Фридайвинг | Free-Diving
Введение
Многие морские млекопитающие имеют"the mammalian diving reflex” так называемый "нырятельный рефлекс млекопитающих", который обычно включает в себя следующие явления: брадикардия, уменьшения частоты сердечных сокращений и перераспределение крови в периферийной кровеносной системе. Этот удивительный феномен был впервые обнаружен и зарегистрирован у таких животных, как киты, дельфины, пингвины и морские котики. Но до 1950-х годов считалось, что человек таким даром не обладает. Эпоха глубоководных погружений на задержке дыхания, начавшаяся тогда, доказала, что ученые ошибались. С этого момента начались полномасштабные исследования возможностей человека при погружениях. К настоящему моменту у человека были зарегистрированы проявления всех реакций, составляющих "the mammalian diving reflex”. Это доказывает, что эта потрясающая способность организма потенциально присуща каждому из нас. Главное различие между людьми и морскими млекопитающими - в работе сердца. У людей, эффект давления увеличивает поток венозной крови, ведя таким образом к увеличению работы сердца.
Нырятельный рефлекс
Нырятельный рефлекс млекопитающих - эта приспособительная реакция организма и присуща всем ныряющим млекопитающим.Люди продемонстрировали, что аналогичный эффект может наблюдаться и у них, в случае нахождения в водной среде. Интересно, что рецепторы, ощущающие температурное различие между сухой и мокрой средой, были обнаружены на лбу у людей. Ныряльщики в полной мере осознают этот факт, и поэтому, надевая мокрый гидрокостюм, оставляют лоб открытым. Делая это, можно добиться полного включения "нырятельного рефлекса млекопитающих". Однако температура воды не должна быть слишком низкой, т.к. это вызоветувеличение потребления кислорода необходимого для термогенезиса ныряльщика. Этот рефлекс позволяет существенно снизить потребление кислорода и, таким образом, существенно влияет на величину задержки дыхания.
Тhe mammalian diving reflex -включает в себя целый ряд изменений, которые позволяют совершать более глубокие и длительные погружения. Однако этот рефлекс требует некоторых оговорок. Первый раз, когда вы задержите свое дыхание и попробуете нырнуть глубже, чем обычная комфортная зона шноркелинга (ныряние с маской и трубкой, на поверхности воды), вы быстро почувствуете типичный сигнал - напряженное, сжигающее чувство в вашей груди, которое ваш разум интерпретирует как "крик о воздухе". Как дышащее воздухом млекопитающее, вы начинаете паниковать, как только понимаете, что типичные условия дыхания были нарушены. Как только вы научитесь игнорировать земное млекопитающее и особенно когда вы скользите следующие 10 метров, сжимающее грудь чувство исчезает и в вас просыпается нырятельный рефлекс млекопитающих.>
Давайте рассмотрим пять основных реакции, что и составляет нырятельный рефлекс.
1.Брадикардия - от греческих слов «bradys» медленный и «kardia» сердце. Как только в мозг поступают сигналы, свидетельствующие о том, что тело погружается под воду, он замедляет биение сердца. Сердце – это единственная мышца в нашем теле, которая работает всегда, и, следовательно, потребляет много энергии и кислорода. И поэтому при замедлении сердцебиения потребности организма в кислороде снижаются. Брадикардия- это наиболее типичное проявление нырятельного рефлекса млекопитающих.
2.Вазоконстрикция чтобы увеличить кровоснабжение легких.
3. Сужение периферических сосудов или снижение периферийного кровообращения.По мере того, как ныряльщик опускается глубже, эта реакция становится все более ярко выраженной – основная часть крови в организме направляется с периферии к центру. ”Сэкономленная” таким образом кровь используется для поддержания работы более важных органов, которым требуется постоянное снабжение кислородом – к таким органам относятся мозг и сердце. (Мозг и нервная система нуждается в постоянном притоке О2 кислорода - больше, чем это необходимо другим тканям. Объём O2 кислорода питающий мозг составляет 1/5 часть от всего количества О2 кислорода циркулирующей крови в организме).Эта кровь не только снабжает питательными веществами жизненно важные органы, но и компенсирует избыточное внешнее давление – такое явление носит название кровяного сдвига.
