Страница:
Таким образом, вестибулярный аппарат и в начале и в конце движения уловил появившееся угловое ускорение, и не его вина, что из-за выключенного зрения последнее раздражение было воспринято мозгом не как остановка, а как начало нового вращения. Из-за этой особенности вестибулярного аппарата ориентирование человека при отсутствии хорошей видимости и без приборов значительно затруднено. Спуски под воду спортсменов-подводников, которым закрывались глаза, показали, что они определяли направление, по-видимому, наугад. Ошибка часто достигала 180 градусов.
Кроме того, практика показала, что при плавании в мутной воде спортсмен, не имеющий специальных приборов, сразу же теряет направление и начинает описывать окружности правильной формы, иногда очень маленького диаметра. Это явление объясняется тем, что наши ноги неравномерно развиты и одна нога, чаще правая, перегребает другую.
По данным Л. А. Найта, человек, имеющий нулевую плавучесть, определяя свое положение с закрытыми глазами, допускает ошибки на 17±8 градусов. В наших исследованиях получены аналогичные результаты. Причем оказалось, что сигналом изменения положения тела спортсмену часто служили факторы, не связанные с вестибулярным чувством. Так, например, испытуемый судил об изменении положения тела в первую очередь по изменению гидростатического давления, которое действовало на маску, прижимая ее к лицу с различной силой.
Для определения под водой изменения положения тела немалое значение имеет скорость изменения углового ускорения. Так, при быстром изменении углового ускорения ощущается наклон даже на 8 градусов, а при медленном изменении углового ускорения ощущается наклон только на 17 и более градусов,
Для ориентирования под водой имеет значение даже поза спортена-подводника. Поза “лежа на спине с запрокинутой головой назад” считается наиболее неблагоприятной для ориентирования (по всей вероятности, в этой позе человек менее всего подвержен укачиванию).
Большое значение для правильной ориентации под водой имеет состояние здоровья спортсмена.
По данным Н. А. Одесской и М. И. Фетисова, наиболее часто теряют под водой ориентировку и не могут в результате этого всплыть на поверхность ныряльщики, имеющие патологические изменения в среднем ухе, разрывы барабанной перепонки, кровоизлияния в ее слизистую оболочку, смещение слуховых косточек, гнойные отиты или перенесшие радикальную операцию по поводу мастоидита (осложнение гнойного воспаления среднего уха).
Дело тут в том, что сдвиг эндолимфы можно вызвать и при неподвижном состоянии головы. Для этого достаточно нагревать или охлаждать стенку полукружного канала, вливая в ухо холодную или горячую воду. При нагревании или охлаждении стенки лабиринта в эндолимфе создаются тепловые потоки, и человеку с закрытыми глазами кажется, что он начинает вращаться. Под водой при таких обстоятельствах пловец теряет ориентировку полностью. Патологические же изменения в среднем ухе увеличивают возможность температурного воздействия на эндолимфу. По наблюдениям оториноларинголога Мухи у ныряльщиков, имеющих дефект барабанной перепонки, сразу же после попадания в уши холодной воды наступало головокружение, и они с трудом спасались.
Нагревание или охлаждение полукружных каналов может происходить и со стороны сосцевидного отростка височной кости. Особенно легко это происходит у людей, перенесших операцию по поводу мастоидита, так как у них полукружные каналы в отличие от здоровых людей защищены от влияния внешних температур только лишь кожей, а не кожей и костью со множеством ячеек, содержащих воздух.
Не исключена возможность потери ориентировки и здоровыми людьми в результате попадания холодной воды в наружный слуховой проход.
Вероятность ошибочных действий повышается, если спортсмен-подводник впервые плавает в условиях плохой видимости и освещенности, а также находится в состоянии волнения. Поэтому так важна для спортсменов-подводников тренировка в ориентировании, которая в известной мере восполняет пробелы в информации о пространственном положении тела под водой. Это подтверждает тот факт, что у тренированного человека при плавании с завязанными глазами хорошо сохраняется ощущение направления оси тела по отношению к направлению силы земного притяжения. Опыты показали, что после 4-5 тренировок с завязанными глазами спортсмены начинают правильно ориентироваться в пространстве.
Глава 4. КАК ДОЛГО МОЖНО ПРОБЫТЬ ПОД ВОДОЙ
Глава 5. О “МОРСКИХ РАЗБОЙНИКАХ”, КОТОРЫЕ ПРЕСЛЕДУЮТ ТОЛЬКО СПОРТСМЕНОВ-ПОДВОДНИКОВ
Кроме того, практика показала, что при плавании в мутной воде спортсмен, не имеющий специальных приборов, сразу же теряет направление и начинает описывать окружности правильной формы, иногда очень маленького диаметра. Это явление объясняется тем, что наши ноги неравномерно развиты и одна нога, чаще правая, перегребает другую.
По данным Л. А. Найта, человек, имеющий нулевую плавучесть, определяя свое положение с закрытыми глазами, допускает ошибки на 17±8 градусов. В наших исследованиях получены аналогичные результаты. Причем оказалось, что сигналом изменения положения тела спортсмену часто служили факторы, не связанные с вестибулярным чувством. Так, например, испытуемый судил об изменении положения тела в первую очередь по изменению гидростатического давления, которое действовало на маску, прижимая ее к лицу с различной силой.
