L'apparato respiratorio
Il sistema cardiopolmonare è un complesso di organi e di strutture che hanno il compito fondamentale di rifornire di ossigeno l'organismo, introducendo aria ed espellendo l'anidride carbonica.
I polmoni
Il sistema cardiovascolare è soltanto una parte del sistema cardiorespiratorio; i polmoni rappresentano l'altra metà. La funzione principale dei polmoni è di ossigenare il sangue. Durante l'esercizio, così come avviene a riposo, l'anidride carbonica e l'ossigeno vengono continuamente scambiati tra gli alveoli polmonari ed i capillari del sistema cardiovascolare. Il percorso seguito dai gas respiratori può essere esemplificato nella seguente maniera.
L'aria viene inalata attraverso il naso e la bocca,
per poi percorrere un complesso sistema di condotti elastici. L'allenamento
aerobico migliora la capacità funzionale del cuore e dei polmoni attraverso
un lavoro di squadra, consistente nella assunzione di ossigeno e nella sua distribuzione
ai muscoli coinvolti nell'esercizio fisico.
Estrazione dell'ossigeno nei muscoli
Come già detto, uno degli scopi principali del sistema cardiopolmonare durante l'esercizio è di distribuire ossigeno ed altri nutrimenti ai muscoli che stanno lavorando e di portar via, dai muscoli stessi, l'anidride carbonica e altri prodotti di scarto. L'emissione cardiaca rappresenta la quantità di sangue (e quindi di ossigeno) che fluisce verso i muscoli ogni minuto. Ma un altro fattore critico, specialmente in fase di esecuzione degli esercizi, è la quantità di ossigeno prelevata dall'emoglobina (ricordarsi che ciò avviene nei capillari dei muscoli) e successivamente utilizzata nelle cellule dei muscoli in lavoro. Questo processo viene chiamato estrazione di ossigeno.
Normalmente, non tutto l'ossigeno distribuito alle cellule per mezzo delle arterie viene prelevato dai capillari. L'ammontare di ossigeno presente nel sangue venoso è certamente inferiore a quello presente nel sangue arterioso; cioè una parte di ossigeno ritorna al cuore. In altre parole siamo capaci di trasmettere al sangue (per mezzo dei polmoni) più ossigeno di quanto siamo in grado di consumare a livello cellulare. Pertanto, in una persona sana, l'incapacità di respirare velocemente non è un fattore limitante delle prestazioni. La maggiore limitazione è invece rappresentata dalla capacità dei muscoli di estrarre ossigeno dal flusso sanguigno per produrre energia.
La struttura tubolare del sistema respiratorio
- La trachea si divide nei bronchi che, a loro volta, si suddividono in diramazioni
più piccole. Questi condotti più piccoli (i bronchioli) continuano a suddividersi
fino a terminare in microscopiche sacche di aria (gli alveoli) circondate da
capillari. Gli alveoli sono strutture caratterizzate da una sottilissima parete
tale da consentire un passaggio rapido alle molecole di ossigeno e di anidride
carbonica. I rapporti vascolari tra cuore e polmoni sono piuttosto semplici.
II ventricolo destro pompa il sangue all'interno dell'arteria polmonare. II
sangue scorre quindi attraverso tale arteria per arrivare ai capillari polmonari
che circondano gli alveoli. Lo scambio dei gas respiratori si verifica a causa
della differente concentrazione di questi gas tra alveoli e capillari circostanti.
Negli alveoli c'è un'alta concentrazione di ossigeno, mentre i capillari (che
portano sangue che ha già ceduto il proprio ossigeno ai tessuti periferici del
corpo) presentano un'alta concentrazione di anidride carbonica. Dopo lo scambio
gassoso il sangue ritorna al cuore, attraverso le vene polmonari, fino all'atrio
sinistro. Da qui il sangue passa nel ventricolo sinistro fino alla valvola aortica,
per poi distribuirsi a tutto l'organismo. Nel suo percorso il sangue rifornisce
di ossigeno tutte le cellule del nostro corpo, liberandole contemporaneamente
dell'anidride carbonica prodotta (questa viene eliminata ad ogni respirazione
polmonare).