Lélegezhetünk -e a víz alatt. A tudósok bebizonyították, hogy az emberek tudnak lélegezni a víz alatt
Megállapítást nyert, hogy egy személy étkezés nélkül körülbelül 50-70 napig, víz nélkül körülbelül 10 napig, de lélegzetvétel nélkül - csak néhány percig maradhat. Valójában mindegyikünk egész életét az első belégzés és az utolsó kilégzés közötti időtartam méri. A légzést magával az élettel azonosítják.
Rekordok
A légzésvisszatartás (apnoe) időtartama felnőttnél egészséges ember normál körülmények között általában 40-60 másodperc. Azonban, amint a gyakorlat azt mutatta, az apnoe időtartama nagyon egyéni, és az edzés során megnő.
A professzionális búvárok és sportolók feljegyzései képet adnak a lélegzetvisszatartás időtartamának fiziológiai határairól. A tüdő hiperventillációja után (gyakori és mély lélegzés) légköri levegővel a japán búvárok (tengeri leányok, ama) legfeljebb 4 percig maradnak víz alatt, néhányan pedig 20-30 m mélységben 3-5 percig. Voltak esetek, amikor az apnoe időtartama legfeljebb 6 perc volt, és egy esetben - 9 perc!
És itt vannak a sportolók hivatalos rekordjai. 2001 -ben a cseh Martin Stepanek a világon elért legmagasabb eredményt érte el a víz alatti tartózkodás időtartama tekintetében - 8 perc 6 másodperc. A kanadai lakosnak, Mandy-Re Cru-shanknak 2002-ben sikerült 6 percig 16 másodpercig visszatartania a lélegzetét, és ő lett a világrekord tulajdonosa is.
Hazánkban a víz alatti tartózkodás idejére szóló versenyeket 1934 óta tiltják, a rekordokat nem rögzítik. A PARI ügynökség szerint azonban az ország nem hivatalos rekordja ma a donyecki Valerij Lavrinenkoé. Ez 9 percnek felel meg, és 1991 -ben telepítették. A Szentpétervár nem hivatalos rekordját Alexander Zapisetskiy állította fel 2001 -ben - 6 perc 18 másodperc.
Mint kiderült, a tiszta oxigénnel való előzetes légzés tovább növelheti a lélegzetvisszatartási időt. Világrekord a víz alatti lét nélkül technikai eszközök 5,06 m mélységben 13 perc 42,5 másodperc. 1959 márciusában a 32 éves Robert Foster, a kaliforniai Richmond-i elektronikai technikus telepítette a San Rafaeli Bermuda Palm Motel medencéjébe. Megalkotása előtt Foster 30 percig lélegzett oxigénnel.
E. Schneider amerikai fiziológus megfigyelései, akik 1930 -ban két pilótánál még hosszabb lélegzetvisszatartást regisztráltak előzetes oxigénlégzés után - 14 perc 2 másodperc és 15 perc 13 másodperc, elképesztőek.
A vízben lélegzet visszatartásának új világcsúcstartója 35 éves. Nemzetisége szerint német. Az új rekord négy „2 -ből” áll. Tom Sitas 22 percig 22 másodpercig visszatartotta a lélegzetét! A korábbi rekord, 20,21 perc, a brazil Ricardo Bahieré volt.
Egyedi
És most térjünk át a fenomenális, eddig magyarázatra alkalmatlan esetekre, az elhúzódó, önkéntes lélegzet -visszatartás eseteire.
1990 -ben VM Zabelin 70 éves korában a Leningrádi Állami Egyetem Élettani Kutatóintézetében 22 percig lélegzetvisszafojtva volt egy kutatócsoport jelenlétében. Meg kell jegyezni, hogy a rekord apnoe ideje 40 perc! A szakértők még nem találtak meggyőző magyarázatot erre a jelenségre.
1991-ben egy sajtóközlemény szerint egy 70 éves indiai sadhu Ravindra Misra hat napig lélegzetvisszafojtva meditált a tó fenekén. A jógi ezt több száz megfigyelő és egy tudóscsoport jelenlétében tette. Miután befejezte lenyűgöző tettét, Ravindra Mishra jó egészségben és intelligenciában jelent meg.
Sadhu- olyan kifejezés, amelyet a hinduizmusban és az indiai kultúrában aszketikusoknak, szenteknek és jógiknak neveznek, akik már nem törekszenek a hinduizmus három életcéljának megvalósítására: a kama (érzékkielégítés), az artha (anyagi fejlődés) és még a dharma (kötelesség). A szadhu teljes mértékben elkötelezett amellett, hogy meditáció és Isten megismerése révén elérje a mokshát (felszabadulást). Szadhusok gyakran okkerköpenyt viselnek, hogy a lemondást szimbolizálják.
„Ez csak egy csoda” - mondta az esemény egyik szemtanúja, Seshagiri Bhatt, aki négyszáz ember között több mint hat napot töltött a tavon, a sajtóban Rewában (India). - Mesterünk bebizonyította, hogy szent. Nekem van felsőoktatás, Biológus vagyok, és tudom, hogy az ember csak néhány percig élhet levegő nélkül. A guru a lehetetlent tette.
Maga Ravindra Mishra azt mondta újságíróknak, hogy ezt Kali indiai istennő segítségével és tiszteletére tette:
- A kitartás erejét adta nekem. Ez csak az Ő érdeme.
A szkeptikusok a várakozásoknak megfelelően kételkedtek és azzal érveltek, hogy a jógi nyugodtan lebeghet a felszínre lenyelni friss levegő, vagy egy csövön keresztül lélegzett. Mindezeket a feltételezéseket azonban kategorikusan elutasította a tudós, pszichológus és a Kalkuttai Egyetem orvosa, Dr. Rakosh Kafadi, aki két kollégájával együtt egy speciális eszköz segítségével folyamatosan figyelte a szadhut.
Dr. Kafadi beszámolt arról, hogy Ravindra Misra 144 óra 16 perc 22 másodpercig volt víz alatt. A jógi mindvégig a tó fenekén, 19 m mélyen ült a lótusz helyzetben, ólom badlast tartotta a földön.
