Фридайвинг: гипотезы

     Вторая половина ХХ века по праву войдет в историю как начало эры освоения не только космоса, но и глубин Мирового океана. Проникновение человека в новые, доселе не доступные пространства - это естественный и неизбежный процесс развития науки и техники, всей цивилизации.
     Океан необходимо изучать не только потому, что он существует, но и потому, что существуем мы. Без освоения богатств Мирового океана - биологических, минерально-сырьевых, энергетических - невозможно представить себе дальнейший прогресс человечества. Поэтому проблема покорения человеком моря не менее важна, чем полеты в космос.
     На протяжении многих веков люди знали только два способа победить свою неприспособленность к водной стихии: вдыхать воздух через трубку с поверхности, либо взять под воду достаточный запас живительного газа. Это и были первые шаги в создании водолазного снаряжения.
     Между тем, сегодня исследователи предлагают человеку проникать в морские глубины иными путями, которые выглядят сейчас столь же фантастично, как когда-то - идеи использования акваланга. Один из них - отказаться от дыхания под водой вообще! Некоторые ученые считают, что обжить океанские пучины нам помогут ныряющие млекопитающие - китообразные и ластоногие. Широко известно, что они способны длительное время находиться под водой без возобновления запасов воздуха. Рекордсменом по длительности ныряния является кит-бутылконос (до двух часов), немногим ему уступает кашалот (до 75 минут). Усатые киты могут находиться под водой до 40 минут. Среди ластоногих также имеются превосходные ныряльщики. Тюлень Уэдделла, например, может задерживаться под водой до одного часа.
     Длительность задержки дыхания (апноэ) у взрослого здорового человека под водой, как правило, составляет не более одной минуты. Ловцы жемчуга и собиратели губок могут погружаться в воду на 2-4 минуты, хотя и у них продолжительность пребывания на глубине чаще всего не превышает 1-2 минут. Лишь тренированные спортсмены-фридайверы способны на большее, они могут находиться в состоянии апноэ до восьми минут и даже несколько дольше.

     Возникает вопрос, как ныряющие млекопитающие безболезненно для организма делают это?
     Первым приоткрыл завесу тайны норвежский исследователь Ф. Шоландер. Более шестидесяти лет назад он сделал ряд интересных наблюдений за утками и тюленями. Животных принудительно погружали под воду и следили за физиологическими реакциями. При этом у них обычно наступало резкое снижение частоты сердечных сокращений (ЧСС), порой в 16 и более раз, и как результат - пониженный сердечный выброс, причем кровь поступала в основном к сердцу и головному мозгу. Такой, необычный на первый взгляд, феномен объяснялся тем, что при погружении под воду у животных возникала периферическая вазоконстрикция - сужение артериальных сосудов в периферических тканях и органах, препятствующая кровотоку к ним. Эта сердечно-сосудистая реакция была названа Шоландером «рефлексом погружения». Он рассматривал его как механизм, с помощью которого ограниченные резервы кислорода в организме животного во время ныряния избирательно распределяются к жизненно важным центрам (сердцу и головному мозгу), плохо адаптирующимся к кислородному голоданию. Остальные ткани и органы в этот период переходят на бескислородный, или анаэробный, путь энергообеспечения.
     Иными словами, рефлекс погружения дает возможность животному растянуть автономные резервы кислорода и дольше находиться под водой.
     Позже электрокардиограммы, взятые у китообразных и ластоногих, еще раз подтвердили результаты, полученные Шоландером. Выяснилось, что ЧСС на поверхности воды и на глубине, соответственно: у дельфина-афалины - 100 и 50 ударов в минуту (уд/мин), у белухи - -30 и 16 уд/мин, а у раненого кита-полосатика - 30 и 15 уд/мин. У ластоногих замедление пульса (брадикардия) оказалось еще резче выражено, чем у китообразных. Например, до погружения пульс взрослых гренландских тюленей был 55-120 уд/мин, а во время ныряния он урежался до 15-4 уд/мин.
     При подъеме на поверхность воды (после ныряния) у ныряющих млекопитающих отмечается учащение сердечного ритма с последующим восстановлением до нормы.

