Чаще всего мы наблюдаем увеличение частоты и глубины дыхания при увеличении физической нагрузки, что непосредственно связано с повышенной потребностью организма в кислороде в этот момент. Но и при этом главным фактором, оказывающим влияние на регуляцию дыханием, тоже оказывается концентрация углекислого газа в крови. Если сравнить как прореагирует дыхательный центр на изменения в составе вдыхаемого воздуха, то оказывается, что при добавлении к вдыхаемому воздуху 2,5% СОз вентиляция легких почти удваивается, а если уменьшить во вдыхаемом воздухе концентрацию кислорода на 2,5%, то практически никаких изменений в дыхании не произойдет. Отсюда легко сделать вывод, что с кислородом в нашем организме все обстоит довольно благополучно и поэтому он не особенно активно реагирует на изменения его концентрации в атмосферном воздухе, но зато на концентрацию углекислого газа и в крови, и в атмосферном воздухе дыхательный центр реагирует незамедлительно, а следовательно, нашему организму этот газ совершенно не нужен. Но поспешные выводы не всегда бывают верными. И в отношении углекислого газа Бутейко сделал прямо противоположный вывод, что для организма очень нужен этот газ, что он для организма даже важнее кислорода. И стал учить нас как задерживать этот газ в организме. А сделать это можно только длительными тренировками, когда удается задерживать дыхание на 1-2 минуты. На этом и основан метод ВЛГД — постепенно приучить организм к повышенной концентрации углекислого газа в крови, а точнее, постепенно понизить чувствительность дыхательного центра к концентрации углекислоты в крови.

Таким образом, неглубоким дыханием удается повысить содержание углекислоты в крови, что и приводит в некоторой степени к оздоровлению организма. И этот факт, по-видимому, дает основание автору метода ВЛГД сделать вывод, что .углекислый газ для организма имеет более важное значение, чем кислород. Так это на самом деле или нет — трудно об этом судить неподготовленному человеку, а поэтому продолжим наше небольшое исследование о роли углекислого газа в организме.

Как уже было сказано выше, для дыхательного центра особо важное значение имеет концентрация углекислоты в крови. Но возбуждение дыхательного центра вызывает не сама по себе углекислота, и это принципиально важно нам знать, а вызываемое ею повышение концентрации водородных ионов в клетках дыхательного центра, то есть когда эта кислота в той или иной мере диссоциирует на ионы водорода и ионы НСОз.

Усиление дыхательных движений наблюдается и при введении в артерии, питающие мозг, не только угольной кислоты, но и других кислот, например, молочной. Возникающая при этом гипервентиляция легких способствует выведению из организма части содержащейся в крови углекислоты и тем самым приводит к уменьшению концентрации водородных ионов в ней. И опять нам кажется, что не нужны организму ни ионы водорода, ни угольная кислота, которая их порождает. Но будем терпеливы и не будем спешить с выводами.

Дыхательный центр обладает, по-видимому, и некоторой чувствительностью к аниону НСОз. При введении в кровь бикарбоната натрия, который диссоциирует в крови на ионы Ма ⁺и НСОз, возникает усиление дыхания. О роли НСОз в крови будет сказано ниже, но уже сейчас можно заподозрить, что этот анион тоже может быть виновником глубокого дыхания у многих людей.

Как видите, не легко дать ответ и на вопрос — в чем причина глубокого дыхания, и на вопрос — какую роль в организме выполняет углекислый газ. Поэтому для краткости последующего изложения мы поведем в дальнейшем наше исследование только по одному пути — по пути выявления роли углекислого газа в подкислении крови.

УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА И РЕАКЦИЯ КРОВИ

Растворяясь в воде, углекислый газ лишь частично вступает с ней во взаимодействие с образованием угольной кислоты (около 1%). Отдельно определить содержание окиси углерода и угольной кислоты в воде достаточно трудно, а поэтому суммарную концентрацию этих компонентов принимают за концентрацию свободной угольной кислоты. И так как только незначительное количество растворенного в воде углекислого газа образует угольную кислоту, то расчет содержания свободной угольной кислоты ведется по двуокиси углерода СО2.  И константу диссоциации угольной кислоты можно определить как истинную, если в расчет брать только ионы действительно образующейся угольной кислоты и только первую ступень диссоциации. Тогда эта константа будет равна 1,32*10 ^-4. Но можно определять константу диссоциации угольной кислоты и при условии, что весь углекислый газ образует угольную кислоту, и эту константу называют кажущейся. Она равна 4,45*10 ^-7.

Сравнивая константу диссоциации угольной кислоты (истинную) с константами диссоциации приводимых ниже органических кислот (табл.1), мы видим, что угольная кислота сильнее янтарной, уксусной, бензойной и аскорбиновой, и лишь немного уступает по силе молочной.

Кислоты в этой таблице перечислены в порядке возрастания их силы. Сила кислот определяется их константами диссоциации — сильнее та кислота, у которой больше константа диссоциации.

Другой формой содержания угольной кислоты в воде являются гидрокарбонаты, образующиеся при диссоциации угольной кислоты по 1-ой ступени (Н2СОз «-» Н ⁺+ НСОз ^-), а также при диссоциации гидрокарбонатных солей, образующихся в результате растворения карбонатных пород под действием угольной кислоты:

СаСО ₃+ СО ₂+ Н ₂О = Са ⁺²+ 2НСО ₃ ^-

Гидрокарбонаты — наиболее распространенная форма содержания угольной кислоты в природных водах при средних значениях рН. Они обуславливают щелочность воды и это нам прежде всего необходимо помнить.

Еще угольная кислота может содержаться в карбонат-ионах (СОз ^2-), образующихся при диссоциации угольной кислоты по 2-й ступени: НСОз ^-<-> Н ⁺+ СОз ^2-. Карбонат-ионы содержатся только в щелочной среде (при рН>8,4). Но в присутствии ионов кальция содержание СОз ^2-бывает небольшим вследствие малой растворимости карбоната кальция (СаСОз). А при наличии в растворе свободной угольной кислоты растворимость карбоната кальция возрастает в результате образования гидрокарбонатов, как об этом и было сказано чуточку выше.

Одновременно все формы угольной кислоты в растворе присутствовать, не могут, наиболее вероятными и устойчивыми системами являются СО ₂+ НСО ₃ ^-и НСО ₃ ^-+ СО ₃ ². А какая из этих систем будет преобладать — зависит только от концентрации ионов водорода в растворе. На концентрацию ионов водорода может оказывать существенное влияние концентрация ионов кальция в растворе.

Основная карбонатная система природных вод представляет собой систему из свободной угольной кислоты и гидрокарбонат-ионов. От соотношения этих форм зависит рН природных вод. Например, при низких значениях рН (< 4,2) в воде присутствует практически только свободная угольная кислота, а повышение рН (от 4,2 до 8,35) происходит при снижении концентрации свободной угольной кислоты в растворе и одновременном повышении гидрокарбонатов. При рН больше 8,35 в воде практически отсутствует свободная угольная кислота и остаются только гидрокарбонат-ионы. Но зависимость рН от соотношения различных форм угольной кислоты в растворе можно рассматривать и по иному — и как зависимость содержания различных форм угольной кислоты от рН раствора.

Угольная кислота в форме карбонат-ионов называется связанной. Принято считать, что гидрокарбонаты наполовину состоят из связанной и свободной угольной кислоты, так как при разложении они дают карбонаты (связанную) и свободную угольную кислоту: 2НСО ₃ ^--> СО ₂+ СО ₃ ^2-+ Н ₂О.