Почему не могу дышать под водой. Американцы зашли в тупик

МОСКВА, 27 янв — РИА Новости, Ольга Коленцова. Хотя плод девять месяцев живет в воде, а плавание полезно для здоровья, водная среда для человека опасна. Утонуть может любой — ребенок, взрослый, прекрасно подготовленный пловец… А у спасателей не так много времени, чтобы сохранить человеку не только жизнь, но и рассудок.

Преодолеть натяжение

Когда человек тонет, вода попадает в его легкие. Но почему люди не могут хотя бы недолго прожить, черпая кислород из воды? Чтобы понять это, разберемся, как человек дышит. Легкие похожи на гроздь винограда, где бронхи разветвляются, словно веточки-побеги, на множество воздухоносных путей (бронхиол) и венчаются ягодами — альвеолами. Волокна в них сжимаются и разжимаются, пропуская кислород и другие газы из атмосферы в кровеносные сосуды или выпуская наружу CO 2 .

"Для обновления воздуха необходимо совершить дыхательное движение, в котором участвуют межреберные мышцы, диафрагма и часть мышц шеи. Однако поверхностное натяжение воды намного больше, чем у воздуха. Молекулы внутри вещества притягиваются друг к другу равномерно благодаря тому, что со всех сторон есть соседи. У молекул на поверхности соседей меньше, и они притягиваются друг к другу сильнее. Значит, чтобы крохотные альвеолы смогли втянуть в себя воду, от комплекса мышц требуется неизмеримо большее усилие, чем при вдохе воздуха", — рассказывает доктор медицинских наук Алексей Умрюхин, заведующий кафедрой нормальной физиологии Первого МГМУ имени И. М. Сеченова.

В легких взрослого человека содержится 700-800 миллионов альвеол. Их общая площадь — порядка 90 квадратных метров. Нелегко оторвать друг от друга даже два гладких стекла, если между ними есть слой воды. Представьте, какие усилия при вдохе нужно приложить, чтобы разлепить столь огромную площадь альвеол.

Кстати, именно сила поверхностного натяжения составляет огромную проблему разработки жидкостного дыхания. Можно насытить раствор кислородом и подобрать его параметры так, чтобы связи между молекулами были ослаблены, но в любом случае сила поверхностного натяжения останется значительной. Участвующим в дыхании мышцам все равно потребуется намного больше усилий, чтобы загнать раствор в альвеолы и выгнать его оттуда. На жидкостном дыхании можно продержаться несколько минут или час, но рано или поздно мышцы просто устанут и не смогут справляться с работой.

Переродиться не выйдет

Альвеолы новорожденного заполнены некоторым количеством околоплодной жидкости, то есть находятся в слипшемся состоянии. Ребенок делает первый вдох, и альвеолы открываются — уже на всю жизнь. Если в легкие попадает вода, поверхностное натяжение заставляет альвеолы склеиться, и требуется огромное усилие, чтобы их разлепить. Два, три, четыре вдоха в воде — вот максимум человека. Все это сопровождается судорогами — организм работает на пределе, легкие и мышцы горят, пытаясь выжать из себя все что можно.

В популярном сериале "Игра престолов" есть такой эпизод. Претендента на трон посвящают в короли следующим образом: голову держат под водой, пока он не перестанет барахтаться и подавать признаки жизни. Затем тело вытаскивают на берег и ждут, когда человек сам сделает вдох, откашляется и встанет. После чего претендент признается полноправным правителем. Но создатели сериала приукрасили реальность: после серии вдохов-выдохов в воде организм сдается — и мозг перестает посылать сигналы о том, что надо пробовать дышать.

Разум — слабое звено

Человек может задерживать дыхание на три-пять минут. Затем уровень кислорода в крови снижается, желание сделать вдох становится нестерпимым и совершенно неконтролируемым. Вода попадает в легкие, но в ней недостаточно кислорода, чтобы насытить ткани. От отсутствия кислорода страдает в первую очередь мозг. Другие клетки способны какое-то время продержаться на анаэробном, то есть бескислородном, дыхании, хотя и энергии будут производить в 19 раз меньше, чем в аэробном процессе.