A kutatók szerint a mester jógagyakorlatok segítségével ebben a pillanatban minimálisra csökkentette testének minden funkciójának létfontosságú aktivitását. Így egyetlen szerv sem sérült meg az oxigénhiány miatt, bár néhány nap múlva az encephalográf feljegyzett néhány szokatlan változást az agyműködésben.
„Ez nem kóros rendellenesség - jegyezte meg Dr. Kafadi. - Inkább a mély meditáció hatása, modern tudomány eddig nem magyarázta.
Mint tudják, egyes hindu jógik néhány napig megengedték magukat, hogy élve temessék el a földben, és életben maradtak. Eközben minimális mennyiségű oxigén még behatol a talajrétegen keresztül az "élő halottakhoz", ami elegendő lehet egyfajta letargiába merülő szervezethez. A 19 méteres vízréteg azonban abszolút nem engedte az oxigént az emberekhez. Elmagyarázná, hogyan maradt életben Ravindra Misra?
Eddig a modern tudomány nem tud választ adni erre a kérdésre, és különféle hipotézisekre korlátozódik.
Ismert eset, amikor egy filippínó halász Luzon szigetén, Ampari városából Jorge Pacino 1991 -ben fenomenális merülést hajtott végre.
Amikor a Fülöp -szigeteki újságok beszámoltak a rekordról, az Amerikai Búvár Szövetség írásbeli hitetlenségét fejezte ki. Mégis lenne! 60 m mélyen egy férfi 1 óra 2 percig víz alatti felszerelés nélkül tartózkodott a víz alatt. Aztán meghívták az amerikaiakat, hogy saját szemükkel lássák a tény valódiságát. Tv -kamerával és víz alatti világítással érkeztek.
Pakino fejest ugrott, és 3 perccel megdöntötte az előző rekordot. Ez idő alatt a megfigyelő amerikaiak kétszer másztak fel a felszínre, hogy kicseréljék a légpalackokat. A halász másolatot kért tőlük a sikerét rögzítő videomagnóról. Ajándékként kellett bemutatni őket.
A fiziológusok még nem oldották meg a Fülöp -szigetek ihthyander rejtelmeit. Következtetésük szerint a 165 cm magas és széles mellkasú Pakino nem különbözik egy átlagos egészséges embertől.
Habár az elhúzódó önkéntes alvási apnoéval szembeni emberi rezisztencia fiziológiai mechanizmusai még mindig nagyrészt ismeretlenek, a kutatók hamarosan felfedik azokat. Ezen mechanizmusok ismerete rendkívül szükséges - segítenek túlélni egy extrém helyzetben, ellenállni bizonyos betegségeknek, és bizonyos esetekben aktívabbá és teljesebbé teszik az emberek életét.
Az első orvos, aki alacsony földi pályára látogatott, Borisz Egorov szovjet pilóta-űrhajós egyszer azt mondta: „500-700 méter feletti mélységben az emberekben ( legalább, elméletileg) minden technika nélkül lehetséges Ichthyanderré válni! Ott úszni fog, mint a hal, és élni fog, amíg csak lehet. Csak ... meg kell töltenie a tüdőjét vízzel. 500-700 méter mélységben az emberi tüdő nyilvánvalóan közvetlenül a vízből fogja felvenni az oxigént. "
Első pillantásra ez az ötlet hihetetlennek tűnik. Ne haljanak meg évente emberek ezrei fulladozva tengervíz? Képes -e a víz helyettesíteni a szokásos oxigént? Menjünk lelkileg Johannes Kilstra holland fiziológus laboratóriumába, ahol a tudós elképesztő kísérleteit végzi. Itt egy közülük.
A tudós vizet önt egy kis átlátszó tartályba, és némi sót ad hozzá. Ezután eltömíti a tartályt, és a csövön keresztül nyomás alatt oxigént pumpál bele. Az edényt felrázzák, és hamarosan beengedik a közbenső (légzáró) kamrán keresztül. fehér egér... Nem tud felemelkedni - ezt megakadályozza a háló a víz felszínén. De ... Fél óra, egy óra, kettő kell. Az egér, bármilyen furcsa is, lélegzik - igen, igen, vizet lélegzik! De semmi pánik nem figyelhető meg az egérben. Az állat tüdeje úgy működik, mint a hal kopoltyúja, és közvetlenül a vízből kap oxigént. Természetesen szó sem lehet dekompressziós betegségről - nitrogént nem adtak a vízhez. A Szovjetunió tudósai Vladlen Kozak, az orvostudomány kandidátusa vezetésével hasonló kísérleteket végeztek.
Tehát megtörtént az első lépés. És elég eredményesen. A tudósok azonban nem sietnek ezt bejelenteni. Mi van, ha csak a kis állatok képesek folyadékot lélegezni? A kétségek eloszlatása érdekében a módszert kutyákon tesztelik. És akkor? A legelső kísérletekben a kutyák több mint fél órán keresztül lélegeztek oxigénnel telített sós oldatot. A kísérletek azt mutatták, hogy nemcsak a kutyák, hanem a macskák is sokáig lélegezhetnek folyadékot. Néha sok órán keresztül a víz alatt maradtak, majd nyugodtan visszatértek a szokásos légzési módjukhoz.
Képes -e valaki vizet lélegezni? Johannes Kilstra az állatkísérletek sikerén felbuzdulva kísérletet tett ennek a kérdésnek a tisztázására is. Az első tesztalany egy 20 éves tapasztalattal rendelkező búvár volt, Frank Falezhchik. Amikor az egyik tüdőt kiöntötték, olyan jól érezte magát, hogy egyszerre kérte a másik feltöltését. - Erre még nincs szükség - mondta a tudós. Egy idő után azonban Kilstra egy ilyen kísérlet mellett döntött.