Для определения под водой изменения положения тела немалое значение имеет скорость изменения углового ускорения. Так, при быстром изменении углового ускорения ощущается наклон даже на 8 градусов, а при медленном изменении углового ускорения ощущается наклон только на 17 и более градусов,
Для ориентирования под водой имеет значение даже поза спортена-подводника. Поза “лежа на спине с запрокинутой головой назад” считается наиболее неблагоприятной для ориентирования (по всей вероятности, в этой позе человек менее всего подвержен укачиванию).
Большое значение для правильной ориентации под водой имеет состояние здоровья спортсмена.
По данным Н. А. Одесской и М. И. Фетисова, наиболее часто теряют под водой ориентировку и не могут в результате этого всплыть на поверхность ныряльщики, имеющие патологические изменения в среднем ухе, разрывы барабанной перепонки, кровоизлияния в ее слизистую оболочку, смещение слуховых косточек, гнойные отиты или перенесшие радикальную операцию по поводу мастоидита (осложнение гнойного воспаления среднего уха).
Дело тут в том, что сдвиг эндолимфы можно вызвать и при неподвижном состоянии головы. Для этого достаточно нагревать или охлаждать стенку полукружного канала, вливая в ухо холодную или горячую воду. При нагревании или охлаждении стенки лабиринта в эндолимфе создаются тепловые потоки, и человеку с закрытыми глазами кажется, что он начинает вращаться. Под водой при таких обстоятельствах пловец теряет ориентировку полностью. Патологические же изменения в среднем ухе увеличивают возможность температурного воздействия на эндолимфу. По наблюдениям оториноларинголога Мухи у ныряльщиков, имеющих дефект барабанной перепонки, сразу же после попадания в уши холодной воды наступало головокружение, и они с трудом спасались.
Нагревание или охлаждение полукружных каналов может происходить и со стороны сосцевидного отростка височной кости. Особенно легко это происходит у людей, перенесших операцию по поводу мастоидита, так как у них полукружные каналы в отличие от здоровых людей защищены от влияния внешних температур только лишь кожей, а не кожей и костью со множеством ячеек, содержащих воздух.
Не исключена возможность потери ориентировки и здоровыми людьми в результате попадания холодной воды в наружный слуховой проход.
Вероятность ошибочных действий повышается, если спортсмен-подводник впервые плавает в условиях плохой видимости и освещенности, а также находится в состоянии волнения. Поэтому так важна для спортсменов-подводников тренировка в ориентировании, которая в известной мере восполняет пробелы в информации о пространственном положении тела под водой. Это подтверждает тот факт, что у тренированного человека при плавании с завязанными глазами хорошо сохраняется ощущение направления оси тела по отношению к направлению силы земного притяжения. Опыты показали, что после 4-5 тренировок с завязанными глазами спортсмены начинают правильно ориентироваться в пространстве.
Глава 4. КАК ДОЛГО МОЖНО ПРОБЫТЬ ПОД ВОДОЙ
Свободное ныряние переживают сейчас свою вторую молодость. Почти полностью вытесненное из профессиональной сферы, оно завоевывает все большую популярность у спортсменов-подводников, у многочисленных любителей подводной стрельбы по рыбам. Появились даже ныряльщики-глубиноманы. В 1966-1973 годах выдающиеся ныряльщики мира Энцо Майорка, Жак Майоль и Роберт Крофт достигли без водолазного снаряжения предельных глубин - 60-76 метров. При этом они пользовались лишь маской, чтобы лучше видеть, чугунным грузом, который увлекал их на дно, и ластами, помогавшими быстро всплывать на поверхность. Ныряние занимало у них от двух до трех минут. Скорость погружения и всплытия при этом была примерно одинаковой и равнялась 1-1,2 метра в секунду.
Наверное; не требуется доказывать, что ныряние требует крепкого здоровья, физической тренированности, специальных навыков. Поговорим о физиологических возможностях ныряльщика.
При нырянии с задержкой дыхания производится большая физическая работа: напряжение кислорода в крови быстро падает, напряжение углекислого газа быстро растет. Охлаждающее действие воды еще больше усиливает интенсивность потребления кислорода, и в организме быстро развивается кислородная недостаточность. Кроме того, при нырянии резко увеличивается давление на организм. Таким образом, возможности ныряльщика зависят прежде всего от того, как долго он способен задерживать под водой дыхание без возникновения кислородного голодания головного мозга, от того, способен ли он безболезненно переносить повышение окружающего давления со скоростью 0,1-0,12 кгс/см 2/в секунду.
Длительность произвольной задержки дыхания у нетренированного человека невелика. У взрослых здоровых людей она в состоянии покоя после обычного вдоха составляет в среднем 54,5 секунды, а после обычного выдоха 40 секунд. Но тренировки и гипервентиляция значительно ее увеличивают.
Японские морские девы “ама” после гипервентиляции остаются под водой до 4 минут. Отдельные же ныряльщицы - ловцы губок - по данным японских исследователей Терука и Течнока находились под водой на глубине 20-30 метров до 8,5 минуты.
Еще больше увеличивает время задержки дыхания гипервентиляция кислородом. Исследования показали, что если гипервентиляция воздухом увеличивает время задержки дыхания в среднем в полтора раза, то гипервентиляция кислородом - в три раза. Шнейдером в 1930 году наблюдался случай, когда после предварительного усиленного дыхания кислородом задержка дыхания длилась 15 минут 13 секунд. По данным Одажлии (1965 год) здоровые молодые люди после дыхания кислородом могли задерживать его от 3,1 до 8,5 минуты. После 10-минутной гипервентиляции кислородом продолжительность задержки дыхания увеличивалась до 6-14 минут. Рэн считает, что после дыхания кислородом под абсолютным давлением равным 2 кгс/см 2человек может выдержать остановку дыхания в течение 30 минут при условии, если предшествовавшая гипервентиляция компенсирует накопление углекислого газа.
