Почему не могу дышать под водой. Смерть под водой: почему утопленники теряют разум

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.

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.

Наверняка, каждый из вас пытался задерживать дыхание. Кто-то продержался несколько секунд, самые же смелые не дышали до появления головокружения. Однако результаты все равно не превышали 1 минуты. Как тогда с виду обычный человек умудрился продержаться под водой без дыхания более 20 минут и попал в Книгу мировых рекордов Гиннеса?

Известно, что обычный человек может задерживать дыхание до 1 минуты. Максимальная задержка дыхания под водой у ловцов жемчуга и спортсменов достигает 6 минут . Далее наступает кислородное голодание мозга, конвульсии и смерть.

35-летний фридайвер из Германии Том Ситас вышел «сухим из воды», задержав дыхание на целых 22 мин 22 сек! Этим самым он побил ранее установленные рекорды иллюзиониста Дэвида Блейна , ныряльщика из Италии Джанлука Генони и свой собственный рекорд в 17 мин 28 сек.

Как же удается задержать дыхание на такое длительное время? Понятно, что максимальная задержка дыхания под водой совершенно невозможна без тренировки предварительной подготовки. Во-первых, согласно правилам установления рекорда, участник перед погружением может дышать 30 мин чистым кислородом. Во-вторых, сам Ситас признался, что за 5 часов до установления рекорда не ел и по специальным методикам замедлял метаболизм в своем организме. В-третьих, участники находятся под водой в спокойном, неподвижном состоянии, что значительно снижает потребность в кислороде. И еще. Все фридайверы владеют методикой полувдохов-полувыдохов. Если бы у рекордсменов был зажим на носу и заткнут рот, вряд ли бы они смогли так долго продержаться без дыхания.

Несмотря на это, рекорд Тома Ситаса сам по себе является подтверждением неограниченных возможностей человеческого организма. К примеру, и способны задерживать дыхание на 20 мин, тюлени и другие ластоногие — до 70 мин, а киты — на 1,5 часа. Так что человек, как существо сухопутное, способный задерживать дыхание, словно житель водной стихии, заслуживает уважения и славы.

Видео

P.S. Обычным, неподготовленным людям не рекомендуется пытаться устанавливать рекорды подобного рода . Такие попытки могут в рекордные сроки отправить вас в мир иной.

Преодолеть натяжение

Переродиться не выйдет

Разум — слабое звено

Установлено, что человек может обходиться без пищи около 50—70 суток, без воды — примерно 10 дней, а вот без дыхания — всего несколько минут. Действительно, вся жизнь каждого из нас измеряется отрезком времени между первым вдохом и последним выдохом. Дыхание отождествляется с самой жизнью.

Рекорды

Длительность задержки дыхания (апноэ) у взрослого здорового человека в нормальных условиях составляет обычно 40—60 секунд. Однако, как показала практика, продолжительность апноэ очень индивидуальна и увеличивается в процессе тренировки.

О физиологических пределах длительности задержки дыхания дают представления рекорды нырялыциков-про-фессионалов и спортсменов. После гипервентиляции легких (частого и глубокого дыхания) атмосферным воздухом японские ныряльщицы (морские девы, ама) находятся под водой до 4 минут, а отдельные пребывают на глубине 20—30 м 3—5 минут. Отмечались случаи продолжительности апноэ до 6 минут, а в одном случае — 9 минут!

А вот официальные рекорды спортсменов. В 2001 году чех Мартин Степанек установил высшее мировое достижение по длительности пребывания под водой —8 минут 6 секунд. Жительница Канады Мэнди-Ре Кру-шанк в 2002 году сумела задержать дыхание на 6 минут 16 секунд и также стала обладательницей мирового рекорда.

В нашей стране соревнования на продолжительность нахождения под водой запрещены с 1934 года и рекорды не фиксируются. Однако, по данным агентства ПАРИ, неофициальный рекорд страны на сегодняшний день принадлежит Валерию Лавриненко из Донецка. Он равен 9 минутам и установлен в 1991 году. Неофициальный рекорд Санкт-Петербурга установил в 2001 году Александр Записецкий — 6 минут 18 секунд.

Предварительное дыхание чистым кислородом, как оказалось, может еще больше увеличить время задержки дыхания. Мировой рекорд пребывания под водой без технических средств на глубине 5,06 м равен 13 минутам 42,5 секунды. Его установил в марте 1959 года 32-летний Роберт Фостер, техник по электронике из Ричмонда (США, Калифорния), в бассейне мотеля «Бермуда Палме» в Сан-Рафаэле. До установления его Фостер 30 минут дышал кислородом.

Поражают воображение наблюдения американского физиолога Е. Шнейдера, который зарегистрировал в 1930 году у двух летчиков после предварительного дыхания кислородом еще более длительные задержки дыхания — 14 минут 2 секунды и 15 минут 13 секунд.