"Структуры мозга расходуют кислород по-разному. Особой "прожорливостью" отличается кора больших полушарий. Именно она контролирует сознательную сферу деятельности, то есть ответственна за творчество, высшие социальные функции, интеллект. Ее нейроны первыми израсходуют запасы кислорода и погибнут", — отмечает эксперт.

Если утопленнику удается вернуть жизнь, его сознание может так и не прийти в норму. Конечно, многое зависит от времени нахождения под водой, состояния организма, индивидуальных особенностей. Но врачи считают, что в среднем мозг утонувшего погибает через пять минут.

Часто те, кто тонули, превращаются в инвалидов — лежат в коме или почти полностью парализованы. Хотя формально организм в норме, пострадавший мозг не может управлять им. Так случилось с 17-летним Маликом Ахмадовым, который в 2010 году спас тонувшую девушку ценой своего здоровья. Вот уже семь лет парень проходит реабилитацию курс за курсом, но полностью его мозг не восстановился.

Исключения редки, но случаются. В 1974 году пятилетний мальчик в Норвегии вышел на лед реки, провалился и утонул. Его достали из воды лишь спустя 40 минут. Врачи сделали искусственное дыхание, массаж сердца, и реанимация увенчалась успехом. Два дня ребенок пролежал без сознания, а потом открыл глаза. Врачи обследовали его и с удивлением констатировали, что головной мозг — в абсолютной норме. Возможно, ледяная вода настолько замедлила обмен веществ в организме ребенка, что его мозг словно заморозился и не нуждался в кислороде, как и остальные органы.

Врачи предупреждают: если человек уже ушел под воду, у спасателя есть буквально минута, чтобы его спасти. Чем быстрее пострадавшему удалить воду из легких, вызвав рвотный рефлекс, тем больше шансов на полное восстановление. Важно помнить, что тонущий человек редко выдает себя криком или активными попытками удержаться на воде, у него просто не хватает на это сил. Поэтому, если вы заподозрили неладное, лучше спросить, все ли в порядке, и если ответа нет, предпринять меры к спасению утопающего.

Мечта о человеке–амфибии, завоевание водной стихии человеком – не один раз писателей-фантастов прельщала эта мечта. Кто из нас не слышал о больших научных исследованиях, ведущихся в различных странах с целью переселения человека с суши в воду. Но как же человеку дышать под водой?

Некоторым кажется, что «твердь» нашего шарика уже тесновата для человека. Всем знакомы работы француза Жака Ива Кусто, свидетельствующие о больших перспективах в этом направлении. Учёный не ставил проблему коренной «ломки» физиологии человека, ибо – по крайней мере на данном этапе – такое намерение было бы утопией. Он был намерен перенести под воду жилище человека и разработать конструкции, необходимые для жизни и работы в морской стихии.

Но наметились и другие направления. Как дышат в воде некоторые насекомые? Когда они ныряют, их тело окружает воздушный пузырёк. Парциальное давление азота в пузырьке выше, поэтому он постепенно переходит в воду. Кроме того, имеется разница в содержании кислорода в воздушном пузырьке и в окружающей его водной среде. Поэтому из воды в пузырёк попадает кислород, а из него в воду выделяется углекислый газ. И насекомое может прекрасно дышать в казалось бы необычной для него среде.

Водолаз, опускающийся на дно моря, в чём–то подобен насекомому, окружённому воздушным пузырьком… Но водолазов и аквалангистов часто подстерегает грозная опасность – кессонная болезнь. Виной всему – азот, смесью которого с кислородом мы дышим. При быстром подъёме с большой глубины он начинает выделяться из крови в виде пузырьков и закупоривает мелкие кровеносные сосуды. Если бы человек мог дышать под водой, то кессонная болезнь была бы ему не страшна.

Поразительные итоги дали опыты с мышами и собаками. Если погрузить этих зверей в обычную воду, судьбу их нетрудно угадать: через несколько минут они погибнут. А если изменить некоторые свойства воды? Так и сделали. Воду насыщали кислородом под давлением 5-8 атмосфер, добавляли в неё соли, создавая физиологический раствор. Затем помещали в этот раствор мышей. В одной серии экспериментов мыши оставались живыми под водой около 6 часов: они дышали, на них действовали различные внешние раздражители. Вынутые из воды зверьки жили ещё 2 часа.

