Д.В. Орлов - Акваланг и подводное плавание
Звук под водой
На суше мы нередко ориентируемся в пространстве по звукам, поскольку расположение их источника определить, как правило, нетрудно. Подводники, увы, этим похвастаться не могут. Если источник звука находится над поверхностью воды, звуковые волны отражаются от нее, не проникая на глубину. Бесполезно что-либо сверху кричать пловцу, который уже погрузился под воду. Зато в водной среде звуковые волны распространяются во всех направлениях, а их скорость увеличивается в 4 раза. Это создает массу неудобств. Например, аквалангист не сможет определить по шуму мотора, где и на каком расстоянии движется лодка. Потеряв из виду партнера в мутной воде, можно слышать вблизи его дыхание и клокотание выдыхаемых пузырей из легочного автомата, но так и не обнаружить того, кто их пускает. Щелканье и пронзительные крики дельфинов наполняют собой все окружающее пространство, но сами животные могут появиться с самой неожиданной стороны.
Глава 1.2. Дыхательная и кровеносная системы человека
Организм человека — хрупкое и ранимое создание природы, которое легко вывести из строя. Все системы органов тесно взаимосвязаны, и травма одной из них может привести к неблагоприятным последствиям для других. Знание деталей своего организма, их особенностей и предназначения, а также процессов, в которых они задействованы, позволяет бережно к ним относиться и, тем самым, поддерживать хорошее здоровье.
Жизненная энергия
Всякое живое существо живет за счет энергии, позволяющей клеткам делиться, а организму — функционировать. Она выделяется в результате окислительных реакций кислорода с углеводородными соединениями. Одним из продуктов энергетических реакций является углекислый газ, который затем выводится из организма. Таким образом, кислород жизненно необходим для поддержания биохимических процессов, питающих нас энергией. Дыхательная система человека предназначена для засасывания в организм газообразного кислорода и вывода наружу отработанного воздуха с "выхлопным" углекислым газом.
Из дыхательной системы кислород передается в кровеносную систему, которая разносит и распределяет его по всем органам. Одновременно кровь забирает из пищеварительной системы питательные вещества и распределяет их по клеткам организма. Только благодаря кровеносной системе составные части энергетических реакций встречаются вместе. Движется кровь по сосудам за счет пульсирующего мускульного насоса — сердца, и поэтому всю транспортно-распределительную систему называют сердечно-сосудистой. Четкое функционирование дыхательной и сердечно-сосудистой систем определяет здоровье и жизнедеятельность.
Дыхательная система и дыхание
Дыхательные пути начинаются с ноздрей и ротовой полости. Нос ведь не только украшает лицо человека, но и утепляет, увлажняет и фильтрует вдыхаемый воздух. Когда мы дышим ртом по разным причинам, то вдыхаем более холодный, сухой и неочищенный воздух (кстати, это хорошо чувствуется). Далее воздух проходит в горло и гортань, которую еще называют адамовым яблоком. Она производит звуки и предохраняет легкие от засорения посторонними частицами. Когда в гортань попадает вода, звуковые мышцы закрывают вход в легкие. Комар или хлебная крошка, проскальзывая через гортань, раздражают внутренние стенки дыхательных путей и вызывают кашель, выбрасывающий мусор наружу.
За гортанью следует трахея, которая раздваивается на бронхи. Их стенки покрыты ресничками, гонящими пылинки и прочие посторонние частицы с потоком слизи обратно в гортань, которые мы потом "выкашливаем" или проглатываем. Курение повреждает реснички и уменьшает слизь, что приводит к быстрому загрязнению легких.
Бронхи многократно делятся на мелкие дыхательные трубки — бронхиолы. Стенки дыхательных путей имеют кольчатую структуру, что предохраняет их от опадания. При астме стенки бронхиол становятся суперактивными и чувствительными, а их клетки выделяют слизь, что в комплексе приводит к значительному суживанию и даже закупориванию каналов. Подводнику, страдающему астмой или другим заболеванием верхних дыхательных путей, следует ограничивать число погружений и внимательно следить за состоянием дыхательного тракта.
Самые тонкие бронхиолы заканчиваются микроскопическими пузырьками — альвеолами, плотно упакованными в парные губчатые органы, известные под названием "легкие". Многие ошибочно полагают, что легкие — это парные полые мешки, которые то наполняются воздухом, то сдуваются. На самом же деле, каждое легкое состоит примерно из 150 млн. (!) альвеол, покрытых общей тонкой оболочкой — плеврой. Совокупность объемов альвеол и считают объемом легких, который варьирует у взрослых людей от трех до семи литров. Объем легких и искусство подводного плавания принципиально не связаны между собой. Совсем необязательно, что под водой пловец с громадными легкими будет лучше себя чувствовать, чем товарищ с легкими малого объема. Скорее наоборот, последний "высосет" воздух из акваланга за более продолжительный период времени и соответственно сможет дольше наслаждаться красотами подводного мира.