Погружение под воду людей при задержке дыхания также сопровождается брадикардией, вазоконстрикцией на периферии, перераспределением кровотока к сердцу и мозгу.

ЭКГ нетринерованного человека

1. - во время погружения в воду;
2. - под водой (через 10 с.);
3. - во время подъема после 30- cекундного пребывания под водой;
4. - повторное погружение в воду;

     Установлено, что снижение ЧСС возникает у человека в этих условиях, как в покое, так и во время интенсивной мышечной деятельности. В работах ряда авторов отмечено, что апноэ при опускании лица в воду вызывает брадикардию, степень выраженности которой зависит от температуры воды и тренированности организма к нырянию. По полученным нами данным, у нетренированных людей погружение лица в воду с температурой 25оС и 10оС вызывало достоверное уменьшение ЧСС по сравнению с исходными величинами, соответственно, на 8,9% и на 21,9%[1]. Исследователи Фрей и Кенней (Frey M.A., Kenney R.A., 1974) нашли, что у тренированных спортсменов она понижается на 50%.
     Снижение ЧСС развивается также и при полном погружении человека под воду с задержкой дыхания и удерживается в течение всего времени ныряния. Так, мы обнаружили брадикардию у спортсменов-мужчин во время погружения в воду с температурой 20-21оС на глубину 10 м и пребывания там 50-60 с. Перед погружением ЧСС у испытуемых составляла в среднем 83 уд/мин. в начале ныряния она возрастала и спустя 5 секунд плавания достигала наибольших величин, в среднем - 11 уд/мин.
     На 10-й секунде ЧСС снижалась до 96,0 уд/мин и затем прогрессивно падала до окончания погружения. В последние 5 секунд пребывания под водой ЧСС составляла в среднем 33,4 уд/мин. [2]
     Всем известно, что при физической нагрузке любой мощности ЧСС возрастает. Между тем во время интенсивного плавания под водой с задержкой дыхания наблюдается поражающий воображение феномен - пульс фридайвера замедляется. Во время ныряния в длину на дистанцию 50 м на небольшой глубине (около 1 м) при температуре воды 25-26оС вначале мы отмечали у испытуемых нарастание ЧЧ, в среднем с 80 до 142 уд/мин. В дальнейшем, спустя 15-20 с работы, несмотря на продолжающуюся мышечную деятельность, наступало снижение ЧСС, длящееся до прекращения ныряния. За последние 5 с работы она составила в среднем 73 уд/мин. Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что снижение ЧСС в период ныряния имело прямую зависимость от степени тренированности обследуемых.[3]

Как видно из приведенных данных, реакции сердечно-сосудистой системы на ныряние у водных млекопитающих и человека очень схожи. Вероятно, это и дало повод ряду исследователей и некоторым известным ныряльщикам-экспериментаторам высказать предположение, что рефлекс ныряния, так ярко выраженный у животных, свойственен (хотя и в меньшей степени) венцу природы.

При нырянии у тюленя резко замедляется сердечный ритм, увеличивается приток крови к центральной нервной системе и почти полностью выключаются из кровоснабжения скелетные мышцы.
Все это обеспечивает животным длительное пребывание под водой

Селезенка у тюленя не только большая, но еще и работает в двух режимах: а. - так она выглядит, когда животное находится на поверхности; б - так во время ныряния. Когда тюлень Уэделла дышит воздухом, в его селезенке накапливаются эритроциты (красные кровяные клетки, переносящие кислород от легких и углекислый газ от тканей к органам дыхания).