Опыты с собаками ставили по–иному. Зверей анестезировали, вводили им антибиотики и в таком состоянии помещали в раствор. Собаки дышали водой от 23 до 38 минут, из 6 подопытных животных выжили после окончания опыта два. Одна из самок впоследствии нормально ощенилась.

Звери дышали жидкостью и остались живыми!

Критический момент для животных, над которыми ставятся такие опыты, наступает при обратном переходе от водного дыхания к воздушному. Остатки жидкости выводятся из лёгких медленно, и, пока альвеолы и бронмиолы очищаются от раствора, зверьки могут задохнуться. Если при помощи специального аппарата обеспечивать животных в этот период кислородом, они останутся живыми.

Некоторые учёные решили прямо последовать принципу, существующему в природе, и создать искусственный воздушный пузырёк – не вокруг насекомых, а вокруг млекопитающих.

В лаборатории американской фирмы «Дженерал электрик» получили синтетическую силиконовую плёнку, обладающую очень интересными свойствами – в одном направлении она пропускает кислород, в другом – углекислоту. В мешочек из такой плёнки поместили хомяка и пустили его под воду.

В течение нескольких часов зверёк без всякого ущерба для здоровья провёл в необычайной для себя среде. Учёный, получивший силиконовую плёнку, полагает, что человек сможет не хуже хомяка дышать под водой в мешке из этого материала, если «пузырёк» будет иметь достаточно большие размеры.

Установлено, что человек может обходиться без пищи около 50—70 суток, без воды — примерно 10 дней, а вот без дыхания — всего несколько минут. Действительно, вся жизнь каждого из нас измеряется отрезком времени между первым вдохом и последним выдохом. Дыхание отождествляется с самой жизнью.

Рекорды

Длительность задержки дыхания (апноэ) у взрослого здорового человека в нормальных условиях составляет обычно 40—60 секунд. Однако, как показала практика, продолжительность апноэ очень индивидуальна и увеличивается в процессе тренировки.

О физиологических пределах длительности задержки дыхания дают представления рекорды нырялыциков-про-фессионалов и спортсменов. После гипервентиляции легких (частого и глубокого дыхания) атмосферным воздухом японские ныряльщицы (морские девы, ама) находятся под водой до 4 минут, а отдельные пребывают на глубине 20—30 м 3—5 минут. Отмечались случаи продолжительности апноэ до 6 минут, а в одном случае — 9 минут!

А вот официальные рекорды спортсменов. В 2001 году чех Мартин Степанек установил высшее мировое достижение по длительности пребывания под водой —8 минут 6 секунд. Жительница Канады Мэнди-Ре Кру-шанк в 2002 году сумела задержать дыхание на 6 минут 16 секунд и также стала обладательницей мирового рекорда.

В нашей стране соревнования на продолжительность нахождения под водой запрещены с 1934 года и рекорды не фиксируются. Однако, по данным агентства ПАРИ, неофициальный рекорд страны на сегодняшний день принадлежит Валерию Лавриненко из Донецка. Он равен 9 минутам и установлен в 1991 году. Неофициальный рекорд Санкт-Петербурга установил в 2001 году Александр Записецкий — 6 минут 18 секунд.

Предварительное дыхание чистым кислородом, как оказалось, может еще больше увеличить время задержки дыхания. Мировой рекорд пребывания под водой без технических средств на глубине 5,06 м равен 13 минутам 42,5 секунды. Его установил в марте 1959 года 32-летний Роберт Фостер, техник по электронике из Ричмонда (США, Калифорния), в бассейне мотеля «Бермуда Палме» в Сан-Рафаэле. До установления его Фостер 30 минут дышал кислородом.

Поражают воображение наблюдения американского физиолога Е. Шнейдера, который зарегистрировал в 1930 году у двух летчиков после предварительного дыхания кислородом еще более длительные задержки дыхания — 14 минут 2 секунды и 15 минут 13 секунд.

Новому рекордсмену мира по задержке дыхания в воде 35 лет. По национальности он - немец. Новый рекорд состоит из четырех «2». Том Ситас задержал дыхание на 22 минуты 22 секунды! Предыдущий рекорд, равный 20.21 минуте, принадлежал бразильцу Рикардо Бахье.