Húsz orvos gyűlt össze a laboratóriumban, hogy csodálatos élménynek lehessen tanúja. Ugyanaz a Frank Falezhchik beleegyezett, hogy a vizsgálati alany lesz. Torok érzéstelenítést kapott, hogy elnyomja a nyelési reflexet, és rugalmas csövet helyeztek a légcsőbe (légcső). Ezen keresztül a tudós fokozatosan önteni kezdett egy speciális oldatot. Folyadék áramlott mindkét tüdőbe, és mindenki feszülten figyelte Falezscsiket, aki nem mutatott pánikjeleket. Sőt, jelekkel mutatta, hogy kész segíteni a kísérletezőknek, és ő maga is elkezdte leírni érzéseit. A személy több mint egy órán keresztül lélegzett! Pár napba telt azonban, mire végre kiszivattyúzták a tüdőből. "Nem éreztem semmilyen kellemetlenséget" - mondta Frank Falezcsik az élmény után -, és nem éreztem a mellkasom nehézségét, ahogy eredetileg gondoltam. Dr. Kilstra ezen legérdekesebb kísérletek eredményeire reflektálva meggyőződését fejezte ki, hogy a vízzel elárasztott tüdővel rendelkező személy teljesen fájdalommentesen ereszkedik fél kilométert, és húsz perc múlva visszatérhet a felszínre.
Sok évvel ezelőtt Jacques-Yves Cousteau érdekes javaslatot tett. „Eljön az idő -írta -, és az emberiség kihozza az emberek új faját -„ Homo aquaticus ”(„ víz alatti ember ”). Benépesítik a tengerfenéket, városokat építenek ott, és úgy élnek, mint a földön. " Ki tudja, talán egy bátor kapitány, a búvárok elismert vének jóslata egyszer valóra válik?
Iratkozzon fel hozzánk
MOSZKVA, január 27. - RIA Novosti, Olga Kolencova. Bár a magzat kilenc hónapig él a vízben, és az úszás jót tesz az egészségnek, a vízi környezet veszélyes az emberre. Bárki megfulladhat - gyermek, felnőtt, tökéletesen képzett úszó ... És a mentőknek nincs sok idejük, hogy megmentsék az embert nemcsak az életét, hanem az értelmét is.
Leküzdeni a feszültséget
Amikor az ember megfullad, víz kerül a tüdejébe. De miért nem élhetnek az emberek legalább rövid ideig úgy, hogy oxigént szívnak a vízből? Ennek megértéséhez nézzük meg, hogyan lélegzik egy személy. A tüdő olyan, mint egy szőlőfürt, ahol a hörgők, mint a gallyak -hajtások, sok légutakba (hörgők) bomlanak, és bogyókkal - alveolákkal - koronázzák. A bennük lévő szálak összehúzódnak és kitágulnak, oxigént és más gázokat engednek a légkörből az erekbe, vagy CO 2 -t bocsátanak ki.
"A levegő megújításához légzőmozgást kell végezni, amely magában foglalja a bordaközi izmokat, a rekeszizmot és a nyak izmainak egy részét. A víz felületi feszültsége azonban sokkal nagyobb, mint a levegőé. az anyag egyenletesen vonzódik egymáshoz annak a ténynek köszönhetően, hogy minden oldalon vannak szomszédok. A szomszédok felszínén lévő molekuláknak kevesebb van, és erősebben vonzódnak egymáshoz. Ez azt jelenti, hogy az apró alveolusok hogy képes legyen vízbe meríteni, mérhetetlenül nagyobb erőfeszítésre van szükség az izomkomplexumtól, mint a levegő belélegzésekor " - mondja Alekszej Umryukhin orvostudományi doktor, az I. M. Sechenov Első Moszkvai Állami Orvostudományi Egyetem normál élettani osztályának vezetője.
Egy felnőtt tüdője 700-800 millió alveolát tartalmaz. Őket teljes terület- kb 90 négyzetméter... Nem könnyű szétszedni még két sima poharat sem, ha vízréteg van közöttük. Képzelje el, milyen erőfeszítéseket kell tennie belégzéskor, hogy eltávolítsa az alveolusok ilyen hatalmas területét.
© Illusztráció: RIA Novosti. Depositphotos / tudományos képek, Alina Polyanina
© Illusztráció: RIA Novosti. Depositphotos / tudományos képek, Alina Polyanina
Egyébként a felületi feszültség ereje jelent óriási problémát a folyékony légzés kialakulásában. Az oldatot oxigénnel telítheti, és kiválaszthatja annak paramétereit, hogy a molekulák közötti kötések gyengüljenek, de mindenesetre a felületi feszültség jelentős marad. A légzésben részt vevő izmoknak még mindig sokkal több erőfeszítésre lesz szükségük ahhoz, hogy az oldatot az alveolusokba vezessék, és onnan kiűzzék. Néhány percig vagy egy óráig kitarthat a folyékony légzés mellett, de előbb -utóbb az izmok egyszerűen elfáradnak, és nem tudnak megbirkózni a munkával.
Az újjászületés nem fog működni
Az újszülött alveolái tele vannak bizonyos mennyiségű magzatvízzel, vagyis ragadós állapotban vannak. A gyermek veszi az első lélegzetet, és az alveolusok nyitva vannak - egy életre. Ha víz kerül a tüdőbe, a felületi feszültség hatására az alveolusok összetapadnak, és óriási erő kell ahhoz, hogy szétváljanak. Két, három, négy lélegzetvétel vízben - ez a maximum egy embernél. Mindezt görcsök kísérik - a test a végletekig dolgozik, a tüdő és az izmok égnek, mindent megpróbálnak kipréselni magukból.
A népszerű "Trónok harca" sorozatban van egy ilyen epizód. A trónkövetelőt a következő módon rendelik királyokká: a fejet addig tartják víz alatt, amíg abba nem hagyja a lebegést és az életjeleket. Ezután a testet a partra vonszolják, és várják, hogy az illető lélegzetet vegyen, megköszörülve a torkát és felállva. Ezt követően a kérelmezőt teljes értékű uralkodóként ismerik el. De a sorozat alkotói szépítették a valóságot: a vízben lélegzetek sorozatát követően a test feladja - és az agy abbahagyja a jelek küldését, hogy meg kell próbálnia lélegezni.