Но нырять, не зная своих возможностей, опасно. Можно ли заранее теоретическим путем определить, на сколько времени безопасно для вас задерживать дыхание? Можно. Но предварительно давайте в общих чертах познакомимся с таким жизненно важным для организма человека процессом, как дыхание.
Состав земной атмосферы постоянен и содержит кислорода 20,95, азота 78,08, углекислого газа 0,03 процента, гелия, аргона, неона, ксенона, криптона и водяных паров около 1 процента. Но атмосферный воздух не участвует непосредственно в газообмене организма. Венозная кровь вступает в газообмен с альвеолярным воздухом легких, состав которого существенно отличается от атмосферного. Атмосферный же воздух служит лишь для так называемого внешнего дыхания, т.е. для вентиляции альвеолярного воздуха.
Таблица 1. Состав альвеолярного воздуха.
Состав альвеолярного воздуха всегда постоянен и даже незначительное изменение в его компонентах приводит к резким сдвигам в организме, которые могут вызвать патологические состояния, например кислородное голодание при свободном нырянии. Нормальной же и естественной реакцией на изменение состава альвеолярного воздуха при нырянии с задержкой дыхания является возбуждение дыхательного центра. Возбуждение дыхательного центра происходит в первую очередь из-за определенного повышения в альвеолярном воздухе парциального давления углекислого газа. Возбуждающим образом действует и определенное понижение парциального давления кислорода. В связи с этим должно быть ясно, почему у различных людей, несмотря на значительную разницу в продолжительности задержки дыхания, газовый состав альвеолярного воздуха после задержки дыхания практически одинаков.
Таким образом, можно прийти к выводу, что длительность пребывания ныряльщика под водой зависит от максимальной емкости его легких, величины физической нагрузки и влияния внешней среды, но главное, от скорости изменения содержания в альвеолярном воздухе кислорода и углекислого газа. Обусловлена же эта скорость тренированностью организма на выносливость, т.е. его способностью экономно расходовать запасы кислорода.
Отсюда вытекает, что время пребывания под водой для ныряльщика ориентировочно можно определить по формуле:
t = К(МЕЛ/ПКМ)
где t - время пребывания под водой в минутах; К - коэффициент, определяющий количество кислорода, которое может быть использовано организмом из альвеолярного воздуха без возникновения кислородного голодания головного мозге; МЕЛ - максимальная емкость легких; ПКМ - потребление кислорода в литрах в минуту.
Сущность коэффициента К - разность между начальным процентным содержанием кислорода в альвеолярном воздухе и минимально допустимым процентом его, при котором еще не возникают явления кислородного голодания головного мозга. Этот коэффициент будет иметь различную величину в зависимости от интенсивности гипервентиляции, предварительного дыхания кислородом и индивидуальной чувствительности к понижению процентного содержания кислорода в альвеолярном воздухе.
Наши исследования, проводимые с физически здоровыми мужчинами различного возраста, показали, что предобморочное состояние возникало у хорошо тренированных людей при снижении процентного содержания кислорода во вдыхаемом воздухе до 3,2-4,9 процента, у мало тренированных - до 5 - 7 процентов и у плохо тренированных до 7,1-10 процентов.
В альвеолярном воздухе кислорода содержится 14 процентов, и поскольку предобморочное состояние у хорошо тренированных людей возникает в среднем при снижении его содержания до 4 процентов, то для физически развитых мужчин, ныряющих без предварительной гипервентиляции, коэффициент К будет равен:
К = (14—4)/100 = 10/100 = 0.1
В случае гипервентиляции, когда альвеолярный воздух содержит до 17 процентов кислорода, коэффициент К для них будет:
К = (17—4)/100 = 0.13
Для плохо тренированных людей, у которых явление кислородного голодания развивается при 7 процентах кислорода во вдыхаемом воздухе, коэффициент К равен 0,07 ((14-7)/100 = 0.07)
Потребление кислорода в минуту (ПКМ) зависит от температуры воды, интенсивности работы и от физической тренированности организма на выносливость. Как показали расчеты, для рекордсменов-ныряльщиков Жака Майоля и Роберта Крофта, которые производят гипервентиляцию легких, ПКМ ориентировочно составляет в состоянии покоя 116,1-325 см 3, а при нырянии - 216,6; 290,4; 335,6; 464,4 см 3(см. таблицу 2).
Для менее тренированных людей, и не имеющих к тому же достаточных навыков в нырянии, величина потребления кислорода в минуту при прочих равных условиях будет, безусловно, большей, а, следовательно, время задержки дыхания будет соответственно меньше.
Если вы собираетесь заняться подводной фотоохотой или спортивной подводной стрельбой, то, зная максимальную емкость своих легких, тренированность и потребление кислорода, которое при плавании под водой составит в среднем 1 литр в минуту, сможете легко рассчитать время безопасного для себя пребывания под водой. Так, для человека, у которого МЕЛ составляет 5 литров, тренированность недостаточна и К, не превышает 0,07, время безопасного пребывания под водой после минутной гипервентиляции легких составит 21 секунду (T = 0.07(5/1) = 35/100 минут или 21 секунда).
Повышение наружного давления при нырянии в глубину сопровождается соответствующим уменьшением объема воздуха в легких. Сжатие воздуха в легких имеет свои пределы, так как естественная подвижность диафрагмы и грудной клетки имеют определенные ограничения.
