почему при определённой концентрации углекислого газа в крови дыхание восстанавливается непроизвольно?

Насыщение крови углекислым газом вызывает соответствующее увеличение уровня кислотности крови. Специальные ячейки в нашем мозге, называемые хеморецепторами, контролируют уровень кислотности. Они настолько чувствительны, что заставляют инстинктивно удвоить темп вашего дыхания даже если концентрация CO2 повысилась всего на 3%.

ну, потому что постуает сигнал дыхательному центру 'выдыхай'.