© Bighead Littlehead (2011 - ...)Állókép a "Trónok harca" sorozatból. Az emberek várják, amíg a leendő király levegőt vesz.
© Bighead Littlehead (2011 - ...)
Az ok a gyenge láncszem
Egy személy három -öt percig visszatarthatja a lélegzetét. Ezután a vér oxigénszintje csökken, a lélegzési vágy elviselhetetlenné és teljesen ellenőrizhetetlenné válik. A víz belép a tüdőbe, de nincs benne elegendő oxigén a szövetek telítéséhez. Először is, az agy oxigénhiányban szenved. Más sejtek képesek egy ideig kibírni az anaerob, azaz anoxikus légzést, bár 19 -szer kevesebb energiát termelnek, mint az aerob folyamatban.
"Az agy szerkezetei különböző módon fogyasztanak oxigént. Az agykéreg különösen" falánk ". társadalmi funkciók, intelligencia. A neuronjai lesznek az elsők, akik elhasználják az oxigénkészleteket és meghalnak " - jegyzi meg a szakértő.
Ha a vízbe fulladt embernek sikerül visszanyernie az életét, akkor a tudata soha nem térhet vissza normális állapotába. Természetesen sok múlik a víz alatt eltöltött időn, a test állapotán, egyéni jellemzőin. De az orvosok úgy vélik, hogy egy vízbe fulladt ember agya átlagosan öt perc alatt meghal.
Gyakran azok, akik megfulladtak, rokkanttá válnak - kómában fekszenek, vagy szinte teljesen megbénulnak. Bár a test technikailag normális, az érintett agy nem tudja irányítani. Ez történt a 17 éves Malik Akhmadovval, aki 2010-ben egészségének árán megmentett egy fuldokló lányt. A srác már hét éve rehabilitációs tanfolyamon vesz részt, de az agya nem épült fel teljesen.
Kivételek ritkák, de előfordulnak. 1974-ben egy ötéves fiú Norvégiában egy folyó jegére lépett, átesett és megfulladt. Csak 40 perc múlva vették ki a vízből. Az orvosok mesterséges lélegeztetést, szívmasszázst végeztek, és az újraélesztés sikeres volt. A gyermek két napig eszméletlenül feküdt, majd kinyitotta a szemét. Az orvosok megvizsgálták, és meglepődve tapasztalták, hogy az agya teljesen normális. Talán a jégvíz annyira lelassította az anyagcserét a gyermek testében, hogy az agya mintha megfagyott volna, és nincs szüksége oxigénre, mint a többi szervnek.
Az orvosok figyelmeztetnek: ha valaki már víz alá került, a mentőnek szó szerint egy perce van, hogy megmentse. Minél hamarabb az áldozat eltávolítja a vizet a tüdőből a gag reflex kiváltásával, annál nagyobb az esélye a teljes gyógyulásnak. Fontos megjegyezni, hogy egy fulladó ritkán árulja el magát kiabálással vagy aktívan a vízen maradással, egyszerűen nincs elég ereje ehhez. Ezért, ha gyanítja, hogy valami nincs rendben, akkor jobb megkérdezni, hogy minden rendben van -e, és ha nincs válasz, tegyen intézkedéseket a fuldokló megmentése érdekében.
Az élet bolygónkon nyilvánvalóan a vízből ered - olyan környezetben, ahol az oxigénkészletek nagyon szűkösek. Nál nél légköri nyomás a levegő oxigéntartalma tengerszinten 200 milliliter literenként, és kevesebb mint hét milliliter oxigén oldódik fel egy liter felszíni vízben.
Bolygónk első lakói, miután alkalmazkodtak a vízi környezethez, kopoltyúkkal lélegeztek, amelyek célja a maximális oxigénmennyiség kivonása a vízből.
Az evolúció során az állatok elsajátították a szárazföld oxigénben gazdag légkörét, és tüdejükkel lélegezni kezdtek. A légzőszervek funkciói változatlanok.
Mind a tüdőben, mind a kopoltyúkban az oxigén vékony membránokon keresztül hatol be a környezet az erekbe, és szén -dioxid szabadul fel a vérből a környezetbe. Tehát ugyanazok a folyamatok zajlanak a kopoltyúkban és a tüdőben. Ez felveti a kérdést: lélegezhet -e egy tüdővel rendelkező állat vízi környezetben, ha elegendő mennyiségű oxigént tartalmaz?
A kérdésre adott válasz több okból is figyelmet érdemel. Először is megtudhattuk, hogy a szárazföldi állatok légzőszervei miért különböznek annyira szerkezetükben a vízi állatok megfelelő szerveitől.
Ezenkívül a kérdésre adott válasz pusztán gyakorlati érdek. Ha egy speciálisan képzett személy lélegezni tudna a vízi környezetben, az megkönnyítené az óceán mélyének fejlődését és távoli bolygókra utazna. Mindez alapul szolgált számos kísérlet felállításához, amelyek a szárazföldi emlősök vízlehelésének lehetőségét vizsgálták.
Problémák a víz belégzésével
A kísérleteket hollandiai és amerikai laboratóriumokban végezték. A víz belélegzése két fő problémával jár. Egyet már említettünk: normál légköri nyomáson túl kevés oxigén oldódik vízben.
A második probléma az, hogy a víz és a vér nagyon különböző élettani tulajdonságokkal rendelkező folyadékok. "Belégzéskor" a víz károsíthatja a tüdőszövetet, és halálos változásokat okozhat a testnedvek mennyiségében és összetételében.
Tegyük fel, hogy speciális izotóniás oldatot készítettünk, ahol a sók összetétele megegyezik a vérplazmával. Nagy nyomás alatt az oldat oxigénnel telített (koncentrációja megközelítőleg megegyezik a levegővel). Képes lesz -e az állat lélegezni ilyen megoldással?
