Vlastnosti dýchania pod vodou a v horách. Vlastnosti dýchania pod vodou, dokonca aj na krátky čas

Aj krátky pobyt pod vodou si vyžaduje špeciálne technické vybavenie a primeraný výcvik človeka. Najväčšie ťažkosti pri práci pod vodou sú spojené s poskytovaním dýchacej zmesi potápačovi.

Plynná zmes sa totiž musí dostať do pľúc potápača pod rovnakým tlakom, aký v danej hĺbke vytvára stĺpec vody. Ak je tento pomer porušený, vonkajší tlak jednoducho stlačí hrudník, čo vám zabráni nadýchnuť sa. Pri takomto dýchaní sa práca dýchacích svalov prudko zvyšuje. Skúsení potápači preto dýchajú zhlboka, ale pomaly. Niektoré z nich sa nadýchnu len 3-4 krát za minútu, pričom zakaždým dostanú 2-2,5 litra vzduchu do pľúc.

Veľký význam pri hlbokomorskom potápaní má aj zloženie dýchacej zmesi. Ak sa na dýchanie pod vodou používa stlačený vzduch, potom sa parciálny tlak kyslíka pri ponorení zvýši a v hĺbke 90 m prekročí normálny tlak 10-krát. V hĺbke 40 m dostane potápač zmes obsahujúcu 5% kyslíka a v hĺbke 100 metrov - iba 2% (namiesto obvyklých 20,9%). Pri dlhšej inhalácii čistý kyslík a pod tlakom asi 3 atm. , môže dôjsť k poruche nervový systém vo forme záchvatu.

Parciálny tlak dusíka v dýchacej zmesi tiež nie je telu ľahostajný. V nám známej atmosfére, kde dusík tvorí takmer 79 %, je tento plyn jednoduchým riedidlom kyslíka a nezúčastňuje sa žiadnych procesov prebiehajúcich v tele. Avšak, kedy vysoký tlak dusík sa stáva zákerným nepriateľom. Spôsobuje narkotický stav podobný intoxikácii alkoholom. Preto sú potápači už od hĺbky 60 m zásobovaní dusíkom – zmesou kyslíka, kde je dusík čiastočne alebo úplne nahradený héliom, ktoré je fyziologicky neaktívne.

Neskôr bol vynájdený kesón, čo je zvon s otvorom nadol. Zvon klesá na dno a pod ním sa čerpá vzduch. Ľudia vo zvone môžu vykonávať potrebné práce pod vodou.

Aj pre potápača, nehovoriac o kesonových robotníkoch, je dosah pod vodou veľmi malý, obmedzený dĺžkou hadice, cez ktorú vstupuje vzduch. Prirodzene, pátranie po vedcoch pokračovalo. Nedávno, už v našom storočí, bolo možné vytvoriť aqualung - autonómny potápačský prístroj s valcami stlačeného vzduchu alebo kyslíka na voľný pohyb pod vodou na veľké vzdialenosti.

Približne rovnakému problému čelili zvieratá, keď sa museli presunúť do tekutého prostredia. Niektorí z nich išli rovnakou cestou ako ľudia a predznamenali vznik potápačských zariadení o desiatky miliónov rokov.

Ľahko vysúvateľný a veľmi dlhý sifón, ako skutočná potápačská hadica, má larvy eristalis. Žijú na dne nádrží, pochovaní v bahne. Ak je nádrž na tomto mieste veľmi plytká, larvy majú možnosť bez toho, aby sa dostali z bahna, vystaviť hadicu na hladinu vody a pokojne dýchať.

Predkovia vodného hmyzu boli suchozemské zvieratá. Sťahovanie do vody niekedy neznamenalo žiadne výrazné zmeny v ich dýchacom systéme. Dýchajú len vzduch. Jediné prispôsobenie sa vodnému prostrediu sa prejavilo v schopnosti vytvárať si zásoby vzduchu, ako to robia potápači, keď sa vydávajú na podvodnú cestu. U plávajúcich chrobákov sú tieto rezervy umiestnené pod elytrou a u hladkých na bruchu. Vzduchové bubliny sú držané špeciálnymi vodeodolnými vlasmi. diery dýchací systém sú umiestnené v miestach pripevnenia vzduchových bublín; Z týchto rezervoárov hmyz čerpá kyslík potrebný pre život.

To isté platí pre pavúky. Prevažná väčšina z nich sú charakteristické suchozemské živočíchy, dýchajúce pomocou špeciálnych pľúcnych vakov. O to pozoruhodnejší je v našej faune jediný prebehlík na vodný živel z tohto radu živočíchov – vodný pavúk strieborný. Jeho telo je pokryté malým, nezmáčavým páperím. Keď je pavúk ponorený do vody, najmenšie vzduchové bubliny sa prilepia na delo a pokrývajú celé telo pevnou látkou. vzduchový plášť. Vo vode sa táto škrupina leskne a pavúk sa stáva ako živá ortuťová guľa. Okrem toho, keď pavúk odkryje špičku brucha z vody, vezme si väčšiu vzduchovú bublinu a držiac ju zadnými nohami ide do ríše Neptúna.