4.Кровяной сдвиг. Вследствие периферийного сужения сосудов возникает преимущественно такое кровообращение, при котором кровь отступает от конечностей и некоторых других частей тела и притекает к более ценным органам - печени, сердцу, мозгу, больше нуждающимся в ней. Таким образом, легкие оказываются «заполнены» жидкостью, которая, в отличие от воздуха, не сжимается под действием окружающего давления воды. Это предотвращает сдавливание легких и сокращение их объема ниже остаточной емкости – точки, после которой легкие просто спадаются. Это явление, названное американскими медиками Шоландером и Шайффером как "кровяной сдвиг". Изменение в циркуляции кровибыло ими замечено ранее у морских млекопитающих, а затем его обнаружили у Роберта Крофтаво время экспериментов в Форт-Лодердейле (Флорида).
5.Эффект сжатия селезенки. Селезенка это орган, служащий резервуаром красных кровяных телец. Очевидно, их селезёнка сжимается при нырянии, порождая выпуск дополнительных кровяных телец. Благодаря William E. Hurford M.D., и соавторам, написавших в "The Journal of Applied Physiology", о селезёнкияпонских ныряльщиц Ама, они наблюдали уменьшение селезёнки в размере на 20 процентов во время ныряния. В то же самое время их концентрация гемоглобина увеличилась на 10 процентов (Volume 69, pages 932-936,1990). Это могло также увеличивать поставку кислорода к критическим тканям в течение нырка.Интересно, что сокращение селезёнки и, в результате, выпуск красных кровяных телец, не мгновенны - это начинает вступать в силу после четвертьчасового ныряния. Эта адаптация, также как и другие физиологические изменения, вероятно, требует получаса для полного эффекта.
Как увеличение глубины воздействует на организм?
По мере увеличения глубины погружения усиливается воздействие на тело ныряльщика гидростатического давления. Если быть более точным, то давление увеличивается на 1 атм. для каждых 10 метров глубины. Это означает, что ныряльщик, находящийся на глубине в 10 метров, испытывает давление, равное атмосферному давлению плюс гидростатическое давление. Таким образом, на глубине десяти метров ныряльщик подвергается давлению в 2 атмосферы и т.д. Для того, чтобы понять, какой эффект это будет оказывать на организм, необходимо вспомнить кое какие законы касающиеся газов. Закон Бойля P×V=P’×V’;Закон ДальтонаPg = Fg X P и Закон Генри. Объем газа в легких человека, ныряющего на задержке дыхания, будет уменьшаться, по мере того, как он погружается глубже (P×V = P’×V’).При этом грудная клетка деформируется, увеличивается давление воздуха в легких и пропорционально уменьшается их объем.Подробнее см. здесь
После глубокого вдоха, перед нырком, количество воздуха в легких ныряльщика близко к ЖЁЛ (жизненная емкость лёгких). Когда он закрывает рот и расслабляет дыхательные мышцы, внутригрудное давление становиться позитивным. По мере того, как он погружается глубже, он достигнет точки, где объем его легких будет примерно равен ФОЁ (функциональная остаточная емкость легких) обычно в районе 20 метров, внутригрудное давление в этом случае будет равно нулю.Ниже этого уровня внутригрудноедавление становиться все более и более отрицательным. Это обычное явление для элиты фридайверов - достижение глубины при которой обьем их легких становиться меньшим чем ОЁЛ (остаточная емкость легких - кол-во воздуха оставшегося после максимального выдоха) обычно глубже 70 метров. Затем, когда ныряльщик возвращается к поверхности, объем его легких гораздо меньше того объема, который был до нырка. Этот объем зависит от количества кислорода израсходованного в течении нырка.