Уникумы

А теперь перейдем к феноменальным, пока не поддающимся объяснению случаям длительной произвольной задержки дыхания.

В 1990 году В. М. Забелин в возрасте 70 лет в НИИ физиологии Ленинградского государственного университета в присутствии группы исследователей задержал дыхание на 22 минуты. Следует заметить, что его рекордное время апноэ составляет 40 минут! Убедительного объяснения данному феномену специалисты пока не нашли.

В 1991 году, по сообщению печати, 70-летний индийский садху Равиндра Мишра шесть суток пребывал в состоянии медитации на дне озера, задержав дыхание. Йог проделал это в присутствии нескольких сотен наблюдателей и группы ученых. После завершения своего ошеломляющего деяния Равиндра Мишра всплыл на поверхность в добром здравии и уме.

Садху — термин, которым в индуизме и индийской культуре называют аскетов, святых и йогинов, более не стремящихся к осуществлению трёх целей жизни индуизма: камы (чувственных наслаждений), артхи (материального развития) и даже дхармы (долга). Садху полностью посвящает себя достижению мокши (освобождения) через посредство медитации и познания Бога. Садху часто носят одежды цвета охры, которые символизируют отречение.

— Это просто чудо, — сказал представителям прессы в Рева (Индия) очевидец события Сесхагири Бхатт, который в числе четырехсот человек провел на берегу озера более шести суток. — Наш мастер доказал, что является святым. У меня высшее образование, я биолог и знаю, что человек способен прожить без воздуха лишь несколько минут. Гуру сделал невозможное.

Сам Равиндра Мишра заявил репортерам, что сделал это с помощью и в честь индийской богини Кали:

— Она дала мне силу выдержки. Это только Ее заслуга.

Скептики, как и положено, сомневались и приводили доводы, что йог мог незаметно всплыть к поверхности, чтобы глотнуть свежего воздуха, или дышал через трубку. Однако все эти предположения категорически отверг ученый, психолог и врач из университета в Калькутте доктор Ракош Кафади, который вместе с двумя своими сотрудниками вел постоянное наблюдение за садху с помощью специального прибора.

Доктор Кафади сообщил, что Равиндра Мишра находился под водой 144 часа 16 минут 22 секунды. Все это время йог сидел на дне озера на глубине 19 м в позе лотоса, удерживаемый на грунте свинцовым бадластом.

По мнению исследователей, мастер с помощью йоги-ческих практик сократил до минимума в этот момент жизнедеятельность всех функций своего организма. Таким образом, от дефицита кислорода не был поврежден ни один орган, хотя спустя несколько суток энцефалограф зарегистрировал некоторые необычные изменения функции головного мозга.

— Это не является патологическим нарушением, — заметил доктор Кафади, — скорее это эффект глубокой медитации, который современная наука до настоящего времени не объяснила.

Как известно, некоторые индусские йоги позволяли закапывать себя живьем в землю на несколько дней и оставались живы. Между тем сквозь слой грунта к «живому мертвецу» все-таки проникает какое-то минимальное количество кислорода, которое может быть достаточным для организма, погруженного в своеобразную летаргию. Однако 19-метровый слой воды абсолютно не допускал кислород к человеку. Можно ли объяснить, каким образом Равиндра Мишра оставался живым?

Пока современная наука не может дать ответ на этот вопрос и ограничивается разнообразными гипотезами.

Известен случай, когда филиппинский рыбак из городка Ампари на острове Лусон Хорхе Пакино в 1991 году осуществил феноменальное погружение.

Когда филиппинские газеты сообщили о рекорде, американская ассоциация ныряльщиков выразила письменное недоверие. Еще бы! На глубине 60 м человек пробыл под водой без акваланга 1 час и 2 минуты. Тогда американцев пригласили своими глазами убедиться в правдивости факта. Они прилетели с телекамерой и подводным освещением.

Пакино нырнул и побил предыдущий рекорд на 3 минуты. Наблюдавшие американцы за это время дважды выбирались на поверхность, чтобы сменить баллоны с воздухом. Рыбак потребовал у них копию видеопленки, зафиксировавшей его успех. Тем пришлось подарить.