     Вот, например, что по этому поводу сказал в одном из своих интервью выдающийся фридайвер Жак Майоль. «В основе физиологии свободных погружений лежит феномен замедленной деятельности сердца, иначе говоря, брадикардии. Человеку достаточно опустить свой рот в таз с водой, как его сердце автоматически замедляет работу... Эта реакция приводит к снижению обмена веществ в организме ныряльщика и позволяет ему прожить более длительное время при недостатке кислорода.
     Французский спортсмен очень любил подчеркивать тот факт, что процессы, происходящие в организме человека при нырянии с задержкой дыхания в принципе такие же, как и у морских млекопитающих. «Я уверен, - говорил он, - в нашем генетическом багаже сохранились древние механизмы, забытые за ненадобностью. Но их можно обнаружить вновь. И в области погружений человек может очень многому научиться у своих морских родственников и, в первую очередь, у дельфинов».
     А если данная гипотеза верна, то человек может приспособиться к длительному пребыванию под водой, так же, как это сделали киты и тюлени. Тогда перед ним открылись бы сказочные перспективы освоения глубин! Стало бы возможно освободиться от громоздкого акваланга, который выдающийся французский океанолог Жак Ив Кусто как-то назвал примитивным средством, недостойным уровня современной науки, и плавать в воде подобно тюленю. Не пришлось бы ничего менять в строении организма человека. Для жизни под водой потребовалось бы лишь путем специальной тренировки научиться полнее использовать те его особенности, которые достались по наследству от предков.
     На наш взгляд, такое предположение не может быть обнадеживающим, и проводить параллель «человек-кит» - ошибочно.
     Во-первых, организм ныряющих млекопитающих существенно отличается от организма человека, потому данные, полученные на животных, нельзя безоговорочно переносить на хомо сапиенса.
     Во-вторых, у человека при задержке дыхания во время погружения в воду развивается брадикардия, но не сразу, а постепенно, с длительным латентным периодом. В этом случае она является результатом воздействия, прежде всего, гипоксии. Между тем у ныряющих животных (как правило) брадикардия возникает задолго до изменения газового состава крови в организме. Таким образом, у них происходит исключительно быстрая мобилизация защитных реакций, опережающих возникновение дефицита кислорода. Это совершенный механизм приспособлений, выработанный ими в процессе эволюции и направленный на обеспечение выживаемости организма.
     Отсюда понятно, что хотя у фридайверов и отмечаются известные функциональные изменения в сердечной деятельности и циркуляции крови, отождествлять уровень их адаптации к нырянию с таковой у водных млекопитающих вряд ли корректно.
     Установлено, что максимальная продолжительность апноэ под водой зависит, в первую очередь, от запаса кислорода в тканях человека и от скорости его расходования. Резерв кислорода фридайвера составляет немногим более 2,5 л. При утилизации 50% этого запаса он может потерять сознание, так как первым от кислородного голодания страдает головной мозг. Известно, что резервы кислорода обеспечивают автономную жизнедеятельность человека при энергетических тратах в состоянии покоя примерно в течение 6 минут. Уже во время физической работы средней интенсивности кислородные запасы могут поддерживать достаточное насыщение крови только около 60-70 с.

Таким образом, рефлекс погружения, как видим, не способствует увеличению продолжительности апноэ у человека. Очевидно, он не связан с избирательным перераспределением резервов кислорода к жизненно важным органам (сердцу и головному мозгу), плохо адаптирующимся к дефициту кислорода. В чем тогда заключается его биологический смысл?
Зачем изобретательная природа подарила человеку сердечно-сосудистую реакцию, подобную рефлексу погружения ныряющих млекопитающих? Ответа на эти вопросы пока нет.