Medzi vodnými rastlinami pavúk napína vlákna svojej siete rovnakým spôsobom ako jeho suchozemskí príbuzní. Web má spočiatku plochý vzhľad. Ale ako pavúk nesie vzduchové bubliny pod sebou, začne sa vydúvať a má podobu náprstku. Ukazuje sa miniatúrny kesón. V tomto kesóne trávi pavúk väčšinu svojho života. Tu samička kladie semenníky, z ktorých sa liahnu mladé pavúky.

Podobnosť s potápačským vybavením a kesónom je čisto vonkajšia. Procesy, ktoré tu prebiehajú, sú oveľa komplikovanejšie. Vzduchové bubliny, ktoré hmyz nesie, sú na jednej strane rezervnými rezervoármi a na druhej strane pomáhajú extrahovať kyslík z okolitej vody. Toto zariadenie dokonca dostalo špeciálny názov - fyzické pľúca.

Ako viete, všetky plyny, ktoré tvoria vzduch, sú rozpustené vo vode v množstve úmernom ich koncentrácii v atmosfére. Keď hmyz dýcha, koncentrácia kyslíka vo vzduchovej bubline klesá a keď klesne pod 16 percent, kyslík rozpustený vo vode začne difundovať do vzduchovej bubliny. Zásoba kyslíka v bubline sa tak neustále dopĺňa.

Ak je spotreba kyslíka malá, napríklad keď je hmyz v pokoji, fyzické pľúca môžu zásobovať dopyt po kyslíku na neurčito dlhý čas. Ak je spotreba kyslíka vysoká, jeho difúzia z vody nedokáže stratu včas nahradiť, percento kyslíka vo vzduchovej bubline prudko klesá a percento ostatných plynov (a predovšetkým dusíka) sa zvyšuje a stáva sa oveľa väčším. ako sa to zvyčajne deje vo vzduchu. Preto sa dusík začína rozpúšťať vo vode. Objem vzduchovej bubliny sa zmenšuje spotrebou časti kyslíka na dýchanie a rozpustením dusíka vo vode, hmyz je nútený vystúpiť na hladinu, aby doplnil zásoby.

Množstvo vzduchu, ktoré môže hmyz odniesť, je malé a nebyť doplnenia kyslíka z vody, nestačilo by to na veľmi krátky čas. To sa zreteľne prejavuje v prípadoch, keď je difúzia plynov nemožná. Napríklad, ak do prevarenej vody umiestnite plavcov a vyhladené ryby, čoskoro zomrú, pretože vo vriacej vode nie sú žiadne rozpustené plyny, a preto nie je kam doplniť zásoby kyslíka.

To isté sa stane, ak sa tento hmyz vysadí do vody, v ktorej je rozpustený iba kyslík a ten istý čistý kyslík sa poskytne ako rezerva. Zásoba nebude trvať dlhšie ako pol hodiny, pretože za takýchto podmienok nedôjde ani k difúzii. Zvyčajne môžu byť smoothies vo vode bez doplnenia zásob vzduchu 6 hodín. V dôsledku difúzie kyslíka z vody do vzduchovej bubliny sa teda mnohonásobne predĺži dĺžka pobytu hmyzu vo vode bez obnovenia prísunu vzduchu.

Malý hmyz, ktorého spotreba kyslíka je nízka, si nemusí veľmi dlho doplniť zásoby vzduchu. Navyše sa ukazuje, že netrpia ani tak znížením zásob kyslíka, ako skôr znížením dusíka zo vzduchovej bubliny. Ak je vodná ploštica zasadená do vody nasýtenej kyslíkom, po odstránení vzduchových bublín pod vodou tenkou kefou a ich nahradení bublinami čistého dusíka, potom hmyz dlho sa bude cítiť normálne, pretože sa veľmi skoro uvoľní z vody do bubliny dusíka dostatok kyslíka, ktorý je dostatočný na dýchanie.

Fyzické pľúca využíva kaviár labyrintových rýb, pre ktoré musia rodičia postaviť špeciálnu budovu, takzvané hniezdo. Je vytvorený zo vzduchových bublín uzavretých v slinnej tekutine. Kaviár, ktorý je obklopený iba tenkým filmom tekutiny, pláva medzi vzduchovými bublinami a dostáva dostatočné množstvo kyslíka. Strata kyslíka sa dopĺňa zo vzduchu.

Polyacanthus, žijúci v prostredí bohatšom na kyslík, si nestavia hniezda na hladine, ale niekde pod širokým listom podvodnej rastliny, pod kameňom alebo úlomkom. Keďže vo vode je kyslík, fyzické pľúca budú pracovať v hĺbke. Zaujímavosťou je, že polyakantus si stavia hniezdo kedykoľvek počas roka, a to nielen počas obdobia rozmnožovania, a sám ho používa na dýchanie vzduchu z hniezda. To umožňuje rybám nevyliezť na hladinu, kde môže číhať nebezpečenstvo, ale zostať na dne v hustých húštinách rastlín, v zásekoch. Polyacantus odoberá zo svojich špajzov vzduch bohatý na kyslík a na oplátku za obohatenie kyslíkom a čistenie od oxidu uhličitého vracia bublinu dusíka s prímesou oxidu uhličitého. Až keď je v hniezde nedostatok dusíka, polyakant vystúpi na povrch, aby doplnil zásoby.