До последнего времени считалось, что безопасным минимальным объемом воздуха в легких на глубине может быть остаточный воздух, т.е. воздух, остающийся в легких после максимального выдоха. Предполагалось, что дальнейшее повышение окружающего давления не будет уравновешиваться противодавлением изнутри и грудная клетка должна будет взять эту дополнительную нагрузку на себя, что приведет к ее разрушению. Отсюда вытекало, что безопасно допустимая глубина ныряния, исходя из максимальной емкости легких и величины остаточного воздуха, может быть рассчитана по формуле:
H = (МЕЛ*10)/ОВ — 10
где Н – безопасно допустимая глубина в метрах; ОВ – остаточный воздух; МЕЛ – максимальная емкость легких.
Если максимальная емкость легких будет 5 литров, а остаточный воздух принять за один литр, то, подставив цифры в формулу, найдем, что безопасно допустимая глубина ныряния составляет 40 метров. Эта формула позволяет также пересчитать, до какой степени уменьшился объем воздуха в легких на достигнутой ныряльщиком глубине.
Соответствующие расчеты *показывают, что при нырянии на глубину 60,35 метра у Жака Майоля воздух в легких сжался до 746 кубических сантиметров, что на 304 кубических сантиметра меньше, чем объем остаточного воздуха, имевшегося у него на поверхности, а при нырянии на глубину 70,4 метра до 653 кубических сантиметров, что на 397 кубических сантиметров меньше величины остаточного воздуха, имевшегося на поверхности, и т. д.
Таблица 2. Изменение максимальной емкости легких (МЕЛ) у рекордсменов при нырянии на различную глубину.
Достижения Жака Майоля и Роберта Крофта опровергают распространенное мнение о том, что воздух легких не может сжиматься до объема меньшего, чем имеет остаточный воздух, без опасных последствий для организма. Их достижения дают основание считать, что выравнивание давления в грудной полости с окружающим идет не только за счет сжатия воздуха в легких, но в большей степени обеспечивается соответствующими физиологическими компенсаторными реакциями (ФКР), которые во многом зависят от особенностей физического развития и тренированности ныряльщика. Но в этих условиях безопасность гарантируется лишь в том случае, если объем воздуха, находящегося в легких, на глубине будет больше или равен величине остаточного воздуха за вычетом объема легких, который заполняется кровью и лимфой за счет различных физиологических компенсаторных реакций организма (V фкр).
МЕЛ r? ОВ — V фкр
Основными физиологическими компенсаторными реакциями, обеспечивающими безболезненное выравнивание давления воздуха в легких с окружающим давлением на глубине, могут быть:
- хорошая подвижность и эластичность грудной клетки;
- хорошая подвижность диафрагмы;
- развитая мускулатура грудной клетки и брюшного пресса;
- хорошая эластичность легочной ткани (отсутствие обызвествленных очагов, силикоза, спаек, каверн и т. д.);
- отличное функциональное состояние сердечно-сосудистой и лимфатической систем, позволяющее переносить без вреда перенаполнение кровью и лимфой сосудов, расположенных в грудной клетке.
Резервные возможности организма очень индивидуальны, и поэтому трудно четко определить, насколько может быть уменьшен объем остаточного воздуха легких без кровоизлияний, отека и особой формы баротравмы легких от разрежения у каждого из рекордсменов, и каким будет для каждого из них последний рубеж по глубине. Но одно ясно, что они подошли вплотную к опасной зоне, в которой увеличение глубины даже на один метр при условии полного расходования резервов физиологических компенсаторных реакций может быть роковым. Дальнейшее увеличение глубины погружения может повлечь за собой не только опасное перенаполнение кровью сосудов органов грудной клетки, кровоизлияние и отек легких, но и мельчайшие разрывы самой ткани легких. Это состояние, которое может возникнуть при уменьшении давления в легких на 80-100 мм рт.ст. относительно окружающего, будет последним грозным предостережением ныряльщику. Опасность возникновения баротравмы легких от разрежения еще больше возрастает, если ныряльщик под водой сделает непроизвольный вдох из-под маски. При попытке погрузиться на большую глубину, когда давление воды уже не будет полностью уравновешиваться противодавлением воздуха внутри легких и мышцами грудной клетки и брюшного пресса, произойдет обжим грудной клетки и ее разрушение.
Наверное; не требуется доказывать, что ныряние требует крепкого здоровья, физической тренированности, специальных навыков. Поговорим о физиологических возможностях ныряльщика.
При нырянии с задержкой дыхания производится большая физическая работа: напряжение кислорода в крови быстро падает, напряжение углекислого газа быстро растет. Охлаждающее действие воды еще больше усиливает интенсивность потребления кислорода, и в организме быстро развивается кислородная недостаточность. Кроме того, при нырянии резко увеличивается давление на организм. Таким образом, возможности ныряльщика зависят прежде всего от того, как долго он способен задерживать под водой дыхание без возникновения кислородного голодания головного мозга, от того, способен ли он безболезненно переносить повышение окружающего давления со скоростью 0,1-0,12 кгс/см 2/в секунду.
Длительность произвольной задержки дыхания у нетренированного человека невелика. У взрослых здоровых людей она в состоянии покоя после обычного вдоха составляет в среднем 54,5 секунды, а после обычного выдоха 40 секунд. Но тренировки и гипервентиляция значительно ее увеличивают.
