Можем ли мы дышать под водой. Дыхание водой

Первый доктор, побывавший на околоземной орбите, советский летчик-космонавт Борис Егоров, как-то заявил: «На глубине свыше 500-700 метров у человека (по крайней мере, в теории) есть возможность стать Ихтиандром, не используя никакую технику! Он будет там плавать, подобно рыбе, и жить максимально долго. Нужно всего лишь...заполнить легкие водой. На глубине 500-700 метров легкие человека, судя по всему, будут усваивать кислород непосредственно из воды».

На первый взгляд эта мысль кажется невероятной. Разве не погибают каждый год тысячи людей, захлебнувшиеся морской водой? Способна ли вода стать заменой обычному кислороду? Перенесемся мысленно в лабораторию голландского физиолога Иоганнеса Килстра, где ученый проводит свои удивительные опыты. Вот один из них.

Ученый заливает водой небольшой прозрачный резервуар и добавляет туда немного соли. Далее он закупоривает емкость и через трубку накачивает в нее кислород под давлением. Сосуд взбалтывают и вскоре через промежуточную (шлюзовую) камеру впускают внутрь белую мышь. Подняться она не может - этому препятствует сетка на поверхности воды. Но... Проходит полчаса, час, два. Мышь, как это ни кажется странным, дышит - да, да, именно дышит водой! Но никакой паники у мыши не наблюдается. Легкие зверька действуют подобно рыбьим жабрам, получая кислород напрямую из воды. Само собой, ни о какой кессонной болезни и речи быть не может - азот в воду не добавляли. Схожие эксперименты делали и ученые в СССР, возглавляемые кандидатом медицинских наук Владленом Козаком.

Итак, первый шаг сделан. И вполне успешно. Однако ученые не торопятся объявить об этом. Вдруг способностью к дыханию жидкостью обладают только мелкие животные? Чтобы рассеять сомнения, метод проверяют на собаках. И что же? В первых же экспериментах собаки дышали солоноватым раствором, насыщенным кислородом, более получаса. Опыты показали, что не только собаки, но и кошки могут долго дышать жидкостью. Иногда они оставались под водой много часов подряд и затем спокойно возвращались к привычному способу дыхания.

А способен ли дышать водой человек? Ободренный успехом опытов на животных, Иоганес Килстра сделал попытку прояснить и этот вопрос. Первым испытуемым стал водолаз с 20-летним опытом Фрэнк Фалежчик. Когда ему залили одно легкое, он чувствовал себя так хорошо, что просил одновременно заполнить и другое. «Пока в этом нет необходимости»,- сказал ученый. Однако через некоторое время Килстра решился на такой эксперимент.

В лаборатории собрались двадцать докторов, чтобы засвидетельствовать удивительный опыт. Подопытным согласился быть все тот же Фрэнк Фалежчик. Ему сделали анестезию горла для подавления глотательного рефлекса и ввели в трахею (дыхательное горло) эластичную трубку. Через нее ученый начал постепенно вливать специальный раствор. Жидкость поступала в оба легких, и все напряженно наблюдали за Фалежчиком, который не обнаруживал никаких признаков паники. Более того, он показал знаками, что готов помогать экспериментаторам, и сам стал записывать свои ощущения. Человек дышал жидкостью не один час! Однако, потребовалось пара дней, чтобы окончательно откачать ее из легких. «Я не ощущал никакого дискомфорта, - сказал после опыта Фрэнк Фалежчик,- и не чувствовал тяжести в груди, как изначально предполагал». Размышляя над результатами этих интереснейших опытов, доктор Килстра высказал убеждение, что человек с залитыми водой легкими может совершенно безболезненно опуститься на полкилометра и через двадцать минут вернуться на поверхность.

Много лет назад Жак-Ив Кусто выдвинул любопытное предположение. «Придет время, - писал он, - и человечество выведет новую расу людей-«Гомо акватикус» («человек подводный»). Они заселят морское дно, построят там города и будут жить как на земле». Кто знает, может быть, пророчество отважного капитана, признанного старейшины подводных пловцов, когда-нибудь и сбудется?

Подпишитесь на нас

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.

08.06.2018 - админ

Первый раз люди узнали о человеке, который мог дышать под водой, из романа «Человек амфибия», написанного советским писателем-фантастом Александром Беляевым. А по уверению доктора Бориса Егорова, первого ученого, побывавшего в космосе, люди реально могут погрузиться на большую глубину и дышать кислородом, получаемым прямо из воды. Для этого необходимо, чтобы в его легкие была закачена специальная жидкость.

В настоящее время успешные опыты проводятся с животными голландским ученым физиологом Иоганнесом Килстром. Опыты проводят на мышах, и они подтвердили слова врача-космонавта. В легкие мыши закачивается специальная слегка подсоленная жидкость, в которой содержится много кислорода. Затем мышка помещается в емкость с водой, из которой она не может выбраться. Животное начинает плавать, как рыба в воде, и не видно, чтобы оно паниковало.

Ученый, кандидат медицинских наук Владлен Козак проводил подобные эксперименты еще в Советском союзе. После проведения опытов с мышкой Иоганнес Килстр поставил подобный эксперимент с собакой, и довольно успешно. Затем опыты проводились на кошках и многих других животных, которые дышали под водой легкими, в которые предварительно закачивалась специальная жидкость. Животные добровольно плавали подобно рыбам, по нескольку часов, после чего спокойно начинали снова дышать воздухом.

Когда встал вопрос о проведении эксперимента на человеке, вызвался первый доброволец, дайвер, имеющий двадцатилетний стаж подводного плавания, Фрэнк Фалежчик. Чтобы избежать неприятных и опасных неожиданностей, ученые решили вначале заполнить жидкостью только одно легкое добровольца. Дайвер убеждал о своем прекрасном самочувствии, поэтому исследователи решились на проведение полноценного эксперимента, который прошел блестяще.

Ученые и доктора в количестве двадцати человек наблюдали за этим чудом. А испытуемый не беспокоился, а, чтобы помочь исследователям, решил записывать все, что ощущает. В течении нескольких часов мужчина пробыл под водой, плавая, как рыба, и дыша кислородом, получаемым из воды через легкие.

Иоганнес Килстр доказал, что, если человеку заполнить легкие специальной жидкостью, он дышит под водой, опускаясь на большую глубину (не менее 500 метров).

Нашим пользователям, наверное, интересно знать, существует ли что-то такое в нашей стране? В Севастополе функционирует лаборатория, в которой изучается и применяется жидкостное дыхание.

Многие, наверное, слушали о великом французском покорителе океанов и морей Жаке-Ив Кусто. Им был изобретен легкий акваланг. Исследователь писал о том, что настанет время, когда появится новая человеческая раса, которая будет жить под водой, будет строить под водой города, и появится . Отважный капитан, кажется, был прав.

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.

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.