Какова же адаптация к этим изменениям?Но каким образом спортсмены спускаются на запредельные глубины без травматизации грудной клетки? Сравнительно недавно ученым удалось разрешить эту загадку. Увеличение давления среды, окружающей ныряльщика, подталкивает кровь из периферийной цепи кровообращения к центральной. Отрицательное внутригрудное давление завершает этот процесс, позволяя крови оставаться в грудной клетке. Такое заместительное перемещение крови позволяет сохранить объем грудной клетки в минимально допустимых пределах. Таким образом, кровь, способна уменьшить отрицательное внутригрудное давление в значительной мере. Также с уменьшением этого давления, органы брюшной полости будут перемещены внутрь грудной клетки, вынуждая диафрагму стать более растянутой. Однако, этот эффект может быть полностью изменен методом, позволяющим ныряльщику уменьшить желание дышать. Этот метод состоит в том, чтобы усилить диафрагменное сопротивление, в то время, когда глотка по-прежнему закрыта. Кажется, блокировка дыхания имеет тенденцию усиливать желание дышать, даже если PO2 и PCO2 не достигли критического значения. Такое вот "моделируемое дыхание" было показано, для того, чтобы увеличить порог задержки дыхания с помощью механизма, который не понят до конца. Эти адаптации к повышенному давлению далеко не совершенны. Концентрирование крови в пределах крупных сосудов грудной клетки и в пределах самого сердца показывает возможность стимулировать сердечную аритмию на большой глубине. Причина этого вероятнее всего связана с увеличением объема сердца. Интересно, что у многих морских млекопитающих также наблюдается подобная концентрация крови. Некоторые исследователи полагают, что это наследие нашего с вами морского прошлого, в то время как другие полагают, что это связанно только лишь с чисто механическим явлением.Сжатие воздуха в легких ниже остаточной емкости в значительной мере затрудняет работу сердца, потому ныряльщик, погружаясь на запредельные глубины, всегда рискует потерять сознание и погибнуть. Кроме того, при погружении на глубину спортсмена подстерегает еще одна коварная опасность - гипоксия (кислородное голодание головного мозга). Особенно часто она возникает при подъеме на поверхность, во время которого парциальное (частичное) давление кислорода в легких ныряльщика, а, следовательно, и в артериальной крови, может упасть ниже критической величины. Это происходит как за счет снижения его процентного содержания в результате потребления, так и вследствие понижения общего давления. При всплытии потеря сознания возникает неожиданно, как бы среди полного благополучия, и ныряльщик не способен принять мер к своему спасению. Если страхующиеему своевременно не окажут помощь, он просто утонет.
Кто глубже? Кто дольше?Кто дальше?
В ХХ веке, веке технического прогресса, само собой отпало первоначальное назначение ныряния - добыча пропитания, и оно стало просто развлечением и предметом для научных исследований. В 30-х годах появляются маски и ласты для ныряния. Со временем появляются первые подводные фотографии и, естественно, споры «кто глубже?», «кто дальше?», «кто дольше?». И этот азарт привел к возникновению фридайвинга, как спорта. Современные рекорды ведут свой отсчет с 1949 г., когда молодой офицер-летчик итальянской армии Раймондо Буше выиграл спор, нырнув на 30 м.
Люди всегда стремились проявить себя различными способами. Интеллектуальные достижения - это путь для одних, тогда как другие предпочитают совершать различные физические подвиги. В середине столетия, эти две группы имели противоположные взгляды на то, какую же максимальную глубину может достигнуть человек, ныряя на задержке дыхания. До 1961 года, физиологи, известные своими интеллектуальными достижениями были убеждены, что 50 метров - это абсолютный предел.
Сицилиец Энцо Майорка (Enzo Majorca) ,один из первых рекордсменов в нырянии на задержке дыхания доказал неправильность этого мнения, когда в 1966 году преодолел 50-метровый рубеж. Тогда физиологи установили новый предел на 100 метрах. Ниже этого уровня, грудная клетка должна быть несомненно раздавлена из за повышенного давления.Француз Жак Майоль (Jacques Mayol) , еще один рекордсмен того времени, был убежден, что это не так. Он заметил, что дельфины, которые могут достигать большой глубины, не обладают никакими специальными органами, позволяющими адаптироваться к большому давлению. К этому времени появляются новые способы ныряния в глубину с использованием дополнительного груза, увеличивающего скорость погружения.И в 1976 году Жак Майоль ныряет с дополнительным грузом на глубину 100 метров. За покорение отметки 100 он был даже представлен к награждению международным Гран-при по спорту.
