Як довго можна пробути під водою
Глава 4. ЯКОГО ЧАСУ МОЖНА пробив під ВОДОЮ
Мабуть; не потрібно доводити, що пірнання вимагає міцного здоров'я, фізичної тренованості, спеціальних навичок. Поговоримо про фізіологічні можливості водолаза.
При пірнанні з затримкою дихання проводиться велика фізична робота: напруга кисню в крові швидко падає, напруга вуглекислого газу швидко зростає. Охолоджуючу дію води ще більше підсилює інтенсивність споживання кисню, і в організмі швидко розвивається киснева недостатність. Крім того, при пірнанні різко збільшується тиск на організм. Таким чином, можливості водолаза залежать перш за все від того, як довго він здатний затримувати під водою дихання без виникнення кисневого голодування головного мозку, від того, чи здатний він безболісно переносити підвищення навколишнього тиску зі швидкістю 0,1-0,12 кгс / см2 в секунду.
Тривалість довільної затримки дихання у нетренованого людини невелика. У дорослих здорових людей вона в стані спокою після звичайного вдиху становить в середньому 54,5 секунди, а після звичайного видиху 40 секунд. Але тренування і гіпервентиляція значно її збільшують.
Японські морські діви "ама" після гіпервентиляції залишаються під водою до 4 хвилин. Окремі ж нирців - ловці губок - за даними японських дослідників Терука і Течнока перебували під водою на глибині 20-30 метрів до 8,5 хвилини.
Ще більше збільшує час затримки дихання гіпервентиляція киснем. Дослідження показали, що якщо гіпервентиляція повітрям збільшує час затримки дихання в середньому в півтора рази, то гіпервентиляція киснем - в три рази. Шнейдером в 1930 році спостерігався випадок, коли після попереднього посиленого дихання киснем затримка дихання тривала 15 хвилин 13 секунд. За даними Одажліі (1965 рік) здорові молоді люди після дихання киснем могли затримувати його від 3,1 до 8,5 хвилини. Після 10-хвилинної гіпервентиляції киснем тривалість затримки дихання збільшувалася до 6-14 хвилин. Рен вважає, що після дихання киснем під абсолютним тиском рівним 2 кгс / см2 людина може витримати зупинку дихання протягом 30 хвилин за умови, якщо передувала гіпервентиляція компенсує накопичення вуглекислого газу.
Але пірнати, не знаючи своїх можливостей, небезпечно. Чи можна заздалегідь теоретичним шляхом визначити, на скільки часу безпечно для вас затримувати дихання? Можна, можливо. Але попередньо давайте в загальних рисах познайомимося з таким життєво важливим для організму людини процесом, як дихання.
Склад земної атмосфери постійний і містить кисню 20,95, азоту 78,08, вуглекислого газу 0,03 відсотка, гелію, аргону, неону, ксенону, криптону і водяної пари близько 1 відсотка. Але атмосферне повітря не бере безпосередньої участі в газообміні організму. Венозна кров вступає в газообмін з альвеолярним повітрям легенів, склад якого істотно відрізняється від атмосферного. Атмосферне ж повітря служить лише для так званого зовнішнього дихання, тобто для вентиляції альвеолярного повітря.
Склад альвеолярного повітря
Склад альвеолярного повітря завжди постійний і навіть незначна зміна в його компонентах призводить до різких зрушень в організмі, які можуть викликати патологічні стани, наприклад кисневе голодування при вільному пірнанні. Нормальною ж і природною реакцією на зміну складу альвеолярного повітря при пірнанні з затримкою дихання є порушення дихального центру. Порушення дихального центру відбувається в першу чергу через певного підвищення в альвеолярному повітрі парціального тиску вуглекислого газу. Збудливим чином діє і певне зниження парціального тиску кисню. У зв'язку з цим повинно бути ясно, чому у різних людей, не дивлячись на значну різницю в тривалості затримки дихання, газовий склад альвеолярного повітря після затримки дихання практично однаковий.
Таким чином, можна прийти до висновку, що тривалість перебування водолаза під водою залежить від максимальної місткості його легких, величини фізичного навантаження і впливу зовнішнього середовища, але головне, від швидкості зміни змісту в альвеолярному повітрі кисню і вуглекислого газу. Обумовлена ж ця швидкість тренованістю організму на витривалість, тобто його здатністю економно витрачати запаси кисню.
Звідси випливає, що час перебування під водою для водолаза орієнтовно можна визначити за формулою:
t - час перебування під водою в хвилинах;
К - коефіцієнт, що визначає кількість кисню, що може бути використано організмом з альвеолярного повітря без виникнення кисневого голодування головного мозку;
МЕЛ - максимальна ємність легенів;
ПКМ - споживання кисню в літрах за хвилину.
Наші дослідження, проведені з фізично здоровими чоловіками різного віку, показали, що переднепритомний стан виникало у добре тренованих людей при зниженні процентного вмісту кисню у вдихуваному повітрі до 3,2-4,9 відсотка, у мало тренованих - до 5-7 відсотків і у погано тренованих до 7,1-10 відсотків.