Az első ilyen kísérleteket a Leideni Egyetemen végezték. Egy tengeralattjáró mentőcsónakjához hasonló légzsilipen keresztül az egereket egy speciálisan elkészített oldattal töltött kamrába juttatták, és nyomás alatt oxigént fecskendeztek be. A kamra átlátszó falain keresztül megfigyelhető volt az egerek viselkedése.
Az első pillanatokban az állatok megpróbáltak a felszínre kerülni, de a drótháló megakadályozta őket. Az első izgalom után az egerek megnyugodtak, és úgy tűnt, nem sokat szenvednek ilyen helyzetben. Lassú, ritmikus légzési mozdulatokat végeztek, nyilvánvalóan belélegzik és kilélegzik a folyadékot. Némelyikük ilyen körülmények között élt több órán keresztül.
Fő nehézség a víz lélegzése
Egy sor kísérlet után világossá vált, hogy az egerek élettartamát meghatározó döntő tényező nem az oxigénhiány (amely bármely a megfelelő összeget részleges nyomásának egyszerű növekedése), valamint a szervezetből történő kiválasztás nehézsége szén-dioxid a szükséges mértékben.
Az egér, aki a legtöbbet élt hosszú idő- 18 óra, - olyan oldatban volt, amelyhez kis mennyiségű szerves puffert, trisz (oximetil) aminometánt adtunk. Ez utóbbi minimalizálja a szén -dioxid felhalmozódásának káros hatását az állatok szervezetében. Az oldat hőmérsékletének 20 C -ra történő csökkentése (az egér normál testhőmérsékletének körülbelül a fele) szintén hozzájárult az élettartam meghosszabbításához.
Ebben az esetben ez az anyagcsere -folyamatok általános lassulásának volt köszönhető.
Jellemzően egy állat által kilélegzett levegő literje 50 milliliter szén -dioxidot tartalmaz. Ha minden más dolog megegyezik (hőmérséklet, szén -dioxid parciális nyomása), akkor ebből a gázból mindössze 30 ml oldódik fel egy liter sóoldatban, amely sóösszetétele megegyezik a vérrel.
Ez azt jelenti, hogy a szükséges mennyiségű szén -dioxid felszabadítása érdekében az állatnak kétszer annyi vizet kell belélegeznie, mint a levegőt. (De a folyadék szivattyúzása a hörgő erekben 36 -szor több energiát igényel, mivel a víz viszkozitása 36 -szorosa a levegő viszkozitásának.)
Ezért nyilvánvaló, hogy a folyadék turbulens mozgásának hiányában is a tüdőben a víz belélegzése 60 -szor több energiát igényel, mint a levegő.
Ezért nincs semmi meglepő abban, hogy a kísérleti állatok fokozatosan meggyengültek, majd - a kimerülés és a szén -dioxid szervezetben való felhalmozódása miatt - a légzés leállt.
A kísérlet eredményei
Az elvégzett kísérletek alapján lehetetlen volt megítélni, hogy mennyi oxigén kerül a tüdőbe, mennyire telített vele az artériás vér, és milyen mértékű a szén -dioxid felhalmozódása az állatok vérében. Fokozatosan tökéletesebb kísérletek sorozatához jutottunk.
Kutyákon végezték őket egy nagy kamrában, amelyet kiegészítő felszereléssel láttak el. A kamrát 5 atmoszféra nyomás alatti levegővel töltötték fel. Volt fürdőkád is sóoldat oxigénnel telített. Egy kísérleti állat merült bele. A kísérlet előtt a teljes test oxigénigényének csökkentése érdekében a kutyákat altattuk és 32 ° C -ra hűtöttük.
A merülés során a kutya heves légzési mozdulatokat tett. A felszínről felszálló vízcseppek egyértelműen azt mutatták, hogy a lány a tüdején keresztül pumpálja az oldatot. A kísérlet végén a kutyát kivették a fürdőből, a vizet eltávolították a tüdőből, és a tüdőt újra feltöltötték levegővel. A hat vizsgált állat közül egy túlélte. A kutya 24 percig vizet lélegzett.
A kísérlet eredményei a következők szerint fogalmazhatók meg: bizonyos körülmények között a levegőt lélegező állatok korlátozott ideig lélegezhetnek vizet. A vízi légzés fő hátránya a szén -dioxid felhalmozódása a szervezetben.
A kísérlet során a túlélő kutya vérnyomása valamivel alacsonyabb volt a normálnál, de állandó maradt; a pulzus és a légzés lassú, de egyenletes volt, és az artériás vér oxigénnel telített. A vér szén -dioxid -tartalma fokozatosan nőtt.
Ez azt jelentette, hogy a kutya erőteljes légzőtevékenysége nem volt elegendő az eltávolításához szükséges mennyiségek szén -dioxid a szervezetből.
A vízlégzési kísérletek új sorozata
New York-ban állami Egyetem Tovább dolgoztam Herman Raannal, Edward H. Lanfearral és Charles W. Paganellivel. Egy új kísérletsorozatban olyan eszközöket használtak, amelyek lehetővé tették a kutya tüdejében a folyadék belélegzése során fellépő gázcserére vonatkozó konkrét adatok beszerzését. A korábbiakhoz hasonlóan az állatok 5 atmoszféra nyomáson oxigénnel telített sóoldatot lélegeztek be.
A belélegzett és kilélegzett folyadék gázösszetételét az oldat be- és kilépésekor határozták meg a kutyák tüdejéből. Az oxigénezett folyadék a légcsőbe vezetett gumicsövön keresztül jutott be az altatott kutyába. Az áramlást szelepszivattyú szabályozta.
Minden belégzéskor az oldat a gravitáció hatására a tüdőbe áramlott, és kilégzéskor a folyadék ugyanazon elv szerint egy speciális vevőkészülékbe került. A tüdőben felszívódó oxigén mennyiségét és a felszabaduló szén -dioxid mennyiségét a belélegzett és kilélegzett folyadék egyenlő térfogatának megfelelő értékei közötti különbségként határozták meg.
Az állatokat nem hűtötték le. Kiderült, hogy ilyen körülmények között a kutya körülbelül ugyanannyi oxigént von ki a vízből, mint általában a levegőből. Ahogy várható volt, az állatok nem lélegeztek ki elegendő szén -dioxidot, így a vérszintje fokozatosan emelkedett.
