Как реагирует организм человека на ныряние

Жак-Ив Кусто

Наше время характеризуется выдающимися открытиями в различных областях науки, которые дают основание для уточнения, а порой и пересмотра старых взглядов и концепций. Всецело это относится и к спортивной науке. За последние годы накопился новый экспериментальный материал, физиология спорта обогатилась знаниями и представлениями о деятельности организма при физических упражнениях. Поэтому назрела необходимость изложить вопросы физиологии ныряния с позиций, соответствующих современному уровню знаний.

Особое место ныряние занимает в практике фридайвинга и подводной охоты. Это главный элемент, на котором базируются все упражнения данных видов спорта. То есть от того, насколько пловец овладел нырянием, зависят его успехи.
Однако ныряние не столь безобидное занятие, как может показаться непосвященному. Любое свободное погружение под воду потенциально опасно развитием острого кислородного голодания головного мозга, потерей сознания и утоплением. При этом, как правило, преждевременно обрывается жизнь молодых и, часто, совершенно здоровых людей.
Отсюда понятно, насколько важно каждому фридайверу и подводному охотнику знать Физиологию апноэ. Это поможет избежать потери сознания под водой и тем самым сократит число несчастных случаев. А количество их год от года растет, так как эти виды спорта становятся все более популярными среди россиян.

Когда в дефиците кислород

Максимальная продолжительность ныряния определяется временем задержки дыхания человеком. Длительность ее зависит от тренированности пловца, величины запасов доступного для расходования кислорода и от интенсивности его потребления тканями организма. Резервы кислорода у взрослого здорового мужчины при задержке дыхания после полного вдоха составляют около 2,5 литров: 1,0 л - в легких; 1,0 л - в крови; примерно 0,5 л в скелетных мышцах.
При нырянии даже хорошо подготовленный спортсмен может из этого количества использовать не более 50%. Затем он должен немедленно возобновить дыхание, в противном случае - потеряет сознание в результате острого кислородного голодания головного мозга. Клетки коры его больших полушарий очень чувствительны к гипоксии. Кислородное голодание вначале проявляется ощущением «оглушения», некоторой спутанностью сознания и, наконец, обмороком. Во время ныряния в связи с усиленным потреблением кислорода признаки острой гипоксии очень быстротечны. Как правило, человек теряет сознание неожиданно, как бы среди полного здоровья и, если ему вовремя не прийти на помощь, может утонуть. Острое кислородное голодание во время ныряния чрезвычайно опасно. Оно является причиной 70% всех смертельных случаев при погружениях под воду с задержкой дыхания.
Уберечь спортсменов от острой гипоксии очень сложно даже в условиях хорошо организованных соревнований. За период с 1985 по 1987 гг. во время проведения состязаний по военно-прикладному плаванию (нырянию в длину на 50 м) нами было зарегистрировано 79 случаев потери сознания. Частота обмороков во время ныряния в длину составила в среднем за три года 34 промилле (тысячная доля какого-либо числа), т.е. 3,4%.

Уникумы

Быль расскажу, но она такова,
что покажется сказкой.

Овидий

А теперь кратко расскажем о феноменальных, пока не поддающихся объяснению случаях 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 гуру Равиндра Мишра шесть суток занимался медитацией на дне озера, задержав дыхание. Он проделал это в присутствии нескольких сотен наблюдателей и группы ученых. После завершения своего ошеломляющего воображение деяния великий мастер всплыл на поверхность в добром здравии и уме.
- 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, стали приводить доводы, что якобы гуру всех оболванил: он незаметно всплывал к поверхности, чтобы глотнуть свежего воздуха или дышал через трубку. Однако все эти доводы категорически отверг ученый, психолог и врач из университета в Калькутте доктор Ракош Кафади, который вместе с двумя своими сотрудниками вел постоянное наблюдение за гуру с помощью специального прибора. Доктор Кафади сообщил, что Равиндра Мишра находился под водой 144 часа 16 минут 22 секунды. Все это время он сидел на дне на глубине 19 метров в позе лотоса, удерживаемый на грунте свинцовым балластом.
По мнению исследователей, гуру с помощью медитации сократил до минимума 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 этот эффект глубокой медитации, который современная наука до настоящего времени не объяснила.
Как известно, индусские брамины позволяли закапывать себя живьем в землю на несколько дней и оставались живы. Между тем, сквозь слой грунта к "живому мертвецу" все-таки проникает минимальное количество кислорода, что может быть достаточно для организма, погруженного в своеобразную летаргию. Однако 19-метровый слой воды абсолютно не допускал кислород к человеку. Можно ли объяснить, каким образом Равиндра Мишра остаться живым?
Пока современная наука может строить только гипотезы.
Наконец, 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. Спесивые янки за это время дважды выбирались на поверхность, чтобы сменить баллоны с воздухом. Рыбак потребовал у них копию видеопленки, зафиксировавшей его успех. Тем пришлось подарить.
Исследователи 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 ученые их непременно раскроют. Знание их крайне необходимо - они помогут выжить в экстремальной ситуации, противостоять отдельным болезням, а в ряде случаев сделать жизнь наиболее активной и полноценной.

