Популярность подводного плавания со специ­альными дыхательными аппаратами или с аква­лангом представляет собой в своем роде уникаль­ный вызов физиологии человека. Кроме термаль-ных действий воды (см. главу 11), организм подвергается воздействию повышенного атмос­ферного давления. В этих условиях повышается давление газов, содержащихся в околоносовых пазухах, дыхательных путях, желудочно-кишечном тракте и жидкостях организма. В следующих раз­делах мы рассмотрим, как влияет на физиологи­ческие реакции организма погружение в воду.

ПОГРУЖЕНИЕ В ВОДУ И ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВ

Наполненный воздухом шар при погружении в воду быстро сжимается. Даже над поверхнос­тью воды воздух, которым мы дышим, находится под давлением атмосферы (1 атмосфера, или 760мм рт.ст. на уровне моря). При погружении на глубину 10 м (33 фута) вода оказывает на тело человека дополнительное давление, равное 760 мм рт.ст. Ввиду большой плотности воды по сравнению с воздухом давление на этой глубине (10м) равно давлению, которое испытывает че­ловек при погружении в шахту на глубину 6 000 м (19 685 футов).

Вспомним, что объем и давление имеют об­ратно пропорциональную связь: с повышением давления объем уменьшается. Как видно из рис. 12.5, объем воздуха, который мы вдохнули на по­верхности, сокращается наполовину при погру­жении в воду на глубину 10 м. При дальнейшем погружении его объем будет постепенно снижать­ся. Например, на глубине 30 м (98,4 фута) объем

легких составит всего 25 % объема на поверхнос­ти земли.

Наряду с этим объем воздуха, который вы вдох­нули, находясь на глубине 10 м под водой, увели­чится вдвое в тот момент, когда вы достигнете поверхности воды. В этой связи рассмотрим по­гружение в воду со специальными дыхательными аппаратами (аквалангами). Крайне опасно делать глубокий вдох на глубине 10 м (33 фута) под во­дой и задерживать дыхание по мере подъема на поверхность, поскольку объем воздуха в легких увеличится. Прежде чем вы достигнете поверхно­сти воды, ваши легкие чрезмерно растянутся, про­изойдет разрыв альвеол, легочное кровотечение и коллапс (спонтанный пневмоторакс, который рас­сматривается дальше). Если вследствие этих по­вреждений пузырьки воздуха попадут в систему кровообращения, могут возникнуть эмболия и блокада главных сосудов, ведущие к значитель­ным повреждениям тканей и даже смерти. По­этому любителям подводного плавания при подъе­ме наверх необходимо делать выдох.

Таблица 12.4. Влияние глубины погружения в воду на парциальное давление вдыхаемого кислорода (Ро2 ) и азота (Р„ ), мм рт.ст.

0 760 159 600

10 1,520 318 . 1,201

20 2,280 477 1,802

30 3,040 636 2,402

В отличие от газов жидкости организма не под­даются сжатию, поэтому увеличение глубины или давления не оказывают на них заметного влияния. Вместе с тем мы не можем не учитывать давление, оказываемое водой на газы (кислород, азот и диок­сид углерода), растворенные в жидкостях организ­ма. Вдыхание воздуха на глубине 10 м увеличивает парциальное давление каждого из этих газов вдвое (табл. 12.4). На глубине около 30 м парциальное давление этих газов в 4 раза больше, чем на поверх­ности воды. Такое увеличение парциального давле­ния приводит к тому, что большее число молекул этих газов растворяется в жидкостях организма. Если во время подъема на поверхность давление снижа­ется слишком быстро, парциальное давление этих газов в жидкостях организма превысит давление воды. Вследствие этого газы тканей выходят из жид­костей, образуя пузырьки. Более подробно это яв­ление рассматривается дальше.

В ОБЗОРЕ...

1. При погружении тела в воду оно подверга­ется действию повышенного атмосферного дав­ления.

256

Рис. 12.5. Взаимосвязь между глубиной погружения и объемом воздуха в легких погружающегося

2. Поскольку при повышении давления объем снижается, воздух, находящийся в легких, сжи­мается при погружении тела в воду и расширяет­ся при поднятии на поверхность.

3. При погружении тела в воду в жидкостях орга­низма увеличивается число растворенных молекул газов, которые при быстром подъеме на поверх­ность выходят из жидкости, образуя пузырьки.

РЕАКЦИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ НА ПОГРУЖЕНИЕ В ВОДУ

Погружение в воду снижает нагрузку на сердеч­но-сосудистую систему. При погружении тела в воду по шею давление оказывается на нижнюю его часть, что значительно снижает скопление крови и спо­собствует ее возврату в сердце, тем самым умень­шая работу, выполняемую сердечно-сосудистой си­стемой. Кроме того, увеличивается объем плазмы о чем свидетельствует уменьшение содержания ге^ моглобина и гематокрита. Вследствие этого, даже при частичном погружении тела в воду, ЧСС в по­кое снижается на 5 — 8 ударов-мин"'. Более того,

17 ,,„-

погружение в воду лица еще больше снижает ЧСС. Это — результат атонического бульбофациального рефлекса, характерного для многих млекопитающих.