A legfeljebb negyvenöt percig tartó kísérlet végén a légcső egy speciális nyílásán keresztül vizet távolítottak el a kutya tüdejéből. A tüdőt több rész levegővel tisztították ki. A "revitalizáció" további eljárásait nem hajtották végre. Tizenhat kutyából hat túlélte a kísérletet, nyilvánvaló következmények nélkül.
A három elem kölcsönhatása
A halak és az emlősök légzése három elem összetett kölcsönhatásán alapul:
1) a szervezet gázcserére vonatkozó igényei,
2) fizikai tulajdonságok környezet és
3) a légzőrendszer felépítése.
Ahhoz, hogy a szervek szerkezetének fontosságának tisztán intuitív értékelése fölé emelkedhessünk az alkalmazkodási folyamatban, pontosan meg kell értenünk ezeket a kölcsönhatásokat. Nyilvánvalóan ilyen kérdéseket kell feltenni. Hogyan kerül az oxigénmolekula a környezetből a vérbe? Mi a pontos útja? Ezekre a kérdésekre válaszolni sokkal nehezebb, mint gondolnánk.
Amikor a mellkas kitágul, levegő (vagy víz) jut az állat tüdejébe. Mi történik a folyadékkal, amely a tüdő határ légzsákjaiba kerül? Tekintsük ezt a jelenséget egy egyszerű példával.
Ha kis mennyiségű tintát lassan bevezetünk egy tűvel részben vízzel töltött fecskendőbe, akkor először vékony csöpögést képez az edény közepén. Az "inhalálás" abbahagyása után a tinta fokozatosan eloszlik a teljes vízmennyiségben.
Ha a tintát gyorsan fecskendezik be, és így az áramlás turbulens, akkor a keverés természetesen sokkal gyorsabban megy végbe. A kapott adatok alapján, valamint a hörgőcsövek méretét figyelembe véve megállapítható, hogy a belélegzett levegő- vagy vízáram lassan, turbulencia nélkül jut be a légzsákokba.
Ezért feltételezhető, hogy friss levegő (vagy víz) belélegzésekor az oxigénmolekulák először a légzsákok (alveolusok) közepére koncentrálódnak. Most jelentős távolságokat kell leküzdeniük diffúzióval, mielőtt elérik a falakat, amelyeken keresztül belépnek a vérbe.
Ezek a távolságok sokszor nagyobbak, mint a membránok vastagsága, amelyek elválasztják a levegőt a tüdőtől. Ha a belélegzett közeg levegő, ennek nincs nagy jelentőségű: az oxigén egyenletesen oszlik el az alveoluson a másodperc milliomod részeiben.
A vízben a gáz terjedési sebessége 6 ezerszer kisebb, mint a levegőben. Ezért a víz belélegzésekor különbség van az oxigén parciális nyomása között a központi és a perifériás régióban. A gázok alacsony diffúziós sebessége miatt az alveolusz közepén lévő oxigénnyomás minden légzési ciklus során magasabb lesz, mint a falaknál. A vérből távozó szén -dioxid koncentrációja magasabb az alveolusok falainál, mint a közepén.
Gázcsere a tüdőben
Ilyen elméleti előfeltételek a kilélegzett folyadék gázösszetételének vizsgálata alapján merültek fel kutyákon végzett kísérletek során. A kutya tüdejéből kifolyó vizet egy hosszú csőbe gyűjtötték.
Kiderült, hogy a víz első részében, amely nyilvánvalóan az alveolusok középső részéből származik, több oxigén volt, mint a falakból származó utolsó részben. Amikor a kutyák levegőt lélegeztek, nem észleltek észrevehető különbséget a kilélegzett levegő első és utolsó részének összetételében.
Érdekes megjegyezni, hogy a gázcsere, amely a kutya tüdejében történik, amikor vizet lélegzik be, nagyon hasonlít az egyszerű csepp vízben zajló folyamathoz, amikor a felszínén csere történik: oxigén - szén -dioxid. Ezen analógia alapján felépítették a tüdő matematikai modelljét, és funkcionális egységként egy milliméter átmérőjű gömböt választottak.
A számítás azt mutatta, hogy a tüdő körülbelül félmillió gömb alakú gázcserélő cellát alkot, amelyekben a gázátvitel csak diffúzióval történik. Ezeknek a sejteknek a számított száma és mérete szorosan megegyezik bizonyos „elsődleges lobulák” -nak (lobulák) nevezett tüdőszerkezetek számával és méretével.
Nyilvánvalóan ezek a lobulák a tüdő fő funkcionális egységei. Hasonlóképpen, anatómiai adatok felhasználásával lehetőség van matematikai modell felépítésére a halak kopoltyúiról, amelyek elsődleges gázcsere -egységei ennek megfelelően eltérő alakúak lesznek.
Épület matematikai modellek megengedett, hogy világos határvonalat húzzon az emlősök és a halak légzőszervei között. Kiderül, hogy a legfontosabb a légzősejtek geometriai szerkezetében van. Ez különösen nyilvánvalóvá válik a halak gázcsere -szükségletét és a környezet tulajdonságait a halak légzőszerveinek alakjával összekötő kapcsolat tanulmányozásakor.
Az ezt az összefüggést kifejező egyenlet olyan mennyiségeket foglal magában, mint az oxigén rendelkezésre állása, vagyis annak koncentrációja, diffúziós sebessége és oldhatósága az állat környezetében.
A belélegzett levegő vagy víz térfogata, a gázcserélő sejtek száma és mérete, az általuk elnyelt oxigén mennyisége, és végül az artériás vér oxigénnyomása. Tegyük fel, hogy a halaknak tüdője van, nem kopoltyúja, mint légzőszerve.
Helyettesítve az egyenletbe a hal légzése során bekövetkező gázcsere valós adatait, azt találjuk, hogy a tüdővel rendelkező hal nem tud vízben élni, mivel a számítás azt mutatja, hogy a halmodell artériás vérében teljes oxigénhiány van.