Врачи-физиологи пока не разгадали загадки филиппинского ихтиандра. По их заключению, Пакино, имеющий рост 165 см и широкую грудную клетку, ничем не отличается от обычного здорового мужчины.

Хотя физиологические механизмы устойчивости человека к длительному произвольному апноэ пока во многом не познаны, в скором времени исследователи их непременно раскроют. Знание этих механизмов крайне необходимо — они помогут выжить в экстремальной ситуации, противостоять отдельным болезням, а в ряде случаев сделать жизнь людей наиболее активной и полноценной.

Научные исследования не прекращаются ни на день, прогресс идёт, давая человечеству всё новые и новые открытия. Сотни учёных и их помощников трудятся на поприще изучения живых существ и синтеза необычных веществ. Целые отделы ставят эксперименты, проверяя различные теории, и порой открытия поражают воображение - ведь то, о чём можно было только мечтать, может стать реальностью. Они развивают идеи, и вопросы о заморозке человека в криокамере с последующей разморозкой через столетие либо о возможности дышать жидкостью для них не просто фантастический сюжет. Их кропотливый труд может претворить эти фантазии в жизнь.

Учёных давно волнует вопрос: может ли человек дышать жидкостью?

Нужно ли человеку жидкостное дыхание

Не жалеются ни силы, ни время, ни денежные средства на такие исследования. И один из таких вопросов, волнующих самые просвещённые умы на протяжении десятилетий, звучит следующим образом - а возможно ли для человека жидкостное дыхание? Смогут ли лёгкие усваивать кислород не , а из специальной жидкости? Для тех, кто усомнится в реальной необходимости такого типа дыхания, можем привести как минимум 3 перспективных направления, где оно послужит человеку добрую службу. Если, конечно же, это смогут реализовать.

Первое направление - это погружение на большие глубины. Как известно, при нырянии водолаз испытывает действие давления водной среды, которая в 800 раз плотнее воздуха. И оно возрастает на 1 атмосферу каждые 10 метров глубины. Такое резкое повышение давления чревато очень неприятным эффектом - газы, растворённые в крови, начинают закипать в виде пузырьков. Это явление называют «кессонной болезнью», ею часто страдают те, кто активно занимается . Также при глубоководных заплывах есть риск получить кислородное или азотное отравление, так как в таких условиях эти жизненно необходимые нам газы становятся очень токсичными. Для того чтобы хоть как-то бороться с этим, используют либо специальные смеси для дыхания, либо жёсткие скафандры, поддерживающие внутри себя давление в 1 атмосферу. Но если бы жидкостное дыхание было возможно - оно бы стало третьим, наиболее лёгким решением проблемы, ведь дыхательная жидкость не насыщает организм азотом и инертными газами, да и необходимость в долгой декомпрессии отпадает.
Второй путь применения - это медицина. Применения жидкостей для дыхания в ней могло бы спасать жизни недоношенных младенцев, ведь их бронхи недоразвиты и аппараты искусственной вентиляции лёгких могут легко их повредить. Как известно, в утробе матери лёгкие эмбриона заполнены жидкостью и к моменту рождения у него накапливается лёгочный сурфактант - смесь веществ, не дающая слипаться тканям при дыхании воздухом. Но при досрочном рождении дыхание требует у младенца слишком много сил и это может закончиться летальным исходом.

История имеет прецедент использования метода полной жидкостной вентиляции лёгких, и датируется он 1989 годом. Применил его Т. Шаффер, работавший педиатром в Темпльском университете (США), спасая недоношенных детей от смерти. Увы, попытка успехом не увенчалась, трое маленьких пациентов не выжили, но стоит упомянуть, что смерти были вызваны иными причинами, а не самим методом дыхания жидкостью.

С тех пор полностью вентилировать лёгкие человека не осмеливались, но в 90-х годах пациенты с тяжёлой формой воспалений были подвергнуты частичной жидкостной вентиляции. В этом случае лёгкие заполняются лишь частично. Увы, эффективность метода была спорной, так как обычная воздушная вентиляция работала не хуже.