Так или иначе, человеческий организм способен приспособиться, чтобы избежать разрушения грудной клетки большим давлением. До сих пор физиологи любили устанавливать различные теоретические пределы, но так или иначе, эти пределы всегда преодолевались.В 80-е, 90-е годы новое соперничество итальянского апноиста Умберто Пелиззари (Umberto Pelizzari) и кубинцаПипина Феррераса (Francisco Pipin Fererras) будоражит фри-дайверский мир. Борьба разворачивается далеко за 100-метровой отметкой.В октябре 1999 г Умберто Пелиззари (Umberto Pelizzari) ставит новый рекорд в категории No Limits (c неограниченным грузом) 150 м. Совсем скоро и эта глубина преодолена французом Луиком Лефермом (Louis Leferme ) - он ставит один за другим рекорды по абсолютной глубине погружения без акваланга – 152м , 154 м, 162 м и наконец 171 м (октябрь 2004). В октябре 2005 г. ныряльщик из Австрии Герберт Ницш (Herbert Nitsch) сумел еще на один метр сдвинуть рекордную отметку глубины, погрузившись с дополнительным грузом на 172 м.Новый рекорд Герберта 214 м (2007 г.).
На небосклоне женского мирового фридайвингапоявилась самая яркая звезда - россиянка Наталья Молчанова. На протяжении последнегодесятилетия (2000г. -2010г.) Н.Молчанова в центре внимания всего дайверского мира,т.к. ей принадлежит пять мировых рекордов из восьми возможных, и она постоянно прогрессирует в своих мировых достижениях, и этим Наталия Молчанова популяризирует фри-дайвинг в мире - как спорт.
Так на сколько близко подпустить Бездна человек? Где же в таком случае предел?
P.S.Фридайвинг является экстремальным видом спорта, т.к. любой рекорд (личный или мировой) устанавливается на грани блэкаута. Во фридайвинге половина успеха зависит от контроля над высшей нервной деятельностью. Это связано с тем, что насердечно-сосудистую систему и на нервную систему в фридайвинге нагрузка колоссальная.Основная проблема фридайвинга - потеря сознания без остановки сердечной деятельности в результате срыва адаптационно-компенсаторных способностей мозга на фоне неадекватной его резервным возможностям нагрузке.Это связано прежде всегоотсутствием сознательных реакций на изменения давления, а также незнанием дайверской особенности функционирования организма.
***А длительность анаэробного периода работы, который совершает фридайвер при установлении рекорда, вообще противоречит всем учебникам физиологии которые существуют на сегодняшний день, и превышает все установленные физиологами законы.И поэтому, физиологический предел для ныряльщиков на задержке дыхания непросто вычислить. Здесь должны учитываться многие факторы, потому, что этот предел зависит не только от доступного О2 кислорода, который доставляется сердечнососудистой системой к жизненно важным органам в условияханаэробной работы. Сердечную аритмиию в фридайвинге также необходимо учитывать. По мере того, как глубина погружения увеличивается, сердце бьется всё медленней и медленней. Невероятно, но у некоторых фридайверов во время глубоких погружений наблюдался сердечный ритм всего лишь 10-12 ударов в минуту ! И это притом, что норма составляет около 70-80 ударов в минуту! Что позволяет организму поддерживать жизнедеятельность в подобных экстремальных условиях? Мы не знаем. Мы, не знаем, насколько увеличивается диапазон аритмии у апноистов, поскольку рекорды не остаются на одном уровне, а новые результаты появляются вновь и вновь.Токсическое воздействие различных газов также может оказывать влияние на тех, кто ныряет очень глубоко. Температура воды не должна игнорироваться, чем глубже находится фридайвер, тем ниже температура воды, и как следствие, больше O2 кислорода требуется для термогенезиса. Можно видеть, что вычисление универсального теоретического предела упирается не только в потребление кислорода, но и отнизкого уровня психофизиологического тонуса, которыйзамедляет обменные процессы в организме фридайвера. А для того чтобы установить этот предел, надо учитывать много факторов различных для каждого индивидуума.
Примечание: ***Анаэробная работа - это когда кислородный долг намного превышает кислородный запрос.
Ссылка на источник https://www.wealthydivers.com/Physiology_of_diving/Freediving/
