Здоровье, 1960 № 08 (68) - [13]

Своеобразно построила природа органы дыхания у насекомых. Все тело их пронизывают тончайшие трубочки, через которые воздух достигает клеток. У рыб есть специальный дыхательный аппарат — жабры, состоящие из маленьких мешочков. Через эти мешочки непрерывно протекает вода, их стенки пронизывает густая сеть кровеносных сосудов. Проходя через жабры, кровь обогащается кислородом.

Однако вода содержит немного кислорода. В одном литре растворено лишь 10 кубических сантиметров этого газа, и поэтому, чтобы снабдить организм нужным количеством кислорода, через жабры должно протекать очень много воды. У писателя Александра Беляева есть известный научно-фантастический роман «Человек-амфибия». В нем автор рассказывает о фантастической операции — пересадке человеку жабер от рыбы. После этой операции герой смог плавать под водой вместе с рыбами многие часы. Все мы помним увлекательные приключения человека-амфибии, но не все, наверное, знают, что если бы медицина смогла осуществить подобные операции, жизнь человека под водой все же была бы невозможна именно из-за малого содержания кислорода в воде.

В состоянии покоя человек потребляет в минуту 0,25—0,30 литра кислорода, а при тяжелой физической работе — до 6 литров в минуту. Если бы человек получал этот кислород не из воздуха, а из воды, то через дыхательный аппарат надо было бы прогонять огромное количество воды в минуту; дыхательный аппарат должен был бы обладать мощностью гидромонитора. Конечно, наша дыхательная система не выдержит подобного напряжения.

Жизнь человека под водой возможна лишь при сохранении легочного дыхания и снабжения легких кислородом воздуха. Вот почему водолаз и пловец с аквалангом снабжаются приспособлениями для непрерывной подачи воздуха. Акваланги имеют специальные баллоны со сжатым кислородом, водолазу сжатый воздух подается из компрессора. Только ныряльщики и подводные охотники, плавая у поверхности воды, могут дышать через простую трубку, соединяющую их с атмосферой.

Естественно, возникает вопрос; зачем создавать столь сложные системы подачи воздуха — компрессоры, баллоны, — когда можно с помощью простой трубки соединить человека, находящегося под водой, с атмосферой? Вопрос этот отнюдь не праздный. С ним связано решение важных проблем различного рода подводных работ, спасательной службы и т. д.

Опыт показывает, что дышать с помощью простой трубки, выходящей из-под воды на поверхность, может лишь человек, нырнувший не очень глубоко. Попытки дышать через такую трубку на больших глубинах кончались трагически: наступало кровоизлияние в легкие. В чем же дело?

Наши легкие представляют собой воздушные мешки, состоящие из крошечных долек, маленьких мешочков — альвеол. Общий объем легких невелик — несколько литров. Но воздух в них распределяется равномерно по альвеолам, суммарная поверхность которых превышает 90 квадратных метров. На этой площади воздух непрерывно соприкасается с кровью, протекающей через систему тончайших капилляров, опутывающих, словно прутья плетеной корзинки, каждую альвеолу густой сетью. Воздух и кровь здесь разделяет лишь стенка альвеолы и стенка капилляра, каждая толщиной в несколько микронов.

Через эти тончайшие стенки происходит непрерывный обмен газов между кровью и воздухом. В крови, попадающей в легкие, много углекислоты и мало кислорода. Кислород переходит из воздуха альвеол в кровь, а углекислота, наоборот, покидает кровь и переходит в альвеолярный воздух. Этот процесс целиком определяется разностью давлений газов по обеим сторонам альвеолярной стенки.

Человек, находящийся на большой глубине под водой, испытывает сильное давление воды. На каждые 10 метров глубины давление увеличивается на одну атмосферу. Вода равномерно давит на всю поверхность тела, вызывая повышение давления и внутри организма. Следовательно, у человека, находящегося на глубине 10 метров, давление внутри тела на одну атмосферу выше, чем на поверхности. Если такой человек попытается дышать через трубку, сообщающуюся с атмосферным воздухом, то давление воздуха в альвеолах окажется на одну атмосферу меньше, чем давление крови в капиллярах легких. Эта разность давлений будет сдерживаться лишь тончайшими стенками капилляров и альвеол на поверхности, равной 90 квадратным метрам.

Как известно, давление в одну атмосферу — это давление с силой в один килограмм на площадь, равную одному квадратному сантиметру. На квадратный метр давление будет 10 000 килограммов, то есть 10 тонн, а на всей поверхности альвеол — 900 тонн. Такая сила немедленно прорвет тончайшие стенки альвеол и капилляров.

Возникнет кровоизлияние в легкие, от которого человек погибнет.

Поэтому ныряльщик и водолаз не могут дышать через трубку, выдвинутую на поверхность воды. Давление воздуха, подаваемого в легкие, должно быть равно давлению воды на глубине, на которой находится человек.

Но представьте на минуту, что в системе, подающей водолазу воздух под давлением, что-то испортилось и человека нужно срочно поднять на поверхность. Если это сделать немедленно, то воздух, растворенный в крови под большим давлением, не успеет выйти через легкие и начнет бурно выделяться в виде пузырьков прямо в просвет кровеносных сосудов. В крови произойдет нечто, напоминающее вспенивание газированной воды, налитой из сатуратора в стакан. Чтобы этого не произошло, водолаза поднимают постепенно, давая достаточно времени для выделения избытков газа через легкие.