У некоторых животных (бобров, тюленей и ки­тов) ЧСС при погружении может замедляться (брадикардия) на 90 %. У людей брадикардия обычно составляет более 50 % ЧСС перед погру­жением в воду [34]. Например, если ЧСС перед погружением составляет 70 ударов-мин"', то при погружении она может снизиться до 40 — 50 уда­ров-мин"'. Еще больше снижается ЧСС как в по­кое, так и при нагрузке при погружении в холод­ную воду [21]. С медицинской точки зрения час­тота нарушений сердечной проводимости зна­чительно повышается при низкой температуре воды. Другими словами, погружение в холодную воду связано с более выраженной брадикардией и более частым возникновением сердечной арит­мии. Особый интерес представляет тот факт, что при данном усилии, производимом в воде, на­пример, при данном МПК, ЧСС, как правило, меньше на 10— 12 ударов-мин"', чем при таком же усилии, производимом на суше (рис. 12.6).

1    2    3 Потребление кислорода, л / мин

Рис. 12.6. Взаимосвязь между потреблением кислорода и ЧСС при выполнении физической нагрузки на суше (1) и в воде (2)

Ныряние с задержкой дыхания

Ныряние с задержкой дыхания — старейшая форма ныряния, популярная и в наше время. Продолжительность задержки дыхания опреде­ляется "точкой разрыва непрерывности", при ко­торой человек не способен противостоять побуж­дению сделать вдох. Потребность выполнения вдоха, находясь под водой, обусловлена накоп­лением диоксида углерода в крови, что, как вы должны помнить из главы 9, является наиболее побудительным стимулом дыхания. Повышение либо частоты, либо глубины дыхания (гипервен­тиляция) непосредственно перед погружением увеличивает выведение диоксида углерода из тка­ней тела. Это может продлить период задержки дыхания [26]. Вместе с тем следует отметить, что гипервентиляция не увеличивает содержание кис­лорода в крови. Таким образом, хотя гипервен­тиляция повышает продолжительность задерж­ки дыхания, она тем не менее не увеличивает резервы кислорода. У некоторых людей артери­альные уровни кислорода могут понизиться на­столько, что человек теряет сознание, прежде чем накопление СОд в крови заставит его подняться на поверхность [II].

Плавание, как правило, не связано с возник­новением проблем, касающихся давления в со­держащих воздух органах и тканях тела (легких, дыхательных путях, пазухах, среднем ухе и т.п.). В то же время погружение на 1 — 2 м под воду очень быстро приводит к повышению давления в них. Это может вызывать ощущение дискомфор­та в ушах и пазухах, если только давление газов в них не оказывается равным давлению воды. Урав­новешивание давления осуществляется зажиманием носа и выдуванием воздуха в среднее ухо и пазухи.

При погружении под воду с задержкой дыха­ния грудная клетка сжимается, а объем воздуха, находящегося в легких, уменьшается вследствие увеличивающегося давления воды на тело. В кон­це концов объем легких может уменьшиться до величины остаточного объема легких, но не боль­ше. Вспомним, что остаточный объем— это объем воздуха, остающийся в легких после кон­ца максимального выдоха, т.е. это количество воздуха, которое нельзя выдохнуть. Если чело­век попытается опуститься ниже после этого, кровеносные сосуды легких и дыхательных пу­тей могут лопнуть, поскольку давление крови в них превысит давление воздуха. Поэтому предел погружения при задержке дыхания определяется отношением общего объема легких (ООЛ) к ос­таточному (00).

У взрослого человека среднее отношение ООЛ к 00 составляет 4 : 1 или 5:1. Давление воды на глубине 20 — 30 м вполне достаточно, чтобы сни­зить объем грудной клетки и легких до величины остаточного объема. Вместе с тем люди с боль­шим ООЛ и меньшим 00 могут погружаться на большую глубину. Так, например, японские ис­катели жемчуга ежедневно погружаются на глу­бины, почти соответствующие предельным (ис­ходя из отношения ООЛ к 00). Рекорд мира в погружении с задержкой дыхания равен 73 м. Он был установлен ныряльщиком, который почти на 12 м превысил предел, определенный отношени­ем ООЛ к 00.

Газы, содержащиеся в организме ныряльщи­ка, не единственная проблема, которую ему при­ходится решать при погружении. Сжимается так­же воздух, попавший в его очки или маску. Сжа­тие этого воздуха также ограничивает глубину погружения, поскольку при чрезмерном сжатии воздуха могут лопнуть кровеносные сосуды глаз и лица. Поэтому ныряльщики за жемчугом, ре­гулярно погружающиеся на глубину не менее 5 м (16 футов), одевают специальные очки, в ко­торые попадает очень незначительное количе­ство воздуха, что в определенной мере снижает вероятность повреждения кровеносных сосудов глаз.