Японские морские девы “ама” после гипервентиляции остаются под водой до 4 минут. Отдельные же ныряльщицы - ловцы губок - по данным японских исследователей Терука и Течнока находились под водой на глубине 20-30 метров до 8,5 минуты.
Еще больше увеличивает время задержки дыхания гипервентиляция кислородом. Исследования показали, что если гипервентиляция воздухом увеличивает время задержки дыхания в среднем в полтора раза, то гипервентиляция кислородом - в три раза. Шнейдером в 1930 году наблюдался случай, когда после предварительного усиленного дыхания кислородом задержка дыхания длилась 15 минут 13 секунд. По данным Одажлии (1965 год) здоровые молодые люди после дыхания кислородом могли задерживать его от 3,1 до 8,5 минуты. После 10-минутной гипервентиляции кислородом продолжительность задержки дыхания увеличивалась до 6-14 минут. Рэн считает, что после дыхания кислородом под абсолютным давлением равным 2 кгс/см 2человек может выдержать остановку дыхания в течение 30 минут при условии, если предшествовавшая гипервентиляция компенсирует накопление углекислого газа.
Но нырять, не зная своих возможностей, опасно. Можно ли заранее теоретическим путем определить, на сколько времени безопасно для вас задерживать дыхание? Можно. Но предварительно давайте в общих чертах познакомимся с таким жизненно важным для организма человека процессом, как дыхание.
Состав земной атмосферы постоянен и содержит кислорода 20,95, азота 78,08, углекислого газа 0,03 процента, гелия, аргона, неона, ксенона, криптона и водяных паров около 1 процента. Но атмосферный воздух не участвует непосредственно в газообмене организма. Венозная кровь вступает в газообмен с альвеолярным воздухом легких, состав которого существенно отличается от атмосферного. Атмосферный же воздух служит лишь для так называемого внешнего дыхания, т.е. для вентиляции альвеолярного воздуха.
Таблица 1. Состав альвеолярного воздуха.
| Наименование газов | Содержание в % | Парциальное давление в мм рт.ст. |
| Кислород | 13,0-14,4 | 100-110 |
| Углекислый газ | 4,9-5,9 | 37-45 |
| Азот | 73,5-76,0 | 558-576 |
| Водяные пары | 6,2 | 47 |
Состав альвеолярного воздуха всегда постоянен и даже незначительное изменение в его компонентах приводит к резким сдвигам в организме, которые могут вызвать патологические состояния, например кислородное голодание при свободном нырянии. Нормальной же и естественной реакцией на изменение состава альвеолярного воздуха при нырянии с задержкой дыхания является возбуждение дыхательного центра. Возбуждение дыхательного центра происходит в первую очередь из-за определенного повышения в альвеолярном воздухе парциального давления углекислого газа. Возбуждающим образом действует и определенное понижение парциального давления кислорода. В связи с этим должно быть ясно, почему у различных людей, несмотря на значительную разницу в продолжительности задержки дыхания, газовый состав альвеолярного воздуха после задержки дыхания практически одинаков.
Таким образом, можно прийти к выводу, что длительность пребывания ныряльщика под водой зависит от максимальной емкости его легких, величины физической нагрузки и влияния внешней среды, но главное, от скорости изменения содержания в альвеолярном воздухе кислорода и углекислого газа. Обусловлена же эта скорость тренированностью организма на выносливость, т.е. его способностью экономно расходовать запасы кислорода.
Отсюда вытекает, что время пребывания под водой для ныряльщика ориентировочно можно определить по формуле:
t = К(МЕЛ/ПКМ)
где t - время пребывания под водой в минутах; К - коэффициент, определяющий количество кислорода, которое может быть использовано организмом из альвеолярного воздуха без возникновения кислородного голодания головного мозге; МЕЛ - максимальная емкость легких; ПКМ - потребление кислорода в литрах в минуту.
Сущность коэффициента К - разность между начальным процентным содержанием кислорода в альвеолярном воздухе и минимально допустимым процентом его, при котором еще не возникают явления кислородного голодания головного мозга. Этот коэффициент будет иметь различную величину в зависимости от интенсивности гипервентиляции, предварительного дыхания кислородом и индивидуальной чувствительности к понижению процентного содержания кислорода в альвеолярном воздухе.
Наши исследования, проводимые с физически здоровыми мужчинами различного возраста, показали, что предобморочное состояние возникало у хорошо тренированных людей при снижении процентного содержания кислорода во вдыхаемом воздухе до 3,2-4,9 процента, у мало тренированных - до 5 - 7 процентов и у плохо тренированных до 7,1-10 процентов.
В альвеолярном воздухе кислорода содержится 14 процентов, и поскольку предобморочное состояние у хорошо тренированных людей возникает в среднем при снижении его содержания до 4 процентов, то для физически развитых мужчин, ныряющих без предварительной гипервентиляции, коэффициент К будет равен:
К = (14—4)/100 = 10/100 = 0.1
В случае гипервентиляции, когда альвеолярный воздух содержит до 17 процентов кислорода, коэффициент К для них будет:
К = (17—4)/100 = 0.13
Для плохо тренированных людей, у которых явление кислородного голодания развивается при 7 процентах кислорода во вдыхаемом воздухе, коэффициент К равен 0,07 ((14-7)/100 = 0.07)
Потребление кислорода в минуту (ПКМ) зависит от температуры воды, интенсивности работы и от физической тренированности организма на выносливость. Как показали расчеты, для рекордсменов-ныряльщиков Жака Майоля и Роберта Крофта, которые производят гипервентиляцию легких, ПКМ ориентировочно составляет в состоянии покоя 116,1-325 см 3, а при нырянии - 216,6; 290,4; 335,6; 464,4 см 3(см. таблицу 2).