Список использованной литературы к разделу физиология:

1.Апенков А.Ф., Потапов А.В., Чернец М.И. Основные причины утопления подводных пловцов и механизм произвольного апноэ при свободном нырянии// Военно-медицинский журнал. - 1981. - №7. - С. 51-52.
2. Майлс С. Подводная медицина/ Пер. с англ. - М.: Медицина, 1971. - 328 с.
3. Назаркин В.Я., Потапов А.В. Типичная патология при свободном погружении человека под воду// Военно-медицинский журнал. - 1993. - № 5. - С. 54-56.
4. Назаркин В.Я., Потапов А.В., Чернец М.И. и др. Профилактика острого кислородного голодания при плавании под водой// Военно-медицинский журнал. - 1992. - № 7. - С.59-60.
5. Потапов А.В. О причине потери сознания при нырянии в длину// Гипотеза. - 1992. - № 2. - С. 50-53
6. Потапов А.В. Влияние ныряния в длину с задержкой дыхания на биохимические системы энергообеспечения организма спортсменов// Физиология человека. - 1994. - № 4. - С. 166-167
7. Потапов А.В. Динамика ЧСС в процессе ныряния на дистанцию 50 м// Кардиология. - 1994. - № 7. - С. 75-76.
8. Потапов А.В., Козырин И.П. Показатели напряжения кислорода и СО₂ в крови ныряльщиков в точке срыва максимального произвольного апноэ, производимое после гипервентиляции// Физиология человека. - 1991. - № 3. - С. 166-168.
9. Потапов А.В., Козырин И.П. К вопросу о механизме возникновения острого кислородного голодания при нырянии// Физиология человека. - 1991. - № 6. - С. 137-139.
10. Потапов А.В., Осокина Л.А. Показатели функционального состояния сердечно-сосудистой системы у спортсменов при нырянии в длину// Физиология человека. - 1992. - № 6. - С. 158-161.
11. Потапов А.В., Шайденко А.Б., Осокина Л.А. Нарушения сердечного ритма у спортсменов при нырянии в длину// Кардиология. - 1992. - № 6. - С. 42-43.
12. Потапова Т.М., Потапов А.В. Опасные последствия предварительной гипервентиляции легких при нырянии// Теория и практика физической культуры. - 1988. - № 1. - С. 42-44.
13. Потапова Т.М., Потапов А.В. Острое кислородное голодание головного мозга при плавании и нырянии в комплекте № 1, его предупреждение, доврачебная помощь// Теория и практика физической культуры. - 1989. - № 7. - С. 48-50.
14. Сапов И.А., Солодков А.С., Назаркин В.Я., Разводовский В.С. Физиология и патология подводных погружений и меры безопасности в воде. - М.: ДОСААФ, 1986. - 256 с.
15. Чернец М.И., Потапов А.В. Влияние ныряния в длину с задержкой дыхания на кислотно-основное состояние крови// Военно-медицинский журнал. - 1988. - № 8. - С. 53-54.

Жак-Ив Кусто

Наше время характеризуется выдающимися открытиями в различных областях науки, которые дают основание для уточнения, а порой и пересмотра старых взглядов и концепций. Всецело это относится и к спортивной науке. За последние годы накопился новый экспериментальный материал, физиология спорта обогатилась знаниями и представлениями о деятельности организма при физических упражнениях. Поэтому назрела необходимость изложить вопросы физиологии ныряния с позиций, соответствующих современному уровню знаний.

Особое место ныряние занимает в практике фридайвинга и подводной охоты. Это главный элемент, на котором базируются все упражнения данных видов спорта. То есть от того, насколько пловец овладел нырянием, зависят его успехи.
Однако ныряние не столь безобидное занятие, как может показаться непосвященному. Любое свободное погружение под воду потенциально опасно развитием острого кислородного голодания головного мозга, потерей сознания и утоплением. При этом, как правило, преждевременно обрывается жизнь молодых и, часто, совершенно здоровых людей.
Отсюда понятно, насколько важно каждому фридайверу и подводному охотнику знать Физиологию апноэ. Это поможет избежать потери сознания под водой и тем самым сократит число несчастных случаев. А количество их год от года растет, так как эти виды спорта становятся все более популярными среди россиян.