Ez azt jelenti, hogy hiba történt a feltételezésben, nevezetesen: a gázcserélő cella kiválasztott formája helytelennek bizonyult. A halak vízben élnek kopoltyúiknak köszönhetően, amelyek lapos, vékony, szorosan csomagolt tányérok. Ilyen szerkezetben - ellentétben a tüdő gömbsejtjeivel - nincs gázdiffúziós probléma.
A tüdőhöz hasonló légzőszervekkel rendelkező állat csak akkor élhet túl a vízben, ha szervezete oxigénigénye rendkívül alacsony. Példaként nevezzük holothuriát (tengeri uborka).
A kopoltyúk lehetővé teszik a halak számára, hogy a vízben éljenek, és ugyanazok a kopoltyúk megakadályozzák őket a vízen kívül való létezésükben. A levegőben a gravitáció elpusztítja őket. A levegő-víz határfelületen fellépő felületi feszültség hatására a sűrűn tömött kopoltyúlapok összetapadnak.
A gázcserére rendelkezésre álló kopoltyúfelület annyira lecsökken, hogy a halak nem tudnak lélegezni, annak ellenére, hogy a levegőben sok oxigén van. A tüdő alveolusait egyrészt a mellkas, másrészt a tüdőben felszabaduló nedvesítőszer védi, ami jelentősen csökkenti a felületi feszültséget.
Lélegző emlősök vízben
Az emlősök vízben történő légzési folyamatainak vizsgálata így új információkkal szolgált a légzés alapelveiről általában. Másrészt valódi feltételezés volt, hogy egy személy korlátozott ideig képes lesz folyadékot lélegezni káros következmények nélkül. Ez lehetővé teszi, hogy a búvárok a jelenleginél sokkal mélyebb óceánmélységbe süllyedjenek.
A mélytengeri merülés fő veszélye a mellkasra és a tüdőre gyakorolt víznyomás. Ennek eredményeként a tüdőben emelkedik a gáznyomás, és a gázok egy része belép a véráramba, ami súlyos következményekhez vezet. Nál nél magas nyomások a legtöbb gáz mérgező a szervezetre.
Így a búvár vérébe jutó nitrogén már 30 méteres mélységben mérgezést okoz, és a keletkező nitrogén érzéstelenítés miatt gyakorlatilag 90 méteres mélységben teszi ki a működésből. (Ez a probléma megoldható ritka gázok, például hélium használatával, amelyek még nagyon magas koncentrációban sem mérgezőek.)
Ezenkívül, ha a búvár túl gyorsan tér vissza a mélységből a felszínre, a vérben és a szövetekben oldott gázok buborékként szabadulnak fel, ami dekompressziós betegséget okoz.
Ez a veszély elkerülhető, ha a búvár nem levegőt lélegez be, hanem oxigénnel dúsított folyadékot. A tüdőben lévő folyadék ellenáll a jelentős külső nyomásnak, miközben térfogata gyakorlatilag nem változik. Ilyen körülmények között a több száz méter mélységbe ereszkedő búvár minden következmény nélkül képes gyorsan visszatérni a felszínre.
Annak bizonyítására, hogy dekompressziós betegség nem fordul elő víz belélegzésekor, a következő kísérleteket végeztem el laboratóriumomban. Folyadékot lélegeztető egérrel végzett kísérletek során 30 atmoszféra nyomást három másodpercre egy atmoszférába állítottak. A betegség jeleit nem figyelték meg. Ez a nyomásváltozás mértéke egyenértékű azzal a hatással, hogy 910 méter mélyről 1100 kilométer / óra sebességgel emelnek.
Az ember vizet tud lélegezni
A folyékony légzés hasznos lehet az emberek számára az űrutazás során. Amikor távoli bolygókról, például a Jupiterről térünk vissza, óriási gyorsításokra lesz szükség, hogy elhagyjuk a bolygó gravitációs zónáját. Ezek a gyorsulások jelentősek Továbbá amit az emberi szervezet képes elviselni, különösen a könnyen sebezhető tüdőt.
De ugyanezek a terhelések egészen elfogadhatóvá válnak, ha a tüdőt folyadékkal töltik meg, és az űrhajós teste a vérével egyenlő sűrűségű folyadékba merül, ahogy a magzat is az anyaméh magzatvízébe merül.
Rudolph Margaria, T. Gvolterotti és D. Spinelli olasz fiziológusok 1958 -ban rendeztek ilyen kísérletet. Egy acélhengert dobtak vemhes patkányokkal különböző magasságú vezető támaszon. A kísérlet célja annak tesztelése volt, hogy leszálláskor a magzat túléli -e a hirtelen fékezés és sokk körülményeit. A lassítási sebességet a henger ólombázisba való benyomódási mélységéből számítottuk ki.
Maguk az állatok azonnal elpusztultak a kísérlet során. A boncolás jelentős tüdőkárosodást mutatott. A sebészeti úton felszabadult embriók azonban éltek és normálisan fejlődtek. A méhfolyadék által védett magzat 10 ezer g -ig képes ellenállni a negatív gyorsulásoknak.
Miután a kísérletek kimutatták, hogy a szárazföldi állatok folyadékot lélegezhetnek, ésszerű feltételezni ezt a lehetőséget az emberek számára. Jelenleg néhány közvetlen bizonyítékunk van e feltételezés alátámasztására. Így például most használjuk új módszer bizonyos tüdőbetegségek kezelésére.
A módszer abból áll, hogy az egyik tüdőt sóoldattal öblítik, amely eltávolítja a kóros váladékot az alveolusokból és a hörgőkből. Ugyanakkor a második tüdő gáznemű oxigént lélegzik.
Ennek a műveletnek a sikeres végrehajtása inspirált bennünket egy kísérlet felállítására, amelyhez egy bátor búvár - mélytengeri felfedező, Francis D. Faleichik önkéntesként jelentkezett.