Для менее тренированных людей, и не имеющих к тому же достаточных навыков в нырянии, величина потребления кислорода в минуту при прочих равных условиях будет, безусловно, большей, а, следовательно, время задержки дыхания будет соответственно меньше.
Если вы собираетесь заняться подводной фотоохотой или спортивной подводной стрельбой, то, зная максимальную емкость своих легких, тренированность и потребление кислорода, которое при плавании под водой составит в среднем 1 литр в минуту, сможете легко рассчитать время безопасного для себя пребывания под водой. Так, для человека, у которого МЕЛ составляет 5 литров, тренированность недостаточна и К, не превышает 0,07, время безопасного пребывания под водой после минутной гипервентиляции легких составит 21 секунду (T = 0.07(5/1) = 35/100 минут или 21 секунда).
Повышение наружного давления при нырянии в глубину сопровождается соответствующим уменьшением объема воздуха в легких. Сжатие воздуха в легких имеет свои пределы, так как естественная подвижность диафрагмы и грудной клетки имеют определенные ограничения.
До последнего времени считалось, что безопасным минимальным объемом воздуха в легких на глубине может быть остаточный воздух, т.е. воздух, остающийся в легких после максимального выдоха. Предполагалось, что дальнейшее повышение окружающего давления не будет уравновешиваться противодавлением изнутри и грудная клетка должна будет взять эту дополнительную нагрузку на себя, что приведет к ее разрушению. Отсюда вытекало, что безопасно допустимая глубина ныряния, исходя из максимальной емкости легких и величины остаточного воздуха, может быть рассчитана по формуле:
H = (МЕЛ*10)/ОВ — 10
где Н – безопасно допустимая глубина в метрах; ОВ – остаточный воздух; МЕЛ – максимальная емкость легких.
Если максимальная емкость легких будет 5 литров, а остаточный воздух принять за один литр, то, подставив цифры в формулу, найдем, что безопасно допустимая глубина ныряния составляет 40 метров. Эта формула позволяет также пересчитать, до какой степени уменьшился объем воздуха в легких на достигнутой ныряльщиком глубине.
Соответствующие расчеты *показывают, что при нырянии на глубину 60,35 метра у Жака Майоля воздух в легких сжался до 746 кубических сантиметров, что на 304 кубических сантиметра меньше, чем объем остаточного воздуха, имевшегося у него на поверхности, а при нырянии на глубину 70,4 метра до 653 кубических сантиметров, что на 397 кубических сантиметров меньше величины остаточного воздуха, имевшегося на поверхности, и т. д.
Таблица 2. Изменение максимальной емкости легких (МЕЛ) у рекордсменов при нырянии на различную глубину.
| Глубина | Ж-Майоль ОВ-1050 МЕЛ-5250 | Р. Крофт ОВ-1500 МЕЛ-7500 | Р. Крофт *ОВ-8500 МЕЛ-8500 | Примечание |
| Объем воздуха легких на глубине, см 3 | ||||
| 0 | 5250 | 7500 | 8500 | Безопасная зона ныряния |
| 10 | 2625 | 3750 | 4250 | Ж. Майоля и Р. Крофта |
| 20 | 1750 | 2500 | 2833 | |
| 30 | 1312,5 | 1875 | 2125 | |
| 40 | 1050 | 1500 | 1700 | |
| 50 | 875 | 1250 | 1416 Допустимая зона ныряния | |
| 60 | 750 | 1071 | 1500 | Ж. Майоля и Р. Крофта |
| 60,35 | 746 | — | — | Рекорд Ж. Майоля, 1966 г. |
| 64,7 | — | 1004 | 1138 | Рекорд Р. Крофта, 1967 г. |
| 70 | 656 | 937,5 | 1062 | |
| 70,4 | 653 | — | — | Рекорд Ж. Майоля, 1968 г. |
| 73 | — | — | 1024 | Рекорд Р. Крофта, 1968 г. |
| 76 | 610,4 | — | — | Рекорд Ж. Майоля, 1971 г. |
| 80 | 583 | 833 | 944,4 | Опасная зона ныряния |
| 90 | 525 | 750 | 850 | для Ж. Майоля и Р. Крофта |
Достижения Жака Майоля и Роберта Крофта опровергают распространенное мнение о том, что воздух легких не может сжиматься до объема меньшего, чем имеет остаточный воздух, без опасных последствий для организма. Их достижения дают основание считать, что выравнивание давления в грудной полости с окружающим идет не только за счет сжатия воздуха в легких, но в большей степени обеспечивается соответствующими физиологическими компенсаторными реакциями (ФКР), которые во многом зависят от особенностей физического развития и тренированности ныряльщика. Но в этих условиях безопасность гарантируется лишь в том случае, если объем воздуха, находящегося в легких, на глубине будет больше или равен величине остаточного воздуха за вычетом объема легких, который заполняется кровью и лимфой за счет различных физиологических компенсаторных реакций организма (V фкр).