Новому рекордсмену мира по задержке дыхания в воде 35 лет. По национальности он - немец. Новый рекорд состоит из четырех «2». Том Ситас задержал дыхание на 22 минуты 22 секунды! Предыдущий рекорд, равный 20.21 минуте, принадлежал бразильцу Рикардо Бахье.

Уникумы

А теперь перейдем к феноменальным, пока не поддающимся объяснению случаям длительной произвольной задержки дыхания.

В 1990 году В. М. Забелин в возрасте 70 лет в НИИ физиологии Ленинградского государственного университета в присутствии группы исследователей задержал дыхание на 22 минуты. Следует заметить, что его рекордное время апноэ составляет 40 минут! Убедительного объяснения данному феномену специалисты пока не нашли.

В 1991 году, по сообщению печати, 70-летний индийский садху Равиндра Мишра шесть суток пребывал в состоянии медитации на дне озера, задержав дыхание. Йог проделал это в присутствии нескольких сотен наблюдателей и группы ученых. После завершения своего ошеломляющего деяния Равиндра Мишра всплыл на поверхность в добром здравии и уме.

Садху — термин, которым в индуизме и индийской культуре называют аскетов, святых и йогинов, более не стремящихся к осуществлению трёх целей жизни индуизма: камы (чувственных наслаждений), артхи (материального развития) и даже дхармы (долга). Садху полностью посвящает себя достижению мокши (освобождения) через посредство медитации и познания Бога. Садху часто носят одежды цвета охры, которые символизируют отречение.

— Это просто чудо, — сказал представителям прессы в Рева (Индия) очевидец события Сесхагири Бхатт, который в числе четырехсот человек провел на берегу озера более шести суток. — Наш мастер доказал, что является святым. У меня высшее образование, я биолог и знаю, что человек способен прожить без воздуха лишь несколько минут. Гуру сделал невозможное.

Сам Равиндра Мишра заявил репортерам, что сделал это с помощью и в честь индийской богини Кали:

— Она дала мне силу выдержки. Это только Ее заслуга.

Скептики, как и положено, сомневались и приводили доводы, что йог мог незаметно всплыть к поверхности, чтобы глотнуть свежего воздуха, или дышал через трубку. Однако все эти предположения категорически отверг ученый, психолог и врач из университета в Калькутте доктор Ракош Кафади, который вместе с двумя своими сотрудниками вел постоянное наблюдение за садху с помощью специального прибора.

Доктор Кафади сообщил, что Равиндра Мишра находился под водой 144 часа 16 минут 22 секунды. Все это время йог сидел на дне озера на глубине 19 м в позе лотоса, удерживаемый на грунте свинцовым бадластом.

По мнению исследователей, мастер с помощью йоги-ческих практик сократил до минимума в этот момент жизнедеятельность всех функций своего организма. Таким образом, от дефицита кислорода не был поврежден ни один орган, хотя спустя несколько суток энцефалограф зарегистрировал некоторые необычные изменения функции головного мозга.

— Это не является патологическим нарушением, — заметил доктор Кафади, — скорее это эффект глубокой медитации, который современная наука до настоящего времени не объяснила.

Как известно, некоторые индусские йоги позволяли закапывать себя живьем в землю на несколько дней и оставались живы. Между тем сквозь слой грунта к «живому мертвецу» все-таки проникает какое-то минимальное количество кислорода, которое может быть достаточным для организма, погруженного в своеобразную летаргию. Однако 19-метровый слой воды абсолютно не допускал кислород к человеку. Можно ли объяснить, каким образом Равиндра Мишра оставался живым?

Пока современная наука не может дать ответ на этот вопрос и ограничивается разнообразными гипотезами.

Известен случай, когда филиппинский рыбак из городка Ампари на острове Лусон Хорхе Пакино в 1991 году осуществил феноменальное погружение.

Когда филиппинские газеты сообщили о рекорде, американская ассоциация ныряльщиков выразила письменное недоверие. Еще бы! На глубине 60 м человек пробыл под водой без акваланга 1 час и 2 минуты. Тогда американцев пригласили своими глазами убедиться в правдивости факта. Они прилетели с телекамерой и подводным освещением.

Пакино нырнул и побил предыдущий рекорд на 3 минуты. Наблюдавшие американцы за это время дважды выбирались на поверхность, чтобы сменить баллоны с воздухом. Рыбак потребовал у них копию видеопленки, зафиксировавшей его успех. Тем пришлось подарить.

Врачи-физиологи пока не разгадали загадки филиппинского ихтиандра. По их заключению, Пакино, имеющий рост 165 см и широкую грудную клетку, ничем не отличается от обычного здорового мужчины.

Хотя физиологические механизмы устойчивости человека к длительному произвольному апноэ пока во многом не познаны, в скором времени исследователи их непременно раскроют. Знание этих механизмов крайне необходимо — они помогут выжить в экстремальной ситуации, противостоять отдельным болезням, а в ряде случаев сделать жизнь людей наиболее активной и полноценной.