Čím vyššie človek stúpa do hôr, alebo čím vyššie ho lietadlo vynesie, tým je vzduch redší. Vo výške 5,5 km nad morom je atmosférický tlak takmer polovičný; v rovnakej miere klesá aj obsah kyslíka. Už v nadmorskej výške 4 km môže netrénovaný človek dostať takzvanú horskú chorobu. Tréningom však môžete telo zvyknúť na pobyt vo vyšších nadmorských výškach. Ani pri zdolávaní Everestu horolezci hrdinovia nepoužívali kyslíkové prístroje. Ako sa telo prispôsobuje vzduchu chudobnému na kyslík?

Hlavnú úlohu tu zohráva zvýšenie počtu, a teda zvýšenie množstva hemoglobínu v krvi. V horských oblastiach dosahuje počet červených krviniek 6 alebo viac miliónov na 1 mm 3 (namiesto 4 miliónov v normálnych podmienkach). Je jasné, že v tomto prípade dostane krv možnosť zachytiť viac kyslíka zo vzduchu.

Mimochodom, niekedy ľudia, ktorí boli v Kislovodsku, pripisujú zvýšenie množstva hemoglobínu v krvi skutočnosti, že si dobre oddýchli a zotavili sa. Pointa samozrejme nie je len v tomto, ale jednoducho vo vplyve vysočiny.

Potápači a tí, ktorí pracujú v kesónoch - špeciálnych komorách používaných pri stavbe mostov a iných hydraulických stavieb, sú naopak nútení pracovať so zvýšeným tlakom vzduchu. V hĺbke 50 m pod vodou zažíva potápač tlak takmer 5-krát vyšší ako je atmosférický tlak a v skutočnosti musí niekedy klesnúť 100 m alebo viac pod vodu.

Tlak vzduchu má veľmi zvláštny účinok. Človek pracuje v týchto podmienkach celé hodiny bez toho, aby mal nejaké problémy zo zvýšeného tlaku. Pri rýchlom stúpaní na vrchol však existujú ostré bolesti v kĺboch pruritus, ; v závažných prípadoch boli hlásené úmrtia. Prečo sa to deje?

V bežnom živote nie vždy premýšľame o tom, akou silou na nás tlačí atmosférický vzduch. Medzitým je jeho tlak veľmi vysoký a dosahuje asi 1 kg na štvorcový centimeter povrchu tela. Ten u osoby s priemernou výškou a hmotnosťou je 1,7 m2. V dôsledku toho na nás atmosféra tlačí silou 17 ton! Tento obrovský stláčací efekt nepociťujeme, pretože je vyvážený tlakom telesných tekutín a plynov v nich rozpustených. Kolísanie atmosférického tlaku spôsobuje množstvo posunov v organizme, čo pociťujú najmä pacienti s hypertenziou a ochoreniami kĺbov. Koniec koncov, keď sa atmosférický tlak zmení o 25 mm Hg. čl. tlak atmosféry na teleso sa mení o viac ako pol tony! Telo musí vyrovnať tento posun tlaku.

Ako však už bolo spomenuté, byť pod tlakom aj pri 10 atmosférách potápač znáša pomerne dobre. Prečo môže byť rýchly vzostup smrteľný? Faktom je, že v krvi, ako v každej inej kvapaline, sa pri zvýšenom tlaku plynov (vzduchu) v kontakte s ňou tieto plyny výraznejšie rozpúšťajú. Dusík, ktorý tvorí 4/5 vzduchu, je telu úplne ľahostajný (keď je vo forme voľného plynu), vo veľkom množstve sa rozpúšťa v krvi potápača. Ak sa tlak vzduchu rýchlo zníži, plyn začne vychádzať z roztoku, krv "vrie", pričom sa uvoľňujú bublinky dusíka. Tieto bubliny sa tvoria v cievach a môžu upchať životne dôležitú tepnu – v mozgu atď.

Tak rozdielne, ako sú účinky vysoko nad morom a hlboko pod vodou, existuje jeden odkaz, ktorý ich spája. Ak človek veľmi rýchlo stúpa lietadlom do riedkych vrstiev atmosféry, tak nad 19 km nad morom je potrebné úplné utesnenie. V tejto nadmorskej výške sa tlak zníži natoľko, že voda (a teda aj krv) vrie už nie pri 100 °C, ale pri . Môžu sa vyskytnúť javy dekompresnej choroby, podobného pôvodu ako dekompresná choroba.