МЕЛ r? ОВ — V фкр
Основными физиологическими компенсаторными реакциями, обеспечивающими безболезненное выравнивание давления воздуха в легких с окружающим давлением на глубине, могут быть:
- хорошая подвижность и эластичность грудной клетки;
- хорошая подвижность диафрагмы;
- развитая мускулатура грудной клетки и брюшного пресса;
- хорошая эластичность легочной ткани (отсутствие обызвествленных очагов, силикоза, спаек, каверн и т. д.);
- отличное функциональное состояние сердечно-сосудистой и лимфатической систем, позволяющее переносить без вреда перенаполнение кровью и лимфой сосудов, расположенных в грудной клетке.
Резервные возможности организма очень индивидуальны, и поэтому трудно четко определить, насколько может быть уменьшен объем остаточного воздуха легких без кровоизлияний, отека и особой формы баротравмы легких от разрежения у каждого из рекордсменов, и каким будет для каждого из них последний рубеж по глубине. Но одно ясно, что они подошли вплотную к опасной зоне, в которой увеличение глубины даже на один метр при условии полного расходования резервов физиологических компенсаторных реакций может быть роковым. Дальнейшее увеличение глубины погружения может повлечь за собой не только опасное перенаполнение кровью сосудов органов грудной клетки, кровоизлияние и отек легких, но и мельчайшие разрывы самой ткани легких. Это состояние, которое может возникнуть при уменьшении давления в легких на 80-100 мм рт.ст. относительно окружающего, будет последним грозным предостережением ныряльщику. Опасность возникновения баротравмы легких от разрежения еще больше возрастает, если ныряльщик под водой сделает непроизвольный вдох из-под маски. При попытке погрузиться на большую глубину, когда давление воды уже не будет полностью уравновешиваться противодавлением воздуха внутри легких и мышцами грудной клетки и брюшного пресса, произойдет обжим грудной клетки и ее разрушение.
Глава 5. О “МОРСКИХ РАЗБОЙНИКАХ”, КОТОРЫЕ ПРЕСЛЕДУЮТ ТОЛЬКО СПОРТСМЕНОВ-ПОДВОДНИКОВ
Подводный спорт стал бурно развиваться в нашей стране с 1957 года, особенно после появления снаряжения отечественного производства. В настоящее время у нас насчитывается более трехсот тысяч аквалангистов, десятки тысяч разрядников, более четырехсот мастеров и кандидатов в мастера спорта. Советские спортсмены-подводники завоевали звание сильнейших в Европе, им принадлежит подавляющее большинство мировых рекордов в подводном спорте. И в то же время среди наших спортсменов-подводников очень редки несчастные случаи и специфические заболевания.
С другой стороны известно, что в связи с развитием подводного спорта в стране отмечается некоторое увеличение несчастных случаев на воде. Происходят они в основном за счет неорганизованных любителей подводного плавания, пренебрегающих той истиной, что подводный спорт, как и все технические виды спорта, требует определенных знаний, строгого соблюдения правил спуска под воду и личной дисциплинированности.
Пожалуй, здесь будет уместным напомнить восточную сказку “Али-Баба и сорок разбойников”. Очень много в ней поучительного для любителей подводных погружений. Возможно, у кого-то появится мысль, что нет, мол, в этой сказке ничего общего с подводным плаванием, даже моря нет. Но, вспомните! Перед тем, как войти в недра горы, Али-Баба, подобно новичку-ныряльщику, не только набирается храбрости, но и вдыхает побольше воздуха. А как только он переступает порог сезама, дверь, как и вода за ныряльщиком, захлопывается сама.
Али-Бабе стало в пещере страшно - а вдруг дверь больше не откроется? Но он был осмотрителен, помнил, что надо делать, чтобы выйти наверх невредимым. Иначе вел себя жадный Касим: лишившись здравого смысла от увиденных сокровищ, он так и не мог выбраться из пещеры; разбойники отрубили ему голову. Осмотрительный же Али-Баба, строго выполнявший все правила, часто и безнаказанно посещал сезам, привозил сокровища, которых было так много, что он мог прокормить всех приходящих к нему в дом. Сезам был богат, как океан.
Между посещением сказочного сезама и подводным плаванием очень много общего. Есть под водой, как и в сказке, свои “сорок разбойников”, которые, если вы не будете осторожны, могут лишить вас не только здоровья, но и жизни. Такими “разбойниками” для человека в подводном мире являются различные специфические водолазные заболевания. Одни из них, вроде баротравмы уха, могут сразу при входе в воду встретить вас звонкой “оплеухой”; другие выжидают свое время и при первой же оплошности неожиданно, как кислородное голодание, наносят удар из-за угла. Азотный наркоз старается одурманить, а холодовый шок - оглушить. У выхода из подводного царства стоят самые жестокие “разбойники” - баротравма легких и декомпрессионная болезнь. Стоит лишь допустить ошибку, и они нападут, принося тяжелейшие страдания.
Таким образом, если вы хотите безнаказанно посещать подводный сезам, вам следует изучить все приметы и повадки подводных “разбойников”. Это необходимо не только для того, чтобы избежать встречи с ними, но и чтобы одолеть их, если уж встреча окажется неизбежной.
Новички обычно считают, что опасность может возникнуть только при спусках на глубину с аквалангом, а ныряние, да еще на небольшую глубину, безопасно, доступно для всех. К сожалению, это не так: и при таком нырянии иногда могут возникнуть специфические водолазные заболевания, которые при плавании на поверхности воды никогда не отмечаются.
Ныряние имеет пять периодов, и в каждом из них могут возникнуть те или иные патологические состояния (см. таблицу 3). Деление этих патологических состояний по периодам весьма условно, так как отдельные заболевания, например кислородное голодание головного мозга, может возникнуть при определенных условиях почти во всех периодах ныряния - или как самостоятельное заболевание, или как осложнение других патологических состояний.