     Очень может быть, что никакого специфического рефлекса погружения у человека вообще нет. Весь комплекс реакций сердечно-сосудистой системы, наблюдающихся при нырянии, возможно, не что иное, как феномен, обусловленный стрессом. Слово «стресс» в переводе с английского языка означает «напряжение». При этом подразумевается напряжение всех защитных механизмов организма человека в ответ на воздействие так называемого экстремального фактора (стрессора). Фактор может быть необычным как по силе, так и новизне, независимо от физического или психического характера. Организм после воздействия стрессора отвечает усилием реакций, направленных на приспособление его к новым условиям окружающей среды.
     Основным экстремальным фактором при погружении под воду с задержкой дыхания является дефицит кислорода. Исследования показали, что снижение ЧСС совпадает с началом падения насыщения крови кислородом у фридайвера и прогрессирует в прямой зависимости от уменьшения уровня этого газа.[4] Установлено, что все виды раздражителей вызывают в организме человека стандартную стрессовую реакцию.
     В стрессовой реакции различают три стадии: первая - реакция тревоги. Она характеризуется мобилизацией всех сил организма. В это время за счет почти мгновенного выброса в кровь адреналина, норадреналина и других гормонов желез внутренней секреции, повышается кровяное давление, учащается сердцебиение, увеличивается частота и глубина дыхания, а в связи с этим повышается газообмен и усиливаются энергетические процессы в организме. Вторая стадия - стадия резистентности (устойчивости) характеризуется устойчивостью не только к раздражителю, вызвавшему стресс, но и по отношению к другим стрессорам. Это происходит за счет большего поступления гормонов надпочечников в кровь и восстановления гомеостаза (постоянства внутренней среды организма). В этот период стресса в организме создаются наилучшие условия для приспособления человека к внешней среде.
     При нырянии с задержкой дыхания, как уже говорилось, организм человека подвергается воздействию стресса. Стадия резистентности сопровождается комплексом сдвигов, описанных под названием «рефлекс погружения», - брадикардия, периферическая вазоконстрикция, перераспределение крови в пользу жизненно важных органов и др.
     В случае длительного или интенсивного воздействия раздражителя физиологические стимуляторы организма истощаются, и наступает потеря устойчивости. Развивается следующая - третья стадия - стадия истощения. Во время погружения под воду с задержкой дыхания она, например, может возникнуть в конце продолжительного апноэ. Если воздействие экстремального фактора превысит определенный порог, то у ныряльщика возникнут выраженные нарушения сердечной деятельности,[5] на фоне которых может наступить смерть.
     P.S. Удастся ли расширить возможности проникновения человека в глубины океана без применения дыхательных аппаратов? Проблема эта очень сложная. Ее можно решать лишь путем тщательного изучения физиологических изменений и адаптаций в организме человека, погружающегося с задержкой дыхания, познания физиологии китообразных, в первую очередь - их дыхания и кровообращения. Возможно, все же сходство человека и ныряющих млекопитающих окажется большим, чем мы знаем об этом сегодня.

1. Потапов А.В. Влияние температуры воды на развитие у человека брадикардии при погружении лица в воду// Кардиология. - 1995. - № 4. - С. 68.
2. Потапов А.В. Изменение электрической активности миокарда при нырянии с задержкой дыхания // Кардиология. - 1996. - № 11. - С. 69.
3. Потапов А.В. Динамика частоты сердечных сокращений в процессе ныряния на дистанцию 50 м// Кардиология. - 1994. - № 7. - С. 75.
4. Потапов А.В, Острое кислородное голодание при нырянии в длину и его профилактика. - Л.: ВВМУ им. М.В.Фрунзе, 1991. - С. 3-4.
5. Потапов А.В., Шайденко А.Б., Осокина Л.А. Нарушение сердечного ритма у спортсменов при нырянии в длину// Кардиология. - 1992. - № 6. - С. 42-43.

По вопросам и предложениям можно обращаться по адресу: ihtiandr2004@yandex.ru

Внимание!
Фридайвинг относится к экстремальным видам спорта, потенциально опасен для здоровья и жизни человека. Он не прощает никакой самодеятельности. Освоение методик тренировки требует обязательного контроля и руководства квалифицированным тренером, хорошо знающим физиологию и патофизиологию свободного погружения!

При использовании материалов ссылка на сайт обязательна!

Главная	Фридайвинг	История	Физиология	Патология	Психология	Снаряжение
Обучение	Вопрос-Ответ	Гипотезы	Из области таинственного		Форум	Литературная страница

Помогут ли нам ныряющие животные обжить океан?
Как наш предок вышел в люди
Слово о слоне	*Александр Потапов*

По вопросам и предложениям можно обращаться по адресу: ihtiandr2004@yandex.ru