Za normálnych podmienok nemyslíme na vlastné dýchanie – ide o mimovoľný reflexný proces. Prirodzené dýchanie na hladine však nie je to isté ako potápanie pod vodou: dýchanie cez regulátor je neprirodzený akt, ale potápanie bez neho nie je možné. Malo by sa dať Osobitná pozornosť túto „neprirodzenú“ zložku podmorských dobrodružstiev. Plytký ponor v teplej vode je ponorom pre relaxáciu v pohodlí a do určitej miery bezpečné prostredie. V prípade potápania napríklad k potopenému objektu do hĺbky cca 40 m to vedie k zvýšeniu fyzická aktivita a dýchanie cez regulátor môže spôsobiť výraznú zmenu hladín kyslíka, oxidu uhličitého a dusíka v rôznych tkanivách tela. Takéto zmeny zase môžu spôsobiť dramatickú zmenu vo fungovaní dýchacieho systému. Z toho vyplýva záver: pri potápaní s potápačským výstrojom musíte vedome regulovať dýchací proces, aby ste predišli vzniku panických stavov a strate sebakontroly, ak náhle pocítite nedostatok vzduchu alebo zmeny vo vašej pohode. Osoba v stave paniky robí spontánne vyrážky, ktoré môžu viesť k embólii alebo dekompresným stavom a v prípade straty vedomia riskujete, že sa jednoducho utopíte.

Príčiny záchvatov paniky alebo straty vedomia pod vodou je často ťažké určiť, ale povaha zranení a lekárske správy o nehodách pod vodou nepriamo potvrdzujú, že regulácia dýchania v týchto prípadoch zohráva dôležitú úlohu. Bohužiaľ, informácie o základných mechanizmoch vplyvu dýchania na duševné a emocionálny stavčlovek nie je ani zďaleka úplný, pretože štúdie sú zo zrejmých dôvodov zriedkavé.

Dýchanie za normálnych podmienok sa vykonáva reflexne, takýto mechanizmus je stanovený prírodou, aby sa zabezpečil fyziologicky potrebný obsah kyslíka a oxidu uhličitého v krvi a tkanivách. Nemyslíme na to, ako sa to robí – len dýchame. Abnormálne hladiny kyslíka, oxidu uhličitého a dusíka môžu mať na telo nezávislé, kumulatívne alebo interaktívne účinky, ktoré sa zhoršujú hĺbkou ponoru, úrovňou cvičenia, zadržaním dychu a zvýšenou hustotou vdychovaných plynov. V žiadnom prípade by ste pod vodou nemali stratiť kontrolu nad dýchaním.

Prípad 1. Dôsledky hromadenia oxidu uhličitého a dýchavičnosť (zhoršená frekvencia dýchania).

"Nový rotoped-erogonometer sme testovali v izolovanej komore pri vysokom tlaku vzduchu. Za takýchto podmienok je účinok dusíkovej anestézie dosť výrazný. Náš stav bol uspokojivý, kým sme neprešli na dávkovaný prívod vzduchu, ktorý nám zabezpečil len polovičnú potrebného prísunu čerstvého vzduchu.Partner po 3 minútach experimentu prestal šliapať do pedálov, jeho telesná teplota klesla a oči sa mu „vykrútili.“ V teste som pokračoval, hoci som si uvedomil, že vzduchu je málo, ale bol som rozhodnutý dokončite experiment. Výsledkom bolo, že som sa dostal do stavu zabudnutia, z ktorého som prežil najstrašnejší pocit v živote - pocit dusenia. Keby sme boli s partnerom vo vode, nevyhnutne by sme sa utopili."
Špeciálny fyziológ E. Lanphier.

Akumulácia oxidu uhličitého a zhoršená rýchlosť dýchania sú príčinou panických stavov.

Zmesi, ktoré potápač dýcha pod vodou, takmer vždy obsahujú viac kyslíka, ako je potrebné. Počiatočným momentom reflexného dýchania je akumulácia oxidu uhličitého v krvi. Parciálny tlak kyslíka v zmesiach plynov na dýchanie pod vodou je nad normou, ktorá je 0,21 atm. A biochémia krvi nie je prispôsobená normálnej výmene kyslíka a oxidu uhličitého za takýchto podmienok. Väčšina kyslíka, ktorý vstupuje do tela, sa prenáša do chemická zlúčenina s hemoglobínom obsiahnutým v červených krvinkách (erytrocytoch), kým oxid uhličitý v viac rozpúšťa sa v tekutých krvných frakciách. Na povrchu je obsah kyslíka v žilovej krvi znížený a molekuly oxidu uhličitého sa viažu na hemoglobín zbavený kyslíka. So zvýšeným parciálnym tlakom kyslíka pri potápaní klesá relatívna koncentrácia oxidu uhličitého viazaného na hemoglobín v žilovej krvi, pretože. značné množstvo hemoglobínu je stále obsadené kyslíkom, ale zvyšuje sa koncentrácia oxidu uhličitého rozpusteného v krvi, čo vedie k celkovému zvýšeniu hladiny oxidu uhličitého v krvi a tkanivách. A tak aj napriek tomu, že relatívny obsah kyslíka v krvi je dostatočný, centrum nervového systému, ktoré reguluje dýchanie, neustále dostáva signál, že je potrebné aktivovať dýchanie.

Za normálnych okolností vysoký stupeň CO2 spôsobuje u človeka zrýchlené dýchanie a zvýšená ventilácia pľúc vedie k odvádzaniu prebytočného CO2 z tela. Pod vodou tento mechanizmus nefunguje – ani pri zrýchlenom dýchaní hladina oxidu uhličitého neklesá, vysoký krvný tlak v prostredí jednoducho neumožňuje pľúcam uvoľniť všetok nahromadený CO2, čo má za následok dýchavičnosť (dýchavičnosť) a subjektívny pocit „nedostatku“ vzduchu.