Как реагирует организм человека на ныряние

В процессе ныряния человек выполняет мышечную работу, в результате чего быстро расходуется кислород (О₂) и развивается его значительный дефицит (гипоксия). Степень ее зависит от интенсивности и продолжительности физической нагрузки, температуры воды, эмоционального напряжения. Одновременно с этим в организме накапливаются продукты обмена, в частности, углекислый газ (СО₂).
Различные органы специфически реагируют на гипоксию. Сердце и легкие человека доставляют тканям кислород и удаляют из них СО₂. Поэтому остановка дыхания и кровообращения представляют большую опасность для жизни.
Однако не все органы одинаково нуждаются в постоянном обеспечении кислородом. Известно, что если с помощью жгута остановить кровообращение в конечностях (руке или ноге) сроком не более чем на один час, то это не вызовет необратимого повреждения их тканей. Почки, кожа и некоторые другие органы также способны переносить перерывы в кровоснабжении. К сожалению, сердце и мозг очень чувствительны к дефициту кислорода, они могут нормально функционировать только при постоянном снабжении их этим живительным газом. Поэтому остановка сердца и дыхания более чем на 8 минут, приводит к необратимым изменениям в тканях данных органов.
Неодинаковая потребность органов в кислороде дает возможность организму в случае необходимости экономно расходовать его с помощью рефлекторных приспособительных сердечно-сосудистых реакций. Экспериментально установлено, что во время ныряния у человека перераспределяется кровоток, он обеспечивает преимущественно сердце и головной мозг. Другие органы, менее чувствительные к недостатку кислорода в результате сужения в них сосудов, остаются на голодном пайке.
Одновременно замедляется сердечный ритм. По мнению французского исследователя Э. Гвиллерма, это приводит к уменьшению энергетического расхода мышцы сердца, замедлению переноса кислорода к тканям, снижению обменных процессов в организме.
Исследования показали, что замедление сердцебиений возникает как при опускании в воду только лица, так и при полном погружении пловца под ее поверхность.

В экспериментах показано, что степень выраженности замедления частоты сердцебиений при опускании лица в воду зависит от температуры воды и тренированности организма пловца. У нетренированных к нырянию частота сердечных сокращений падает на 8 - 22%, а у хорошо подготовленных спортсменов - на 50%. Замедление частоты пульса развивается обычно не сразу, а спустя 5 - 7 с и более после опускания лица в воду.

Широко известно, что при физической нагрузке любой интенсивности активность сердца по сравнению с покоем увеличивается. Однако, как ни парадоксально, ныряние с задержкой дыхания с максимальной скоростью на дистанцию 50 м сопровождается замедлением пульса. В период ее прохождения частота сердцебиений возрастает только вначале, а затем падает и может достигать меньших значений, чем в покое на суше.

Подобным образом ведет себя сердце и у фридайверов во время ныряния в длину. Мы непрерывно регистрировали пульс у спортсмена А., первого неофициального рекордсмена России, во время заплыва под водой на 125 м в ластах (20.01.01).
Нормальный пульс у А. в покое на суше составлял 65 ударов в минуту, в воде - повысился до 80. Перед стартом за счет усиленной вентиляции легких и эмоционального стресса пульс его возрос до 164 ударов в минуту. В начале дистанции сердцебиение участилось до 170 в минуту, но в конце ныряния ритм сердечных сокращений замедлился до 47 ударов в минуту. После финиша и возобновления дыхания пульс резко возрос, а спустя несколько минут возвратился к норме покоя в воде.
Считается, что рефлекторные приспособительные сердечно-сосудистые реакции, возникающие у человека при нырянии, являются эффективной защитой от развивающегося дефицита кислорода в организме. А это значит, что перестройка кровообращения и замедление сердцебиений должны были бы обеспечивать заметное увеличение задержки дыхания. Между тем американские исследователи Дж. Стерба и С. Лундгрин показали ошибочность такой точки зрения. Они установили, что максимальная продолжительность задержки дыхания при погружении под воду, в зависимости от ее температуры, либо равна по времени, либо существенно меньше, чем на суше. По-видимому, в процессе эволюции рефлекторные сердечно-сосудистые реакции при нырянии (как защитная реакция) у человека не приобрели достаточную эффективность.

Когда в дефиците кислород

Максимальная продолжительность ныряния определяется временем задержки дыхания человеком. Длительность ее зависит от тренированности пловца, величины запасов доступного для расходования кислорода и от интенсивности его потребления тканями организма. Резервы кислорода у взрослого здорового мужчины при задержке дыхания после полного вдоха составляют около 2,5 литров: 1,0 л - в легких; 1,0 л - в крови; примерно 0,5 л в скелетных мышцах.
При нырянии даже хорошо подготовленный спортсмен может из этого количества использовать не более 50%. Затем он должен немедленно возобновить дыхание, в противном случае - потеряет сознание в результате острого кислородного голодания головного мозга. Клетки коры его больших полушарий очень чувствительны к гипоксии. Кислородное голодание вначале проявляется ощущением «оглушения», некоторой спутанностью сознания и, наконец, обмороком. Во время ныряния в связи с усиленным потреблением кислорода признаки острой гипоксии очень быстротечны. Как правило, человек теряет сознание неожиданно, как бы среди полного здоровья и, если ему вовремя не прийти на помощь, может утонуть. Острое кислородное голодание во время ныряния чрезвычайно опасно. Оно является причиной 70% всех смертельных случаев при погружениях под воду с задержкой дыхания.
Уберечь спортсменов от острой гипоксии очень сложно даже в условиях хорошо организованных соревнований. За период с 1985 по 1987 гг. во время проведения состязаний по военно-прикладному плаванию (нырянию в длину на 50 м) нами было зарегистрировано 79 случаев потери сознания. Частота обмороков во время ныряния в длину составила в среднем за три года 34 промилле (тысячная доля какого-либо числа), т.е. 3,4%.