Текст книги "Внимание глубина"

Автор книги: Виктор Тюрин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 9 страниц)

Глава 3. ГДЕ ЛЕГЧЕ ЗАБЛУДИТЬСЯ: В ЛЕСУ ИЛИ ПОД ВОДОЙ?

Человек, находящийся на земле, поддерживает равновесие тела и ориентируется в окружающем пространстве с помощью вестибулярного аппарата, зрения, мышечно-суставного чувства и ощущений, возникающих во внутренних органах и коже при изменении положения тела. Он все время чувствует действие силы тяжести, все время находится в физическом соприкосновении с поверхностью земли или различными предметами так, что сразу же ощущает малейшее изменение положения тела.

Совсем по-другому чувствует себя человек в воде.

В воде он весит не более 2-3 килограммов. При этом удельный вес его тела на вдохе будет меньше удельного веса воды (0,976), а на выдохе немного больше удельного веса воды (1,013-1,057). Вес человека в воде в комплекте № 1 за счет воздуха, содержащегося в маске и дыхательной трубке, близок к нулю, так что значение силы тяжести утрачивается. Под водой падает скорость движений, изменяется их размах и резкость. Там, например, легко перевернуться через голову, зато невозможно сделать движение резко.

Особенно важную роль при ориентировании под водой играет тот факт, что подводный пловец лишен привычной опоры, не соприкасается с землей и часто ее вообще не видит. С погружением на глубину толща воды со всех сторон кажется равномерно синей и даже может быть светлее со стороны песчаного дна, за счет отражения от него лучей. К тому же при движении под водой большая плотность водной среды и плохая видимость создают впечатление огромной скорости. Жак-Ив Кусто сравнивал плавание с буксировщиком, который развивал скорость три мили в час, с ездой на автомашине со скоростью 70 миль в час в тумане и без ветрового стекла.

При плавании человека в мутной воде, ночью или при голубой пелене из всех ориентирующих его органов чувств остается один вестибулярный аппарат, на отолиты которого по-прежнему действует сила земного притяжения. В связи с этим спортсмену-подводнику необходимо иметь представление о его строении.

Вестибулярный аппарат находится во внутреннем ухе. Внутреннее ухо по-другому называют лабиринтом, так как оно представляет собой пещеру в височной кости с запутанными ходами. Часть этих ходов соединяется друг с другом, а часть заканчивается тупиками. Костная часть лабиринта заполнена жидкостью – перилимфой, в которой плавает кожистый лабиринт, повторяющий по форме костный. Кожистый лабиринт, в свою очередь, заполнен жидкостью – эндолимфой, В лабиринте различают следующие части: три полукружных канала, преддверие и улитку. Две первые части лабиринта образуют вестибулярный аппарат.

В преддверии костного лабиринта лежат два кожистых мешочка. Заложенные в них окончания вестибулярного нерва представляют собой как бы нежнейший войлок, плавающий в эндолимфе. На этом войлоке расположены мельчайшие кристаллы извести, так называемые отолиты. От преддверия начинаются три полукружных канала, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях. В расширенной части каждого канала, у входа в его преддверие, заложены нервные окончания, имеющие вид кисточек.

Вестибулярный аппарат улавливает линейные и угловые ускорения. Линейные ускорения улавливает отолитовый аппарат, а угловые – полукружные каналы. Эти раздражения передаются в мозг, сигнализируя об изменении направления.

Когда мы поворачиваем голову, то в том полукружном канале, который лежит в плоскости вращения, эндолимфа в силу инерции будет вначале несколько отставать от движения стенок кожистого лабиринта, изменяя тем самым давление в различных частях вестибулярного аппарата. Этот сдвиг эндолимфы относительно волосков нервных окончаний, находящихся в расширении полукружного канала, вызывает раздражение их, которое, доходя до мозга, создает ощущение начала вращения.

Ощущения, вызываемые в нашем сознании раздражением вестибулярного аппарата, не всегда соответствуют реальной обстановке. Так, например, человек, идущий с завязанными глазами, будет постепенно заворачивать в сторону. Если человеку с завязанными глазами позволить управлять автомобилем, то во всех случаях со временем движение автомобиля переходит в спираль. Это явление объясняется иллюзией противовращения, которая наблюдается при любом “слепом” действии, если у человека нет достаточной тренировки в таких упражнениях. В основе этого явления лежит чисто физиологический механизм. Мы уже разобрали, как доводится до сознания начало движения. Посмотрим, что произойдет при “слепом” действии дальше.

При установившемся равномерном движении головы эндолимфа и волоски нервных окончаний полукружных каналов будут двигаться вместе, не давая никаких ощущений движения. В момент же остановки вращения лимфа по инерции будет еще некоторое время двигаться, отклоняя волоски по ходу прекратившегося уже движения. Это новое отклонение волосков нервных окончаний вызовет раздражение вестибулярного нерва, которое передается коре головного мозга и будет осознано, как начавшееся новое движение, но в обратную сторону.

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

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/см² человек 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 см³ , а при нырянии – 216,6; 290,4; 335,6; 464,4 см³ (см. таблицу 2

[Закрыть]).

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*

[Закрыть] 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* [Закрыть]ОВ-8500 МЕЛ-8500	Примечание
	Объем воздуха легких на глубине, см3
	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.