Dôvody hromadenia oxidu uhličitého v tele môžu byť rôzne. Na povrchu prijateľné úrovne pohybovú aktivitu obmedzujú najmä črty kardiovaskulárneho systému. No pri potápaní sa stávajú limitujúcim faktorom práve funkcie dýchacieho systému. Pri potápaní do hĺbky sa objem krvi prerozdeľuje z dolných končatín do pľúc, čo spolu so zvýšením tlaku vedie k zníženiu celkového objemu pľúc a tým aj k zmene režimu dýchania. Normálnemu fungovaniu dýchacieho systému bráni aj nutnosť prekonávať odpor prúdenia vzduchu vdychovaného cez regulátor, ktorý je spôsobený zvyšovaním hustoty vdychovaného plynu so zvyšovaním hĺbky a tlaku na ruky a na druhej strane zvýšenie únavy s nárastom fyzickej námahy.

Normálne dýchanie cez regulátor vyžaduje určité úsilie navyše, aby sa otvoril voľný prúd vzduchu cez zavádzací systém. Pre potápača to nepredstavuje žiadny problém, ktorý sa ľahko ponorí v dobre regulovanom prostredí moderné vybavenie. Ale za určitých podmienok, napríklad kvôli rozdielu tlaku, v závislosti od toho, aké hlboké sú pľúca potápača a v akej hĺbke je regulátor prvého stupňa, je potrebné ďalšie úsilie na normálne dýchanie.

Koncentrácia oxidu uhličitého v tele sa môže počas potápania zvýšiť, ak dôjde k stresovej situácii, človek je rozrušený alebo možno dusíková narkóza bráni normálnemu dýchaniu. Niekedy potápači úmyselne obmedzia svoju dýchaciu aktivitu, spomalia dýchanie, aby zadržali viac vzduchu, čo môže spôsobiť bolesti hlavy, ktoré sa objavia po potápaní.

Porušenie rytmu dýchania, panika a rýchly výstup na povrch.

Nadbytočný oxid uhličitý zvyčajne spôsobuje pocit nedostatku vzduchu alebo dýchavičnosť, výsledkom čoho je vystrašený človek, často sprevádzaný panickou reakciou. Je možná aj opačná situácia – so zvyšujúcim sa parciálnym tlakom kyslíka sa zvýšenie koncentrácie oxidu uhličitého môže stať menej účinným signálom na zvýšenie ventilácie, čo vedie k ďalšej akumulácii CO2.

Pri počiatočnom výcviku potápačov nie je vždy dostatočne zdôrazňovaný význam jednotného dýchania pod vodou. Neskúsení začiatočníci, aj keď sú špeciálne trénovaní, sú obzvlášť náchylní na panickú reakciu na dýchavičnosť, ktorá často vedie k zbytočne rýchlemu výstupu na povrch, a je známe, že je to priama cesta k dekompresnej chorobe alebo upchatiu krvných ciev a často oboje.

Ak človek predpokladá, že dýchanie pod vodou sa nelíši od dýchania na hladine, čaká ho nemilé prekvapenie, ak v hĺbke, kvôli skutočnej alebo zdanlivej núdzi, bude musieť aktivovať dýchanie. Aj keď takáto situácia môže byť veľmi poučná z hľadiska získania skúseností so správaním pod vodou, ale, úprimne povedané, toto nie je najlepší spôsob, ako získať vedomosti.

Ak sa z nejakého dôvodu nemôžete vyhnúť náhlemu zvýšeniu fyzickej aktivity, odborníci odporúčajú zvýšiť ventiláciu hlbším dýchaním, nie však na úkor zvýšenia rytmu. Toto je najlepší spôsob, ako sa vyhnúť pocitu, že ste bez dychu alebo bez dychu. Čo ak ste predsa len „stratili“ dych? Najlepšia cesta zastavte akýkoľvek pohyb, uvoľnite sa a nechajte dýchanie obnoviť.

Ako sa vyhnúť "dusíkovej anestézii" a znížiť hromadenie oxidu uhličitého v tkanivách.

Riziko omdlenia pod vodou v dôsledku „dusíkovej narkózy“, otravy kyslíkom alebo nadmerného nahromadenia oxidu uhličitého je priamo úmerné hĺbke, do ktorej sa ponoríte v normálnom vzduchu.

Potápači, ktorí majú v úmysle robiť hlboké ponory, by mali používať zmesi Heliox – hélium a kyslík, alebo trimix – hélium, dusík a kyslík. Pravda, aj používanie týchto zmesí má svoje obmedzenia a vyžaduje si ďalšie školenia, skúsenosti a špeciálne vybavenie.

Nehody, zranenia a bezpečnosť.