Altatásban kettős katétert helyeztek a légcsőjébe, amelynek minden csöve elérte a tüdőt. Normál testhőmérsékleten az egyik tüdő levegőjét 0,9 % -os oldattal helyettesítették asztali só... A "légzési ciklus" abból állt, hogy sóoldatot juttattunk a tüdőbe, majd eltávolítottuk.
A ciklust hétszer megismételtük, és minden "belégzéshez" 500 ml oldatot vettünk. Faleichik, aki az eljárás során teljesen tudatában volt, azt mondta, hogy nem vett észre jelentős különbséget a fény, a lélegző levegő és a fény, a lélegző víz között. Nem tapasztalt semmilyen kellemetlenséget sem, amikor a folyadék be- és kiáramlott a tüdőbe.
Természetesen ez a kísérlet még nagyon messze van attól, hogy a légzési folyamatot mindkét tüdővel vízben hajtsák végre, de megmutatta, hogy az emberi tüdő sóoldattal való feltöltése, ha az eljárást helyesen hajtják végre, nem okoz súlyos szöveti pusztulást, és nem kellemetlen érzéseket vált ki.
A víz lélegzésének legnehezebb problémája
Valószínűleg a legnehezebben megoldható probléma a szén -dioxid felszabadulása a tüdőből, amikor vizet lélegzik be. Mint már említettük, a víz viszkozitása körülbelül 36-40-szerese a levegő viszkozitásának. Ez azt jelenti, hogy a tüdő legalább negyvenszer lassabban szivattyúzza a vizet, mint a levegő.
Más szavakkal, egy egészséges fiatal búvár, aki percenként 200 liter levegőt tud lélegezni, percenként csak 5 liter vizet tud belélegezni. Teljesen nyilvánvaló, hogy ilyen légzéssel a szén -dioxid nem szabadul fel elegendő mennyiségben, még akkor sem, ha az illető teljesen vízbe merül.
Megoldható -e ez a probléma olyan környezet használatával, amelyben a szén -dioxid jobban oldódik, mint a víz? Néhány cseppfolyósított szintetikus fluorozott szénhidrogénben a szén -dioxid például háromszor jobban oldódik, mint vízben, az oxigén pedig harmincszor. Leland S. Clarke és Frank Gollan kimutatták, hogy az egér légköri nyomáson oxigéntartalmú folyékony szén-fluoridban élhet.
A szén -fluorid nemcsak több oxigént tartalmaz, mint a víz, de ebben a környezetben a gáz diffúziós sebessége négyszer nagyobb. Azonban itt is, mint korábban, a folyadék alacsony tüdőáteresztő képessége továbbra is akadozik: a fluorozott szénhidrogének viszkozitása még nagyobb, mint a sóoldaté.
Angolból fordította: N. Poznanskaya.
08.06.2018 - admin
Az emberek először megtudtak egy emberről, aki tudott lélegezni a víz alatt, az "A kétéltű ember" című regényből, amelyet Alekszandr Beljajev szovjet tudományos fantasztikus író írt. Dr. Borisz Jegorov, az első tudós, aki az űrbe látogatott, biztosítéka szerint az emberek valóban nagy mélységekbe merülhetnek, és közvetlenül a vízből nyert oxigént lélegezhetnek be. Ehhez speciális folyadékot kell pumpálni a tüdejébe.
Jelenleg sikeres kísérleteket végez állatokkal Johannes Kilstrom holland fiziológus. A kísérleteket egereken végezték, és megerősítették az űrhajós szavait. Az egér tüdejébe speciális, enyhén sós folyadékot pumpálnak, amely sok oxigént tartalmaz. Ezután az egeret egy víztartályba helyezik, amelyből nem tud kijutni. Az állat úszni kezd, mint a hal a vízben, és nem látja, hogy pánikba esne.
A tudós, az orvostudomány kandidátusa, Vladlen Kozak hasonló kísérleteket végzett a Szovjetunióban. Miután egérrel végzett kísérleteket, Johannes Kilstr hasonló kísérletet hajtott végre egy kutyával, és nagyon eredményesen. Ezután a kísérleteket macskákon és sok más állaton végezték, amelyek a tüdejükkel a víz alatt lélegeztek, amelyekbe korábban speciális folyadékot pumpáltak. Az állatok több órán keresztül önként úsztak, mint a halak, ezután nyugodtan kezdtek újra levegőt lélegezni.
Amikor felmerült a kérdés, hogy embereken kísérletet kell -e végezni, az első önkéntes, egy húsz éves búvárkodási tapasztalattal rendelkező búvár, Frank Falezhchik önként jelentkezett. A kellemetlen és veszélyes meglepetések elkerülése érdekében a tudósok úgy döntöttek, hogy először csak egy tüdőt töltenek folyadékkal egy önkéntesből. A búvár meggyőződött kitűnő egészségi állapotáról, ezért a kutatók úgy döntöttek, hogy teljes körű kísérletet hajtanak végre, ami ragyogóan sikerült.
Húsz ember tudósai és orvosai figyelték ezt a csodát. És az alany nem aggódott, de azért, hogy segítsen a kutatóknak, úgy döntött, mindent leír, amit érzett. A férfi több órán keresztül víz alatt maradt, úszott, mint a hal, és a tüdőből lélegzett a vízből kapott oxigénnel.
Johannes Kilstr bebizonyította, hogy ha az ember tüdeje tele van speciális folyadékkal, akkor víz alatt lélegzik, nagy mélységbe (legalább 500 méter) ereszkedve.
Felhasználóinkat valószínűleg érdekli, hogy van -e ilyesmi hazánkban? Szevasztopolban van egy laboratórium, ahol a folyékony légzést tanulmányozzák és használják.
Valószínűleg sokan hallottak az óceánok és tengerek nagy francia hódítójáról, Jacques-Yves Cousteau-ról. Könnyű búvárfelszerelést ő talált ki. A kutató azt írta, hogy eljön az idő, amikor megjelenik egy új emberi faj, amely víz alatt fog élni, városokat épít víz alá, és megjelenik. Úgy tűnik, a bátor kapitánynak igaza volt.
