węgla wydziela się z krwi do przestrzeni pęcherzyków właśnie w obrębie naczyń włosowatych płuc. Wzbogacona w tlen krew wraca przez żyły płucne do lewego przedsionka serca i cały cykl zaczyna się od nowa.

Twoje serce poprzez swoje rytmiczne skurcze powoduje, że krew stale krąży, generując tętno (puls) oraz ciśnienie krwi. Twoje tętno odpowiada tempu skurczów serca, i może zwalniać lub przyspieszać, tak aby spełnić potrzeby twojego organizmu, zależne od wykonywanych czynności i procesów życiowych. Puls zdrowej, dorosłej osoby w stanie spoczynku powinien zawierać się pomiędzy 60 a 100 skurczów na minutę. Tempo skurczów serca i puls zmieniają się wtedy, gdy zmienia się zapotrzebowanie twoich tkanek na tlen – ale twój organizm potrzebuje tlenu przez cały czas, i dlatego serce nigdy nie może przestać pracować , a jeśli się zatrzyma, na przykład na skutek zawału serca, występuje stan zagrożenia życia. Jednak, tak jak wszystkie mięśnie, serce musi odpoczywać . Czyni to pomiędzy skurczami.

Ciśnienie wywoływane przez skurcze twojego serca generuje ciśnienie krwi, które można mierzyć w dwóch momentach – skurczu lub rozkurczu serca, jako ciśnienie skurczowe i rozkurczowe. Ciśnienie krwi i tętno wzrastają na skutek wysiłku fizycznego lub pod wpływem stresu i strachu, jednak zazwyczaj wracają szybko do normy po zaprzestaniu aktywności lub po przeminięciu stresu lub strachu. Tętno i ciśnienie krwi wzrastają podczas wysiłku, ponieważ twoje mięśnie zużywają więcej tlenu i wytwarzają więcej dwutlenku węgla podczas przetwarzania energii chemicznej na energię potrzebną do metabolizmu i pracy. Z tego samego powodu, przyspieszasz oddech podczas wykonywania ćwiczeń.

W wyniku stresu, twoje nadnercza wydzielają adrenalinę (epinefrynę), hormon uwalniany do układu krążenia jako część systemu obronnego organizmu. Adrenalina działa stymulująco na pracę serca, powoduje zwężenie naczyń, i zwiększa tempo oddychania w przygotowaniu twojego organizmu do ucieczki lub walki z czynnikiem powodującym stres, zwiększając zdolność całego organizmu do wysiłku (np. ucieczki). Dzieje się to odruchowo dzięki percepcji. Przy czym zagrożenie nie musi być realne, aby organizm przygotował się do odpowiedzi na nie – jeśli tylko postrzegasz je jako realne, twój organizm odpowiednio zareaguje.  Warto zauważyć, że kofeina i inne stymulanty imitują działanie adrenaliny w twoim organizmie, i właśnie dlatego przyspieszają twój puls i zwiększają częstość oddechu.