Внутреннюю поверхность груди ограничивает плевра — мембрана, идентичная таковой на поверхности легких. Между двумя плеврами создается плевральная полость — пространство, заполненное плевральной жидкостью, предотвращающей трение легких о грудную клетку во время мышечных дыхательных сокращений. Если одна из мембран прорывается, воздух заполняет межплевральное пространство, и легкие спадаются, что грозит смертельным исходом.
Расширяются легкие на вдохе за счет движений грудных межреберных мышц и сокращения диафрагмы — мышечной перегородки, отделяющей грудную полость от брюшной. У мужчин и женщин соотношение участия разных мышц в процессе дыхания несколько отличается: у мужчин роль диафрагмы значительно выше, чем у женщин. Приглядитесь к окружающим, и вы легко отличите красивое "грудное" дыхание женщин от "брюшного" дыхания мужчин. Именно диафрагма подвергается давлению со стороны желудка, набитого пищей. После обильной трапезы раздутый желудок прогибает диафрагму в грудную полость и затрудняет ее дыхательные движения. В этой ситуации легкие расширяются преимущественно в переднезаднем и боковом направлениях. Диафрагма, сокращаясь, в свою очередь давит на полный желудок и "выталкивает" пищу в верхний пищеварительный тракт.
Человек использует лишь 10% объема легких в процессе обычного дыхания. При особенно глубоком вдохе он может вдохнуть еще примерно 1600 см3 воздуха (добавочный объем) и столько же с силой выдохнуть (резервный объем). Сумма всех трех объемов составляет жизненную емкость легких. Кроме того, даже при самом сильном выдохе, в легких остается около 1500 см3 остаточного воздуха, который предохраняет их от опадания.
Парциальные давления углекислого газа и кислорода в крови поддерживаются в строгих пределах. Рецепторы СО2, фиксирующие малейшие изменения его концентрации, находятся в дыхательном центре мозга. В спокойном состоянии человек совершает 16—18 дыхательных циклов в минуту. Регуляция дыхания происходит рефлекторно, но человек способен также контролировать его за счет ограничения движений грудных мускулов. Постоянная тренировка дыхательной и контролирующей систем лежит в основе искусства ныряния с задержкой дыхания — апное.
Сердечно-сосудистая система
Этап внешнего дыхания заканчивается тем, что кислород в составе атмосферного воздуха переходит из альвеол в капилляры, опутывающие их густой сетью. Капилляры соединяются в легочные вены, которые несут кровь, насыщенную кислородом, в сердце, а точнее, в левое его предсердие. Из правого и левого предсердий кровь через клапаны поступает в желудочки, которые, сокращаясь, выталкивают кровь через полулунные клапаны в выносящие сосуды. Левый желудочек выталкивает кровь в аорту — она разветвляется на артерии, снабжающие кровью все системы органов и тканей. Кровь содержит кислород и питательные вещества, связывающиеся в клетках с образованием углекислого газа и выделением энергии. В тканях происходит газообмен CO2 и O2 между клетками и кровью, т.е. процесс клеточного дыхания. Насыщенная "выхлопными газами" кровь собирается в вены и поступает в правое предсердие сердца, и большой круг кровообращения замыкается. Малый круг начинается в правом желудочке, откуда легочная артерия несет кровь на "зарядку" кислородом в легкие, разветвляясь и опутывая альвеолы капиллярной сетью.
Человеческий эмбрион, будучи в утробе матери, получает необходимые питательные вещества и кислород через плаценту. Его легкие не функционируют, и кровь циркулирует по одному кругу, попадая из правого предсердия в левое через односторонний клапан в межпредсердной перегородке — patent foramen ovale (PFO). С первым криком у новорожденного открываются легкие, а кровь "устремляется" в новое русло по малому кругу кровообращения. Клапан закрывается, и у большинства людей с возрастом зарастает, но у 15% человечества остается, увы, в закрытом, но не заросшем состоянии. Поскольку давление в левом — артериальном — предсердии обычно выше, чем в правом, венозном, PFO обычно ничем себя не проявляет. Однако для аквалангистов приоткрытый PFO грозит серьезными осложнениями в случае декомпрессионной болезни (см. главу 3.4).