Priame dôkazy o príčinnej súvislosti medzi zlyhaním dýchania, panikou a zbytočne rýchlym výstupom sú zriedkavé, avšak údaje publikované v správe DAN „Dekompresné podmienky a nehody pri potápaní“ za rok 2000 naznačujú, že ide o neprimerane rýchly výstup, ktorý často sprevádza nehody pri zranení alebo smrti. Obrázok 1 poskytuje porovnanie toho, ako často zbytočne rýchly výstup sprevádzal ponory s ťažkými zraneniami, smrteľné a bezpečné potápanie bez zdravotných následkov. Neprimerane rýchly výstup bol teda zaznamenaný v 38 % smrteľných ponorov, v 23 % so zranením a v 1 % bezpečných ponorov z hľadiska nehôd.

Príčin neprimerane rýchleho výstupu môže byť veľa, vrátane straty kontroly nad vztlakom alebo nedostatku vzduchu na dýchanie. Na obr. 2 napríklad ukazuje, že nedostatok vzduchu bol zaznamenaný v 24 % smrteľných prípadov, 5 % prípadov so zranením a iba 0,3 % úspešných ponorov.

Prípad 2. Hlboká strata vedomia.

V podmienkach tlakovej komory naplnenej vodou sa simuloval ponor do hĺbky 54 metrov. Subjekt sa „vznášal“ prekonávaním odporu, ktorý bol vytvorený káblom pripevneným k záťaži. Spotreba kyslíka bola 2 litre za minútu. V experimente bol použitý uzavretý okruh rebreather. Parciálny tlak kyslíka sa udržiaval na 1,4 atm. Zvyšok zloženia zmesi tvorí dusík v koncentrácii, ktorá dáva narkotický účinok zodpovedajúci dýchaniu vzduchu v hĺbke 53 metrov. Pozorovateľ zaznamenal skutočnosť, že subjekt počas experimentu neustále zvyšoval intenzitu cvičenia aj napriek pokynu na zníženie záťaže. Zrazu, bez akéhokoľvek varovania, subjekt stratil vedomie. Experiment bol okamžite ukončený, subjekt bol vybratý z komory a veľmi rýchlo sa prebral. Ak by takáto situácia nastala pri skutočnom ponore, následky by mohli byť rovnako vážne ako tie, ktoré sú popísané nižšie.

Prípad 3 Strata vedomia počas hlbokého ponoru s následkom smrti.

Dvaja skúsení potápači sa ponorili k objektu zatopenému v hĺbke 42-51 metrov. Po 15 minútach pobytu v hĺbke jeden z potápačov signalizoval svojmu kamarátovi, že má problémy a začali spolu vyliezať na hladinu. V hĺbke 24 metrov zranený potápač stratil vedomie a uvoľnil regulátor. Buddyho pokus vložiť regulátor do úst kamaráta sa skončil neúspechom. V dôsledku toho obeť zomrela na následky utopenia. Pitva ukázala, že hlavnou príčinou nehody bolo porušenie srdcovej činnosti.

Rýchle dýchanie do hĺbky vedie k hromadeniu CO2 v ľudskom tele. Tento efekt sa prejaví, keď sa parciálny tlak kyslíka zvýši na 1,4 atm. Zvyšovanie koncentrácie oxidu uhličitého v ľudskom tele môže mať „omamný“ účinok. Dusíková „narkóza“ a „narkóza“ spôsobená hromadením oxidu uhličitého pôsobí komplementárne, tzn. ak je potápač pod vplyvom oboch „narkóz“, zvyšuje sa riziko straty vedomia. Vplyv javov ako dusíková „narkóza“, zvýšená fyzická aktivita, ťažkosti s dýchaním, vysoký parciálny tlak kyslíka a hromadenie oxidu uhličitého ilustrujú vyššie opísané prípady. Zvýšenie koncentrácie oxidu uhličitého vedie aj k zvýšeniu intrakraniálneho prietoku krvi, teda k zvýšenému prísunu kyslíka do mozgu, možným výsledkom je otrava kyslíkom. nervové tkanivo. Kombinovaný účinok dusíkovej a uhlíkovej „anestézie“ a otravy kyslíkom značne zvyšuje riziko poruchy vedomia. Priťažujúcim účinkom je zvýšenie fyzickej aktivity a zvýšenie hustoty vdychovaného plynu, čo opäť vedie k hromadeniu oxidu uhličitého v krvi. Obrázok 3 znázorňuje vzťah medzi hĺbkou ponoru, fyzicka charakteristika plynov, úroveň fyzickej aktivity a riziko straty vedomia.

Niet pochýb o tom, že citlivosť alebo odolnosť na otravu oxidom uhličitým alebo kyslíkom, ako aj na dusíkovú narkózu, do značnej miery závisí od individuálnych charakteristík organizmu konkrétnej osoby. Žiaľ, nemáme dostatočne spoľahlivé metódy, ktoré by umožnili s istotou diagnostikovať individuálnu toleranciu a jej zmenu v určitých podmienkach.

Na záver vám môžeme len odporučiť, aby ste pri potápaní pod vodou venovali osobitnú pozornosť vášmu dýchaciemu procesu: nech je váš akýkoľvek individuálnych charakteristík Odporúčame držať sa v bezpečných štatistikách!!!