Применение в космонавтике. При нынешнем уровне технологий, космонавт при полёте испытывает перегрузки, достигающие 10 g. После этого порога невозможно сохранить не то чтобы работоспособность, но и сознание. Да и нагрузка на организм идёт неравномерно, а по точкам опоры, которые при погружении в жидкость можно исключить - давление будет распространяться одинаково по всем точкам организма. Этот принцип положен в основу проектировки жёсткого скафандра Libelle, наполненного водой и позволяющего повысить предел до 15–20 g, да и то из-за ограничения плотности тканей человека. А если не только погрузить космонавта в жидкость, но и заполнить ею лёгкие, то для него будет возможно легко переносить экстремальные перегрузки далеко за отметкой в 20 g. Не бесконечные, разумеется, но порог будет очень высок, если будет соблюдено одно условие - жидкость в лёгких и вокруг тела должна быть равна по плотности воде.

Зарождение и развитие жидкостного дыхания

Самые первые эксперименты датируются 60-ми годами прошлого столетия. Первыми испытали зарождающуюся технологию жидкостного дыхания лабораторные мыши и крысы, вынужденные дышать не воздухом, а солёным раствором, который был под давлением в 160 атмосфер. И они дышали! Но была проблема, которая не дала им выжить в такой среде долго - жидкость не позволяла отводить углекислый газ.

Но на этом эксперименты не прекратились. Далее, начали проводить исследования органических веществ, чьи атомы водорода заменялись атомами фтора - так называемых перфторуглеводородов. Результаты были намного лучше, чем у древней и примитивной жидкости, ведь перфторуглеводород инертен, не усваивается организмом, прекрасно растворяет кислород и водород. Но до совершенства было далеко и исследования в этом направлении продолжились.

Сейчас самым лучшим достижением в этой сфере является перфлуброн (коммерческое название - «Ликвивент»). Свойства этой жидкости поразительны:

Альвеолы раскрываются лучше при попадании в лёгкие этой жидкости и газообмен улучшается.
Эта жидкость может нести в 2 раза больше кислорода по сравнению с воздухом.
Низкая температура кипения позволяет удалять её из лёгких выпариванием.

Но наши лёгкие не предназначены для полностью жидкостного дыхания. Если заполнять их перфлуброном полностью - потребуется мембранный оксигенатор, нагревающий элемент и вентиляция воздухом. И не стоит забывать, что эта смесь в 2 раза гуще воды. Потому применяют смешанное вентилирование, при котором лёгкие заполняются жидкостью лишь на 40%.

Но почему мы не можем дышать жидкостью? Всё из-за углекислого газа, который очень плохо удаляется в жидкостной среде. Человек весом в 70 кг должен прогонять 5 л смеси через себя ежеминутно, и это при спокойном состоянии. Потому, хоть наши лёгкие технически способны извлекать кислород из жидкостей, они слишком слабы. Так что можно лишь надеяться на исследования будущего.

Вода как воздух

Для того чтобы наконец с гордостью объявить миру - «Теперь человек может дышать под водой!» - учёные порой разрабатывали поразительные устройства. Так, в 1976 году биохимики из Америки создали чудо-устройство, способное регенерировать кислород из воды и обеспечивать им ныряльщика. При достаточной ёмкости батарей ныряльщик мог находиться и дышать на глубине практически бесконечно.

А началось всё с того, что ученые начали исследования на основе того факта, что гемоглобин одинаково хорошо доставляет воздух как из жабр, так и из лёгких. Ими была использована собственная венозная кровь, смешанная с полиуретаном - её погружали в воду и эта жидкость поглощала кислород, который щедро растворён в воде. Далее, кровь была заменена спецматериалом и в итоге получился прибор, что действовал как обычные жабры любой рыбёшки. Судьба изобретения такова: его приобрела некая компания, потратив на это 1 миллион долларов, и с тех пор о приборе ничего не было слышно. И в продажу, разумеется, он не поступил.