К специфическим заболеваниям, наблюдаемым при нырянии и перечисленным в таблице 3, следует добавить еще ряд заболеваний, которые могут возникнуть у спортсменов-подводников при спусках с дыхательными аппаратами. К ним относятся: отравление выхлопными газами при наличии их в воздухе баллонов при спусках с аквалангами, кислородное отравление при спусках с дыхательными аппаратами регенеративного типа, азотный и гелиевый наркоз при спусках на большие глубины в вентилируемом и инжекторно-регенеративном снаряжении, декомпрессионная болезнь, баротравма легких, переохлаждение и гипогликемическая кома в результате истощения сил и длительного охлаждения.
Кроме того, при определенных условиях, чаще всего связанных с неисправностью снаряжения, могут наблюдаться общий обжим, асфиксия, ожоги и отравления щелочами при использовании регенеративного снаряжения, перегревание при нахождении в гидрокостюме на солнце или при работе в нем в очень теплой воде, а также различные травмы в результате собственной неосторожности и, разумеется, ожоги медуз, нападение морских животных и ядовитые укусы рыб.
С другой стороны известно, что в связи с развитием подводного спорта в стране отмечается некоторое увеличение несчастных случаев на воде. Происходят они в основном за счет неорганизованных любителей подводного плавания, пренебрегающих той истиной, что подводный спорт, как и все технические виды спорта, требует определенных знаний, строгого соблюдения правил спуска под воду и личной дисциплинированности.
Пожалуй, здесь будет уместным напомнить восточную сказку “Али-Баба и сорок разбойников”. Очень много в ней поучительного для любителей подводных погружений. Возможно, у кого-то появится мысль, что нет, мол, в этой сказке ничего общего с подводным плаванием, даже моря нет. Но, вспомните! Перед тем, как войти в недра горы, Али-Баба, подобно новичку-ныряльщику, не только набирается храбрости, но и вдыхает побольше воздуха. А как только он переступает порог сезама, дверь, как и вода за ныряльщиком, захлопывается сама.
Али-Бабе стало в пещере страшно - а вдруг дверь больше не откроется? Но он был осмотрителен, помнил, что надо делать, чтобы выйти наверх невредимым. Иначе вел себя жадный Касим: лишившись здравого смысла от увиденных сокровищ, он так и не мог выбраться из пещеры; разбойники отрубили ему голову. Осмотрительный же Али-Баба, строго выполнявший все правила, часто и безнаказанно посещал сезам, привозил сокровища, которых было так много, что он мог прокормить всех приходящих к нему в дом. Сезам был богат, как океан.
Между посещением сказочного сезама и подводным плаванием очень много общего. Есть под водой, как и в сказке, свои “сорок разбойников”, которые, если вы не будете осторожны, могут лишить вас не только здоровья, но и жизни. Такими “разбойниками” для человека в подводном мире являются различные специфические водолазные заболевания. Одни из них, вроде баротравмы уха, могут сразу при входе в воду встретить вас звонкой “оплеухой”; другие выжидают свое время и при первой же оплошности неожиданно, как кислородное голодание, наносят удар из-за угла. Азотный наркоз старается одурманить, а холодовый шок - оглушить. У выхода из подводного царства стоят самые жестокие “разбойники” - баротравма легких и декомпрессионная болезнь. Стоит лишь допустить ошибку, и они нападут, принося тяжелейшие страдания.
Таким образом, если вы хотите безнаказанно посещать подводный сезам, вам следует изучить все приметы и повадки подводных “разбойников”. Это необходимо не только для того, чтобы избежать встречи с ними, но и чтобы одолеть их, если уж встреча окажется неизбежной.
Новички обычно считают, что опасность может возникнуть только при спусках на глубину с аквалангом, а ныряние, да еще на небольшую глубину, безопасно, доступно для всех. К сожалению, это не так: и при таком нырянии иногда могут возникнуть специфические водолазные заболевания, которые при плавании на поверхности воды никогда не отмечаются.
Ныряние имеет пять периодов, и в каждом из них могут возникнуть те или иные патологические состояния (см. таблицу 3). Деление этих патологических состояний по периодам весьма условно, так как отдельные заболевания, например кислородное голодание головного мозга, может возникнуть при определенных условиях почти во всех периодах ныряния - или как самостоятельное заболевание, или как осложнение других патологических состояний.
К специфическим заболеваниям, наблюдаемым при нырянии и перечисленным в таблице 3, следует добавить еще ряд заболеваний, которые могут возникнуть у спортсменов-подводников при спусках с дыхательными аппаратами. К ним относятся: отравление выхлопными газами при наличии их в воздухе баллонов при спусках с аквалангами, кислородное отравление при спусках с дыхательными аппаратами регенеративного типа, азотный и гелиевый наркоз при спусках на большие глубины в вентилируемом и инжекторно-регенеративном снаряжении, декомпрессионная болезнь, баротравма легких, переохлаждение и гипогликемическая кома в результате истощения сил и длительного охлаждения.
Кроме того, при определенных условиях, чаще всего связанных с неисправностью снаряжения, могут наблюдаться общий обжим, асфиксия, ожоги и отравления щелочами при использовании регенеративного снаряжения, перегревание при нахождении в гидрокостюме на солнце или при работе в нем в очень теплой воде, а также различные травмы в результате собственной неосторожности и, разумеется, ожоги медуз, нападение морских животных и ядовитые укусы рыб.