DR. Richard Vann
Výskum D.A.N
založené na Alert Diver IV 2000

Pre normálny život človeka, ako aj veľkej väčšiny živých organizmov, je kyslík nevyhnutný. V dôsledku metabolizmu sa kyslík viaže na atómy uhlíka, pričom vzniká oxid uhličitý (oxid uhličitý). Súbor procesov, ktoré zabezpečujú výmenu týchto plynov medzi telom a životné prostredie sa nazýva dýchanie.

Prísun kyslíka do ľudského tela a odstraňovanie oxidu uhličitého z tela zabezpečuje dýchací systém. Skladá sa to z dýchacieho traktu a pľúca. Horné dýchacie cesty zahŕňajú nosové priechody, hltan a hrtan. Ďalej vzduch vstupuje do priedušnice, ktorá je rozdelená na dve hlavné priedušky. Priedušky, neustále sa rozdvojujúce a rednúce, tvoria tzv bronchiálny strom pľúca. Každý bronchiol (najtenšie vetvenie priedušiek) končí alveolami, v ktorých prebieha výmena plynov medzi vzduchom a krvou. Celkový počet alveolov u ľudí je približne 700 miliónov a ich celková plocha je 90-100 m2.

Štruktúra dýchacieho systému.

Povrch dýchacích ciest, okrem povrchu alveol, je nepriepustný pre plyny, preto sa priestor vo vnútri dýchacích ciest nazýva mŕtvy priestor. Jeho objem u mužov je v priemere asi 150 ml, u žien -100 ml.

Vzduch vstupuje do pľúc v dôsledku podtlaku vzniknuté ich natiahnutím bránicou a medzirebrovými svalmi pri nádychu. Pri normálnom dýchaní je aktívny iba nádych, výdych prebieha pasívne, v dôsledku uvoľnenia svalov, ktoré poskytujú inšpiráciu. Iba pri nútenom dýchaní sú do práce zahrnuté výdychové svaly, ktoré v dôsledku dodatočného stlačenia hrudníka poskytujú maximálne zníženie objemu pľúc.

Proces dýchania

Frekvencia a hĺbka dýchania závisí od fyzickej aktivity. Takže v pokoji má dospelý 12-24 dýchacieho cyklu, zabezpečujúce ventiláciu pľúc v rozmedzí 6-10 l / min. Pri ťažkej práci sa môže rýchlosť dýchania zvýšiť až na 60 cyklov za minútu a množstvo pľúcnej ventilácie môže dosiahnuť 50-100 l / min. Hĺbka dýchania (alebo dychový objem) pri pokojnom dýchaní je zvyčajne malá časť celkovej kapacity pľúc. So zvýšením pľúcnej ventilácie sa dychový objem môže zvýšiť v dôsledku inspiračného a exspiračného rezervného objemu. Ak opravíme rozdiel medzi naj hlboký nádych a maximálny výdych, potom sa získa hodnota vitálnej kapacity pľúc (VC), ktorá nezahŕňa len zvyškový objem, ktorý sa odstráni až pri úplnom kolapse pľúc.

Regulácia frekvencie a hĺbky dýchania prebieha reflexne a závisí od množstva oxidu uhličitého a kyslíka v krvi a od pH krvi. Hlavným podnetom, ktorý riadi proces dýchania, je hladina oxidu uhličitého v krvi (s týmto parametrom súvisí aj hodnota pH krvi): čím vyššia je koncentrácia CO2, tým väčšia je pľúcna ventilácia. Zníženie množstva kyslíka ovplyvňuje ventiláciu pľúc v menšej miere. Je to spôsobené špecifickosťou väzby kyslíka na krvný hemoglobín. K výraznému kompenzačnému zvýšeniu pľúcnej ventilácie dochádza až po poklese parciálneho tlaku kyslíka v krvi pod 12-10 kPa.

Ako potápanie pod vodou ovplyvňuje proces dýchania?? Najprv zvážte situáciu pri plávaní so šnorchlom. Dýchanie cez hadičku je oveľa ťažšie, aj keď je ponorené niekoľko centimetrov. Je to spôsobené tým, že odpor pri dýchaní sa zvyšuje: po prvé, pri ponorení mŕtvy priestor sa zväčšuje o objem dýchacej trubice a po druhé, aby sa nadýchol, sú dýchacie svaly nútené prekonať zvýšený hydrostatický tlak. V hĺbke 1 m môže človek dýchať trubicou nie dlhšie ako 30 sekúnd a pri veľké hĺbky dýchanie je takmer nemožné predovšetkým kvôli tomu, že dýchacie svaly nedokážu prekonať tlak vodného stĺpca, aby sa nadýchli z hladiny. Za optimálne sa považujú dýchacie trubice s dĺžkou 30-37 cm.Používanie dlhších trubíc môže viesť k problémom so srdcom a pľúcami.

Ďalšou dôležitou charakteristikou, ktorá ovplyvňuje dýchanie, je priemer trubice. Pri malom priemere trubice nevstupuje dostatok vzduchu, najmä ak je potrebné vykonať nejakú prácu (napríklad rýchlo plávať) a keď veľký priemer objem mŕtveho priestoru sa výrazne zvyšuje, čo tiež značne komplikuje dýchanie. Optimálne hodnoty pre priemer rúrky sú 18-20 mm. Použitie neštandardnej dĺžky alebo priemeru trubice môže viesť k mimovoľnej hyperventilácii.