Но не это является главной целью учёных. Их мечта не устройство для дыхания, они хотят научить самого человека дышать жидкостью. И попытки осуществить эту мечту не оставлены до сих пор. Так, один из НИИ России, например, провёл испытания по жидкостному дыханию на добровольце, имеющем врождённую патологию - отсутствие гортани. А это означало, что у него просто отсутствовала реакция организма на жидкость, при которой попадание малейшей капли воды на бронхи сопровождается сжатием глоточного кольца и удушьем. Так как этой мышцы у него просто не было, эксперимент прошёл удачно. Ему залили в лёгкие жидкость, которую он перемешивал на протяжении эксперимента при помощи движений живота, после чего её спокойно и безопасно откачали. Характерно, что солевой состав жидкости соответствовал солевому составу крови. Это можно считать успехом, и учёные утверждают, что вскоре найдут способ жидкостного дыхания, доступный людям без патологий.

Так миф или реальность?

Несмотря на упорство человека, страстно желающего покорить все возможные среды обитания, природа пока сама распоряжается, где кому жить. Увы, как бы много времени ни ушло на исследования, сколько миллионов бы ни потратили - но вряд ли человеку суждено дышать под водой так же хорошо, как и на суше. Люди и морские обитатели, конечно, имеют немало общего, но различий всё-таки намного больше. Человек-амфибия не вынес бы условий океана, а если бы сумел приспособиться - то дорога назад, на сушу, была бы для него закрыта. И как с аквалангами водолазы, так бы на пляж выходили бы в водных скафандрах люди-амфибии. И потому, чтобы не говорили энтузиасты, вердикт учёных пока твёрд и неутешителен - долгая жизнедеятельность человека под водой невозможна, идти против матери-природы в этом плане неразумно и все попытки жидкостного дыхания обречены на провал.

Но не стоит унывать. Хоть дно морское никогда не станет для нас родным домом, у нас есть все механизмы организма и технические возможности, для того чтобы бывать на нём частыми гостями. Так стоит ли об этом грустить? Ведь эти среды в определённой мере уже покорены человеком и теперь перед ним лежат бездны космического пространства.

И пока можно с уверенностью сказать, что глубины океана станут для нас прекрасным рабочим местом. Но упорство может привести к очень тонкой грани реального дыхания под водой, стоит лишь трудиться над решением этой задачи. А каков будет ответ на вопрос, менять ли наземную цивилизацию на подводную, зависит только лишь от самого человека.

Фокусник-иллюзионист Гарри Гудини прославился своим умением задерживать дыхание на три минуты. Но сегодня опытные дайверы могут задерживать дыхание на десять, пятнадцать и даже двадцать минут. Как дайверы это делают, и как тренироваться, чтобы задержать дыхание на долгий срок?

Мой лучший результат по задержке дыхания в статичном положении вообще не впечатляет, я думаю, он около 5,5 минут. Марк Хели, серфер

Кажется, что такой результат просто нереальный, а Хели просто скромничает. Кто-то скажет, что задержать дыхание на такой срок просто невозможно, но это не так для людей, практикующих «статическое апноэ».

Это спортивная дисциплина, в которой дайвер задерживает дыхание и «зависает» под водой без движения настолько долго, насколько это возможно. Так вот, для таких дайверов пять с половиной минут — действительно небольшое достижение.

В 2001 году знаменитый фридайвер Мартин Степанек задержал дыхание на восемь минут шесть секунд. Его рекорд продержался три года, до июня 2004, когда фридайвер Том Сиетас повысил планку на 41 секунду с лучшим временем под водой 8:47.

Этот рекорд был побит восемь раз (пять из них самим Томом Сиетасом), но самое впечатляющее время на сегодня принадлежит французскому фридайверу Стефану Мифсуду. В 2009 году Мифсуд провел под водой 11 минут 35 секунд.

Что такое статическое апноэ

Статическое апноэ - это единственная дисциплина во фридайвинге, измеряемая по времени, но она является чистым проявлением этого вида спорта, его основой. Длительная задержка дыхания важна для всех остальных дисциплин фридайвинга, как в бассейне, так и в открытой воде.

Фридайвер, выступающий в дисциплине «Динамика в ластах» , на соревнованиях в Лондоне, 2009 год

У фридайверов есть разные дисциплины, такие как «динамика в ластах» или без, когда дайверу надо как можно дальше проплыть под водой, или «без ограничений» - самая сложная дисциплина, в которой дайвер погружается с помощью тележки так глубоко, как может, а потом с помощью шара всплывает обратно.

Но и та, и другая дисциплины основаны на апноэ - умении как можно дольше продержаться без воздуха.

