Дыхательный коэффициент

Дыхательный коэффициент — это отношение объёма углекислого газа (CO₂), выделяемого организмом при дыхании, к объёму поглощаемого за то же время кислорода (O₂). Этот показатель характеризует особенности газообмена и обмена веществ у живых организмов.

Значение дыхательного коэффициента зависит от:

Химической природы окисляемого субстрата (органического вещества).
Содержания CO₂ и O₂ в окружающей среде.
Других факторов, отражающих специфику и условия дыхательного процесса.

Значения коэффициента у животных и человека

Значение коэффициента напрямую связано с типом окисляемых питательных веществ, так как для их полного расщепления требуется разное количество кислорода.

При окислении углеводов (при свободном доступе O₂) дыхательный коэффициент равен 1,0.
При окислении жиров — около 0,7.
При окислении белков — около 0,8.

У хищных животных, рацион которых богат белками и жирами, коэффициент обычно ниже. У растительноядных животных, чья диета основана на углеводах, он составляет около 0,7 (так как растительная пища часто содержит много клетчатки и жиров в семенах).

У человека:

В состоянии покоя, на смешанном питании, дыхательный коэффициент в норме равен 0,85.
При умеренной физической работе, когда активно окисляются углеводы, он приближается к 1,0.
При интенсивной работе и гипервентиляции лёгких коэффициент может кратковременно возрастать до 2,0 (из-за вымывания CO₂ из крови).
При длительной работе, а также при голодании, когда организм переходит на использование жировых запасов, коэффициент постепенно снижается примерно до 0,7.

Значения коэффициента у растений

У растений дыхательный коэффициент также варьирует в зависимости от субстрата дыхания и условий.

Равен 1,0: характерен для тканей, богатых углеводами (например, в листьях).
Больше 1,0: наблюдается в двух основных случаях:
1. При неполном окислении в условиях недостатка кислорода (анаэробиоза), например, в семенах с твёрдой оболочкой (лён), где идёт брожение.
2. При использовании субстрата, более богатого кислородом, чем углеводы, — например, органических кислот (в яблоках после длительного хранения).
Меньше 1,0: возникает при окислении субстрата с меньшим относительным содержанием кислорода, чем в углеводах. Это характерно для окисления липидов или белков, например, в прорастающих семенах масличных культур (подсолнечник) или бобовых (горох, фасоль).

Современный контекст

Дыхательный коэффициент остаётся важным физиологическим и экологическим показателем. В современной науке он широко используется:

В клинической медицине и спортивной физиологии (непрямая калориметрия) для оценки основного обмена и соотношения окисляемых макронутриентов у человека.
В экологии и биогеохимии для изучения метаболизма экосистем. Измерение потоков CO₂ и O₂ между экосистемой (лесом, почвой, водоёмом) и атмосферой позволяет судить о природе дыхательного субстрата и балансе между фотосинтезом и деструкцией органического вещества.
В физиологии растений и биотехнологии для контроля за процессами дыхания в хранящейся сельскохозяйственной продукции (зерно, фрукты, овощи) и в биореакторах.