Pri plávaní v autonómnom dýchacom prístroji hlavné ťažkosti s dýchaním sú spojené aj so zvýšenou odolnosťou pri nádychu a výdychu. Najmenší vplyv na zvýšenie odporu pri dýchaní má vzdialenosť medzi takzvaným stredom tlaku a schránkou dýchacieho prístroja. „Centrum tlaku“ založil Jarrett v roku 1965. Nachádza sa 19 cm pod a 7 cm za jugulárnou dutinou. Pri vývoji rôznych modelov dýchacích prístrojov sa vždy berie do úvahy a box dýchacieho prístroja sa umiestňuje čo najbližšie k tomuto bodu. Druhým faktorom ovplyvňujúcim zvýšenie odporu pri dýchaní je množstvo dodatočného mŕtveho priestoru. Je obzvlášť veľký v zariadeniach s hrubými vlnitými rúrkami. Dôležitú úlohu zohráva aj celkový odpor rôznych ventilov, membrán a pružín v systéme znižovania tlaku dýchacej zmesi. A posledným faktorom je nárast hustoty plynu v dôsledku nárastu tlaku s rastúcou hĺbkou.

V moderných modeloch regulátorov sa dizajnéri snažia minimalizovať účinky zvýšeného odporu dýchania vytváraním takzvaných vyvážených dýchacích automatov. Amatérski potápači však majú stále dosť starých modelov so zvýšeným odporom dýchania. Takýmito zariadeniami sú najmä legendárne AVM-1 a AVM-1m. Dýchanie v týchto zariadeniach vedie k vysokej spotrebe energie, preto sa neodporúča vykonávať ťažkú ​​fyzickú prácu a robiť dlhé ponory do hĺbky viac ako 20 m.

Optimálny typ dýchania pri plávaní s autonómnym dýchacím prístrojom treba zvážiť pomalé a hlboké dýchanie. Odporúčaná frekvencia je 14-17 dychov za minútu. Pri tomto charaktere dýchania je zabezpečená dostatočná výmena plynov s minimálnou prácou dýchacích svalov a je uľahčená činnosť kardiovaskulárneho systému. Rýchle dýchanie sťažuje prácu srdca a vedie k jeho preťaženiu.

Ovplyvňuje fungovanie dýchacieho systému a rýchlosť ponorenia do hĺbky. Pri rýchlom zvýšení tlaku (stláčaní) vitálna kapacita pľúc klesá, pri pomalom sa prakticky nemení. Pokles VC je spôsobený niekoľkými dôvodmi. Po prvé, keď sa ponorí do hĺbky, do pľúc prúdi ďalší objem krvi, aby sa kompenzoval vonkajší tlak, a očividne pri rýchlom stlačení sú niektoré bronchioly zovreté „opuchnutím“. cievy; tento účinok je kombinovaný s rýchlym zvýšením hustoty plynu, čo vedie k zablokovaniu vzduchu v niektorých oblastiach pľúc ( vznikajú vzduchové pasce»). « lapače vzduchu» sú mimoriadne nebezpečné, pretože výrazne zvyšujú riziko barotraumy pľúc ako pri pokračovaní potápania, tak aj pri výstupe, najmä ak nie je dodržaný spôsob výstupu a rýchlosť. Najčastejšie takéto „pasce“ tvoria potápači, ktorí sú pod vodou vo vertikálnej polohe. S vertikálnou polohou potápača je spojená ďalšia nuansa. Toto je heterogenita výmeny plynov vo vertikálnej polohe: pod vplyvom gravitácie krv vstupuje do dolných častí pľúc a zmes plynov sa hromadí v hornej časti, vyčerpaná krvou. Ak je potápač pod vodou v horizontálnej polohe tvárou nadol, výrazne sa v porovnaní s jeho vertikálnou polohou zvyšuje relatívna hodnota alveolárna ventilácia, zlepšuje výmenu plynov a saturáciu arteriálnej krvi kyslíkom.

Počas dekompresie a nejaký čas po nej sa VC tiež znižuje v dôsledku zvýšeného prietoku krvi do pľúc.

Negatívne ovplyvňuje dýchací systém a skutočnosť, že vzduch vychádzajúci z valcov je zvyčajne studený a neobsahuje takmer žiadnu vlhkosť. Vdýchnutie chladného plynu môže spôsobiť poruchy dýchania, prejavujúce sa chvením dýchacích svalov, bolesťami v hrudník, zvýšená sekrécia slizníc nosa, priedušnice a priedušiek a ťažkosti s dýchaním. Pri plávaní v studenej vode sa problém sekrécie hlienu obzvlášť zhoršuje: prehĺtacie pohyby potrebné na vyrovnanie tlaku v dutine stredného ucha sú náročné. A vzhľadom na skutočnosť, že privádzaný vzduch neobsahuje prakticky žiadnu vlhkosť, môže dôjsť k podráždeniu slizníc očí, nosa, priedušnice a priedušiek. Priťažujúcim faktorom je tu aj ochladzovanie organizmu.