Изменения в организме

Кислород, который вы вдыхаете, поступает в кровь и доставляется к разным тканям тела, где трансформируется в энергию. В конце этого процесса образуется CO2, который поступает обратно в легкие и выводится из организма с выдохом.

Когда вы задерживаете дыхание, кислород также превращается в CO2, но ему некуда выходить. Он циркулирует по вашим венам, окисляя кровь и подавая сигналы организму, что пора вдохнуть. Сначала это горящие легкие, а потом - сильные и болезненные спазмы диафрагмы.

Фридайверы тратят годы тренировок, чтобы прокачать задержку дыхания, и в процессе постепенно меняется их физиология. Кровь фридайверов окисляется медленнее, чем кровь обычных людей, которые всю жизнь вдыхают и выдыхают рефлекторно.

Активация симпатической нервной системы заставляет их периферические кровеносные сосуды сжиматься вскоре после того, как они перестали дышать. Кровь, богатая кислородом, сохраняется в теле и перенаправляется от конечностей к самым важным органам, в основном, к сердцу и мозгу.

Некоторые фридайверы также практикуют медитацию, чтобы успокоить сердце. Они замедляют естественные ритмы, и кислород медленнее превращается в углекислый газ.

Медитация оказывает успокаивающий эффект и на разум тоже, потому что основная сложность в задержке дыхания как раз заключается в сознании. Вы должны знать, что ваше тело может существовать на кислороде, который уже в нем есть и успешно игнорировать потребность организма вдохнуть.

На это требуются годы тренировок, но есть и другие, более быстрые способы для задержки дыхания.

«Щечная накачка» и гипервентиляция

Есть способ, который дайверы называют личным «хранилищем газа» или «щечной накачкой» . Его давным-давно придумали рыбаки-ныряльщики. Способ включает в себя наиболее глубокое дыхание, с использованием мышц рта и глотки для увеличения запасов воздуха.

Человек полностью наполняет легкие воздухом, после чего с помощью мышц глотки перекрывает доступ, чтобы воздух не выходил. После этого он набирает воздух в рот, и при закрытии рта с помощью мышц щек вталкивает дополнительный воздух в легкие. Повторив такое дыхание 50 раз, дайвер может увеличить запас легких литра на три.

В 2003 году провели исследование по измерению емкости легких у дайверов, и получили такие результаты: «щечная накачка» увеличивает объем легких с 9.28 литров до 11.02.

Емкость легких также может отличаться в зависимости от человека. Примерный объем легких женщины составляет четыре литра, мужчины - шесть, но может быть и больше. Например, известный фридайвер Герберт Нич имел объем легких 14 литров.

Есть ещё один способ - гипервентиляция легких , которую часто используют дайверы. Этот способ позволяет избавить организм от углекислого газа и наполнить тело кислородом. Самая экстремальная версия этой техники включает в себя дыхание только кислородом за 30 минут до погружения.

В воздухе содержится только 21% кислорода, так что, если дышать атмосферным воздухом перед погружением, кислорода в организме будет меньше, чем если вдыхать чистый кислород.

Именно эта техника позволила фокуснику Дэвиду Блэйну побить мировой рекорд по задержке дыхания в 2008 году, продержавшись без воздуха 17 минут и 4 секунды. С её же помощью Стиг Северинесен побил этот рекорд в 2012 году со временем 22 минуты.

В отличие от «статического апноэ», в котором не разрешается дышать чистым кислородом перед погружением, Книга рекордов Гиннеса не так сурова, поэтому рекорд в 22 минуты сейчас считается первым в мире.

Опасности апноэ

Но все эти техники и тренировки по-своему опасны. Длительная задержка дыхания и кислородное голодание организма может плохо сказаться на здоровье, а гипервентиляция может привести к потере сознания и другим рискам. Что касается метода щечной накачки, от этого может случиться разрыв легких.

И по этой причине фридайверы не проводят тренировки в одиночку, только под присмотром. Даже когда они находятся в неглубокой воде, поскольку нет различия, на какой глубине ты находишься, если потерял сознание.

Так что, если вы решили потренироваться задерживать дыхание, лучше не делайте этого в одиночестве, мало ли что может случиться.

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства