Основы ныряния с задержкой дыхания

На фридайвера, погружающегося в глубину, действует давление, состоящее из:

– атмосферного давления, которое вызвано весом атмосферы. Это давление обозначают как 1 атмосфера;

– гидростатического давления, которое вызвано весом воды над фридайвером. Каждые 10 м глубины увеличивают давление приблизительно на 1 атм.

Таким образом, давление окружающей среды, т. е. абсолютное давление, представляет собой сумму атмосферного давления на уровне моря и гидростатического давления, которое изменяется на 1 атмосферу каждые 10 м глубины.

Следовательно, давление, которое испытывает фридайвер на глубине 10 м равно 2 атмосферам, на глубине 30 м – 4 атм., а на глубине 100 м – 11 атм. Герберт Ницш испытывал давление 22,5 атм. на глубине 214 м и хочет испытать еще больше.

Воздействие изменения давления на ткани организма

Когда в школе на уроках физики мы изучали скучные законы Бойля-Мариотта, Дальтона и Генри, то и представить себе не могли, какое практическое значение они могут иметь для фридайвинга.

Итак, закон Бойля-Мариотта гласит: объем газа при постоянной температуре обратно пропорционален давлению, действующему на него.

Во время погружения организм фридайвера подвергается изменениям, связанным с воздействием гидростатического давления. Это действие обусловлено свойством газа изменять свой объем при изменении давления, и малой сжимаемостью тканей организма. Если бы все органы и ткани сжимались, то и писать было бы дальше не о ком. Когда изменения, возникающие в сжимаемых органах, не чрезмерно велики, то они обратимы, и при прекращении давления организм фридайвера возвращается, как правило, в исходное состояние.

При погружении с увеличением гидростатического давления объем воздуха в воздушных полостях организма человека (легких, полостях черепа, желудочно-кишечном тракте) и в подмасочном пространстве стремится уменьшиться пропорционально действующему на него давлению. Пузырьки воздуха в неопреновом костюме тоже сжимаются под давлением, и он становится тоньше и холоднее.

Просвещенный фридайвер, проникшись тайной данного закона, открытого для него Бойлем и Мариоттом, использует его для предотвращения баротравм.

Выравнивание давления в полости среднего уха, придаточных пазухах носа и в подмасочном пространстве с постоянно изменяющимся при погружении абсолютным давлением с помощью специальных приемов является аксиомой фридайвинга.

Чаще всего затруднения, связанные с необходимостью выравнивания давления при погружении, возникают в полостях среднего уха, так называемых «бара банных полостях». Полости сообщаются с носоглоткой посредством узких и длинных слуховых труб, наименованных медицинскими светилами «евстахиевыми» по фамилии ученого анатома. Отверстия труб, обращенные в барабанные полости, фиксированы костными стенками и постоянно открыты. А части труб, примыкающие к носоглотке, имеют мягкие спавшиеся стенки. Фридайвер должен уметь открывать свои слуховые трубы, выравнивая давление при погружении.

При всплытии (со снижением гидростатического давления) выравнивание давления в барабанной полости осуществляется относительно легко, т. к. слуховые трубы раскрываются без участия фридайвера расширяющимся воздухом.

Закон Дальтона: давление смеси газов равно сумме парциальных (частичных) давлений отдельных газов, ее составляющих.

Газы в легких обмениваются между кровью и альвеолярным воздухом в соответствии с тем, как изменяется давление отдельных газов. Давление газов в легких фридайвера будет меняться при изменении давления окружающей среды, а также в зависимости от степени потребления тканями кислорода и выделения углекислого газа.

На поверхности в воздухе содержится кислорода – 20,94 % (в альвеолах в среднем 14,5 % из-за мертвого пространства – носоглотки, гортани, трахеи, бронхов, где выдыхаемый воздух смешивается с вдыхаемым), азота 78,02 %, углекислого газа – 0,04 % (в альвеолах в среднем 5 %) и инертных газов менее 1 %.

На глубине 10 м давление этих газов в легких удвоится, на глубине 20 м давление утроится. При погружении это неплохо – диффузия кислорода на глубине из легких в кровь улучшается, но при всплытии фридайверу бывает невесело – парциальное давление кислорода падает, и очень быстро.

Из-за этого закона фридайвинг из чудесного вида активного отдыха иногда превращается в вид экстремальной деятельности. Доверчивый фридайвер во время ныряния в глубину не ощущает фокусов с газами, он во власти внутреннего покоя, который может и обмануть.

Закон Генри: количество газа, растворенного в жидкости, прямо пропорционально его парциальному давлению на поверхность жидкости.

Во время погружения увеличивается растворимость газов и растет их концентрация в крови и тканях. Таким образом, кислороду на глубине вдвойне неплохо: в условиях повышенного давления он не только легко связывается с гемоглобином и разносится по всему организму, но и, будучи растворенным в плазме крови, быстро диффундирует (проникает) в ткани.

Азот при нахождении фридайвера на поверхности Земного шара циркулирует в кровяном русле в незначительном количестве. А в глубине морских вод азот активно насыщает собой это же кровяное русло. Чувствительный фридайвер может ощутить опасно-приятное чувство азотного наркоза.

При быстром всплытии (уменьшении давления) азот может «вспениваться» в крови, как газированная вода при открывании бутылки, и вызывать декомпрессионное заболевание.

Легкая форма декомпрессионного заболевания заключается в довольно неожиданных ощущениях разбитости (не жизни, конечно, только организма). Следовательно, нырять в глубину можно только с интервалами отдыха, достаточными для полной ликвидации кислородного долга и освобождения тканей от азота. И чем глубже ныряние, тем дольше должен быть отдых.

В сверкающую бездну направляюсь,
Оставив думы в воздухе земном.
И рядом манта, чудно изгибаясь,
Скользит над глубиной, взмахнув крылом.

А синева, меня окутав нежно,
Проникла в тело, затаившись в нем.
Я продолжаю падать безмятежно,
Сливаясь с каплей, как с прозрачным сном.

Но вот наверх пора уже вернуться.
Я покидаю манту в тишине.
Стремлюсь к землянам, солнцу улыбнуться,
Взяв луч любви, хранящийся на дне…

1.2. Физиологические особенности адаптации организма фридайвера к нырянию

Энергообеспечение организма во время ныряния

Человек наслаждается процессом жизни благодаря энергии, которая образуется в его организме в результате окисления кислородом различных пищевых веществ, проникающих в организм посредством перемещения из окружающего пространства в ротовую полость. Окисляющий их кислород диффундирует (проникает) из альвеолярного воздуха в кровь и далее в ткани благодаря градиенту его парциального давления (то есть стремится туда, где его меньше – оттуда, где его больше).

Но, если необходимо большое количество энергии для кратковременной интенсивной мышечной деятельности, то включаются механизмы энергообеспечения без участия кислорода. Без него, оказывается, можно быстрее получить энергию, правда, очень ненадолго. Клетки помнят времена, когда кислорода и в помине не было в атмосфере. Но не все: клетки головного мозга совсем молодые и этих доисторических времен не застали, поэтому они без кислорода никак не обойдутся.

Во время ныряния с задержкой дыхания энергетическое обеспечение организма фридайвера происходит аэробным (с участием кислорода) и анаэробным (без его участия) путем. И других способов получения энергии во время нахождения над и под водой нет.

В начале ныряния в длину аэробные механизмы преобладают, т. к. мощность работы невысока. Вообще-то и в начале ныряния в глубину аэробные механизмы тоже преобладают, хоть мощность работы там повыше будет – надо же с положительной плавучестью справиться. Но законы Дальтона и Генри исправно работают, и кислород под давлением быстро-быстро переходит в клетки.

По мере же нарастания дефицита кислорода организм, не ожидавший такого подвоха, судорожно включает аварийное энергообеспечение, и в конце дистанции начинает преобладать анаэробный гликолиз (расщепление глюкозы в бескислородных условиях) в общей энергетике работы. «Прекрасно!» – воскликнет фридайвер, и съест перед нырянием 10 булочек, содержащих углеводы, которые превращаются в довольном животе фридайвера в глюкозу. Но расщепляется эта глюкоза в бескислородных условиях с выделением не только желанной энергии, но и нежеланных побочных продуктов обмена. Наиболее знаменитой из них является молочная кислота. Ее концентра ция в мышечных волокнах и в крови повышается и фридайвер может испытывать тяжесть в работающих мышцах. Особенно во время выныривания из глубины. Один из вариантов разрешения ситуации, к примеру, если ноги фридайвера притомились – сменить конечности, и подняться по тросу на руках.

Особенности газообмена в организме во время ныряния

Основным фактором, ограничивающим длительность ныряния с задержкой дыхания, является дефицит кислорода – гипоксия. Гипоксия – состояние, возникающее при недостаточном снабжении тканей организма кислородом, или при нарушении его утилизации. Надо только пояснить, что фридайверская гипоксия является преходящим функциональным состоянием, и называется гипоксией нагрузки.

Наиболее чувствительна к недостатку кислорода центральная нервная система (ЦНС) – в ней нарушения деятельности наблюдаются в первую очередь. Во время выполнения статической задержки дыхания или ныряния в длину состояние в начальной стадии гипоксии субъективно ощущается как вполне комфортное – фридайвер испытывает удовольствие от безмолвия вокруг и в себе. Желательно на этой высокой ноте всплыть к свету. Потому что если продолжать, то содержание кислорода в артериальной крови все уменьшается и уменьшается, а углекислый газ, который образуется в клетках во время обменных процессов, все накапливается и накапливается. При достижении порогового уровня содержания углекислого газа в крови происходит раздражение рецепторов, реагирующих на изменение химического состава крови, и возбуждение нервных клеток дыхательного центра. И тогда фридайвер испытывает желание сделать вдох. Желание сначала слабенькое, только намекающее. Но постепенно, (или очень быстро) оно становится насущной необходимостью, потому что гипоксическое состояние становится острым. В этом состоянии нервные клетки от чрезмерной раздражительности сильно нервничают – фридайвер откровенно мучается. Когда преодолеть желание сделать вдох становится невозможно, фридайвер всплывает и радуется воздуху, который вообще-то бесплатный.

Кстати, с этим состоянием связан один из основных эффектов занятий фридайвингом: повышается ценность жизни как таковой и понижается ценность потребительской корзины.

Если фридайвер будет упрямничать, то незаметно происходит исчерпание резервов организма. При превышении индивидуальной нагрузки развивается запредельное торможение в деятельности нервной системы. Проявляется торможение опасным чувством засыпания, которое завершается потерей сознания.

Существует индивидуальная чувствительность нервных клеток дыхательного центра к действию углекислого газа. При повышении тренированности эта чувствительность снижается и терпеть дискомфортные состояния становится все легче. Соответственно, увеличивается доля риска во время статики и ныряния, и возрастает значение не только самоконтроля, но и контроля со стороны страхующего фридайвера. Партнер становится значимым и желанным – зарождается дружба.

Степень гипоксии зависит от мощности и продолжительности работы с задержкой дыхания. Чем мощнее и продолжительнее работа, тем активнее происходит потребление кислорода тканями для обеспечения мышечной деятельности. Следовательно, нырять следует с оптимально низкой мощностью рабочих движений и психическим расслаблением. Эмоциональная реакция на сложные ситуации, возникающие во время ныряния (например, трудности с компенсацией давления в области среднего уха на глубине), вызывает повышение частоты сердечных сокращений (ЧСС). Очень важно стараться отрешенно относиться к сложностям в жизни (не стоит ругать уши – обидятся, а ЧСС – увеличится).

Во время ныряния в глубину особенности газообмена в организме фридайвера связаны еще и с изменениями гидростатического давления. Во время погружения легкие сжимаются давлением воды, и парциальное давление кислорода в них возрастает, даже несмотря на потребление кислорода тканями во время активной работы в зоне преодоления положительной плавучести. На глубине, например, 20 метров объем воздуха в легких в 3 раза меньше в соответствии с законом Бойля-Мариотта и парциальное давление кислорода в легких примерно в 3 раза выше, чем на поверхности. В хитром организме фридайвера кровь быстро насыщается на глубине кислородом и легко доставляется всем органам и тканям. Поэтому в глубине фридайвер может чувствовать себя вполне комфортно, у него обычно не возникает нестерпимого желания вдохнуть. Впрочем, желаний в глубине не много. При условии тотального расслабления происходит скачок в иное измерение. Как будто бы. Игры мозга.

Не стоит забывать, что при всплытии парциальное давление кислорода в легких уменьшается не только потому, что организм потребляет кислород, но, в первую очередь, вследствие того, что легкие расширяются из-за падения гидростатического давления. Особенно резко, в 2 раза, гидростатическое давление падает на последних 10 метрах. Соответственно, также резко падает и парциальное давление кислорода в легких. Когда фридайвер всплывает вовремя, то кислорода ему хватает для спокойного подъема на поверхность. Но если фридайвер подзадержался в глубине, то на последних метрах всплытия парциальное давление кислорода в легких иногда может стать даже ниже, чем в крови. Тогда, в соответствии с законом Генри, кислород начинает переходить из крови в легкие. Парциальное давление кислорода в крови резко снижается, и мозг лишается возможности нормально функционировать.

Парциальное давление углекислого газа в крови при всплытии также падает из-за уменьшения гидростатического давления. Вследствие этого рецепторы, реагирующие на содержание углекислого газа в крови и «заставляющие» человека сделать вдох, раздражаются слабо. Нервные клетки дыхательного центра возбуждаются в недостаточной степени – не так, как при нырянии в длину. Фридайвер хоть и испытывает желание вдохнуть, но сила этого желания кажется не опасной. Поэтому трудно объективно оценить свое состояние на всплытии: сигнализация о критическом состоянии может не сработать и нужна осторожность при увеличении глубины погружений.

Процессы срочной адаптации организма к нагрузке

Во время ныряния в результате гипоксии под влиянием гипоксемии (низкого содержания кислорода в крови) в организме возникают изменения, которые носят функционально-приспособительный характер: организм пытается всеми силами выжить, когда его ввергают в непривычную для него подводную среду.