В альвеолярному повітрі кисню міститься 14 відсотків, і оскільки переднепритомний стан у добре тренованих людей виникає в середньому при зниженні його вмісту до 4 відсотків, то для фізично розвинених чоловіків, які пірнають без попередньої гіпервентиляції, коефіцієнт К дорівнюватиме:
У разі гіпервентиляції, коли альвеолярний повітря містить до 17 відсотків кисню, коефіцієнт К для них буде:
Для погано тренованих людей, у яких явище кисневого голодування розвивається при 7 відсотках кисню у вдихуваному повітрі, коефіцієнт К дорівнює 0,07
Для менш тренованих людей, і не мають до того ж достатніх навичок в пірнанні, величина споживання кисню в хвилину при інших рівних умовах буде, безумовно, більшою, а, отже, час затримки дихання буде відповідно менше.
Якщо ви збираєтеся зайнятися підводним фотополюванням або спортивної підводного стріляниною, то, знаючи максимальну ємність своїх легких, тренованість і споживання кисню, яке при плаванні під водою складе в середньому 1 літр за хвилину, зможете легко розрахувати час безпечного для себе перебування під водою. Так, для людини, у якого МЕЛ становить 5 літрів, тренованість недостатня і К, не перевищує 0,07, час безпечного перебування під водою після хвилинної гіпервентиляції легких складе 21 секунду
(Хвилин або 21 секунда).
Підвищення зовнішнього тиску при пірнанні в глибину супроводжується відповідним зменшенням обсягу повітря в легенях. Стиснення повітря в легенях має свої межі, так як природна рухливість діафрагми і грудної клітини мають певні обмеження.
До останнього часу вважалося, що безпечним мінімальним обсягом повітря в легенях на глибині може бути залишковий повітря, тобто повітря, що залишається в легенях після максимального видиху. Передбачалося, що подальше підвищення навколишнього тиску не буде врівноважуватися противодавлением зсередини і грудна клітка повинна буде взяти цю додаткове навантаження на себе, що призведе до її руйнування. Звідси випливало, що безпечно допустима глибина пірнання, виходячи з максимальної місткості легенів і величини залишкового повітря, може бути розрахована за формулою:
Н - безпечно допустима глибина в метрах;
ОВ - залишковий повітря;
МЕЛ - максимальна ємність легенів.
Якщо максимальна ємність легенів буде 5 літрів, а залишковий повітря прийняти за один літр, то, підставивши цифри в формулу, знайдемо, що безпечно допустима глибина пірнання становить 40 метрів. Ця формула дозволяє також перерахувати, до якої міри зменшився обсяг повітря в легенях на досягнутої нирцем глибині.
Зміна максимальної місткості легенів (крейда) у рекордсменів при пірнанні на різну глибину
Роберт Крофт виробляє перед пірнанням глибокий вдих і забирає в легені на один літр повітря більше, ніж зазвичай. У Роберта Крофта при пірнанні на глибину 64,7 м після звичайного вдиху повітря на глибині стискувався до 1004 см3, що на 496 см3 менше залишкового повітря. Після посиленого вдиху на тій же глибині максимальна ємність легенів знижувалася до 1138 см3, що на 312 см3 менше залишкового повітря, що вимірюється на поверхні.
Основними фізіологічними компенсаторними реакціями, що забезпечують безболісне вирівнювання тиску повітря в легенях з навколишнім тиском на глибині, можуть бути:
хороша рухливість і еластичність грудної клітки;
хороша рухливість діафрагми;
розвинена мускулатура грудної клітини і черевного преса;
хороша еластичність легеневої тканини (відсутність звапніння вогнищ, силікозу, спайок, каверн і т. д.);
відмінне функціональний стан серцево-судинної та лімфатичної систем, що дозволяє переносити без шкоди перенаповнення кров'ю і лімфою судин, розташованих в грудній клітці.
Резервні можливості організму дуже індивідуальні, і тому важко чітко визначити, наскільки може бути зменшений обсяг залишкового повітря легких без крововиливів, набряку і особливої форми баротравми легенів від розрідження у кожного з рекордсменів, і яким буде для кожного з них останній рубіж по глибині. Але одне ясно, що вони підійшли впритул до небезпечної зони, в якій збільшення глибини навіть на один метр за умови повного витрачання резервів фізіологічних компенсаторних реакцій може бути фатальним. Подальше збільшення глибини занурення може спричинити за собою не тільки небезпечне перенаповнення кров'ю судин органів грудної клітини, крововилив і набряк легенів, а й дрібні розриви самої тканини легенів.
Це стан, який може виникнути при зменшенні тиску в легенях на 80 100 мм рт.ст. щодо навколишнього, буде останнім грізним застереженням нирцеві. Небезпека виникнення баротравми легенів від розрідження ще більше зростає, якщо нирець під водою зробить мимовільний вдих з-під маски. При спробі зануритися на глибину, коли тиск води вже не буде повністю врівноважуватися противодавлением повітря всередині легень і м'язами грудної клітини і черевного преса, відбудеться обтиск грудної клітини і її руйнування.