Книга: 100 великих тайн человека

ПАРАДОКСЫ И ФЕНОМЕНЫ ДЫХАНИЯ

ПАРАДОКСЫ И ФЕНОМЕНЫ ДЫХАНИЯ

В 1929 году шведский ученый К. Неерхард обнаружил в человеческом дыхании ошеломляющую и, одновременно, парадоксальную особенность. Оказывается, «человек не должен дышать, так как это не согласуется с известными законами физики». Причем для этого заявления у Неерхарда были довольно веские основания. Расчеты ученого показывали, что для процесса дыхания необходимо, чтобы давление в легких человека превосходило экспериментально измеренное почти в 10 раз. А при таких условиях дыхательные мышцы не смогли бы сделать даже одного вдоха. Чтобы объяснить эту парадоксальную ситуацию, следует обратиться к истории развития органов дыхания. Крошечные примитивные организмы, к тому же с низкой температурой тела, особо не нуждались в большом количестве кислорода. Им вполне хватало и того, который поступал в их организм через наружные покровы.

Знаменитый натуралист и писатель Айвен Сандерсон

Однако, когда в процессе эволюции объем, а значит, и масса организмов увеличились, их потребность в кислороде тоже возросла. Именно для решения этой проблемы и появился специальный орган дыхания – легкие. Не отвлекаясь на детали, их можно представить в виде воздушных мешков, которые при вдохе наполняются воздухом, а при выдохе от этого воздуха освобождаются.

Оказалось, что такой упрощенный вариант соответствует действительности, правда, имеется он только у птиц.

В случае же с человеком ситуация совсем иная, поскольку для нормальной жизнедеятельности его организма площадь газообмена должна составлять около 75 метров квадратных. А это значит, что грудная клетка должна по вместимости равняться чуть ли не объему железнодорожного вагона. Возник своеобразный эволюционный тупик.

Но он был успешно преодолен, когда дыхательный аппарат, то есть легкие, приобрел дендритную структуру, в результате чего появилось огромное количество – около 300 миллионов – мельчайших пузырьков, или альвеол, радиусом около 0,05 миллиметра.

При таком строении, несмотря на малый объем, легкие имеют огромную поверхность, которая по площади не меньше теннисного корта. Но при значительном уменьшении диаметра альвеол одновременно увеличиваются силы поверхностного натяжения: то есть чем меньше радиус у воздушного пузырька, тем больше силы надо приложить, чтобы его надуть.

Основываясь на этих теоретических выкладках, Неерхард пришел к выводу, что при характерных для альвеол размерах, должны проявляться силы поверхностного натяжения имеющейся в легких воды.

Предположив, что коэффициент поверхностного натяжения жидкости в альвеолах равняется 50 динам на сантиметр, а радиус альвеолы – 0,05 миллиметра, ученый получил величину давления, необходимого для поддержания альвеолы в расправленном состоянии, равную 20 000 дин на сантиметр квадратный.

Вначале этот парадоксальный результат никто из ученых всерьез не воспринял. Но спустя какое-то время выводами Неерхарда заинтересовался англичанин Пэтл. И толчком к его размышлениям стал тот факт, что пузыри пены, выступающие на губах у людей, например, у эпилептиков во время припадка, сохраняются намного дольше, чем обычные мыльные пузыри. Возможно, посчитал ученый, что жидкость в альвеолах содержит некие вещества, которые каким-то образом поддерживают их пузыревидную структуру.

Чтобы выяснить это, Пэтл подверг тщательному химическому анализу жидкость в легочных пузырьках, и установил, что в ней и впрямь находятся активные вещества, которые в несколько раз уменьшают поверхностное натяжение. Эти вещества назвали сурфактантами. Именно они в значительной степени снижают внутреннее давление, позволяя в легких находиться пузырькам различного диаметра.

А так как все альвеолы связаны между собой системой сосудов, то внутри них сохраняется одинаковое давление. И если бы не сурфактанты, то под влиянием сил поверхностного натяжения объем миниатюрных альвеол стал бы еще меньше, а крупные, напротив, под воздействием внутренних сил многократно увеличили бы свои размеры. Эти исследования позволили совсем иначе взглянуть на такое явление, как трудность первого вдоха у новорожденного младенца. Причина этого кроется в недостатке сурфактанта. Поэтому, если это вещество ввести в организм матери еще до рождения ребенка, проблем с первым вдохом не возникнет…

А теперь, наверное, следует от дыхательного парадокса перейти к поистине невероятному феномену дыхания: продолжительной его задержке. Давно известно, что взрослый здоровый человек в нормальных условиях может задержать дыхание приблизительно на 60 секунд. Однако из этого правила имеются удивительные исключения.

Так, после гиперинфляции легких (частого и глубокого дыхания) атмосферным воздухом японские ныряльщицы (морские девы «АМА») находятся под водой до 4 минут, а отдельные пребывали на глубине 20–30 метров даже 5 и более минут. Отмечались также случаи задержки дыхания до 9 минут!

Официальное же высшее мировое достижение по длительности пребывания под водой принадлежит французу Мишелю Баде, который находился под водой без движения 6 минут 4 секунды.

Предварительное дыхание чистым кислородом, как оказалось, может еще больше увеличить время задержки дыхания. Мировой рекорд пребывания под водой без технических средств на глубине 6,06 метра равен 13 минутам 42 секундам. Его установил в марте 1959 года 32-летний Роберт Фостер из США, который перед этим 30 минут дышал чистым кислородом.

Запас кислорода при апноэ после максимального вдоха составляет около 2 литров (900 мл – в легких, 600 мл – в крови, 500 мл – в мышцах). Из перечисленного резерва ныряльщик может использовать без ущерба для здоровья максимум 1,5 литра. Дальнейшая задержка дыхания приводит к снижению концентрации кислорода в крови более чем наполовину от исходного уровня и развитию кислородного голодания клеток головного мозга.

А теперь перейдем к феноменальным, пока не поддающимся объяснению случаям длительной произвольной задержки дыхания.

В 1990 году В.М. Забелин в присутствии группы исследователей НИИ физиологии Санкт-Петербургского университета задержал дыхание на 22 минуты. Но по сравнению с достижением Митттры результат В. Забелина кажется сущей мелочью. Но все по порядку.

В 1991 году 70-летний индийский гуру Равиндра Мишра шесть суток занимался медитацией на дне озера, задержав дыхание. Он проделал это в присутствии нескольких сотен наблюдателей и группы ученых. После завершения своего ошеломляющего воображение деяния великий мастер всплыл на поверхность в добром здравии и уме.

Скептики, как и положено, стали доказывать, что гуру всех обманул: он незаметно всплывал к поверхности, чтобы глотнуть свежего воздуха, или дышал через соломинку. Однако все эти доводы категорически отверг доктор Ракш Кафади из университета в Калькутте, который вместе с двумя своими сотрудниками вел постоянное наблюдение за гуру с помощью специального прибора. Доктор Кафади сообщил, что Равиндра Мишра находился под водой 144 часа 16 минут 22 секунды. Все это время он сидел на дне на глубине 19 метров в позе лотоса, удерживаемый на грунте свинцовым балластом.

По мнению исследователей, гуру с помощью медитации сократил до минимума жизнедеятельность всех функций своего организма. Таким образом, от дефицита кислорода не был поврежден ни один орган, хотя спустя несколько суток энцефалограф зарегистрировал некоторые необычные изменения функций головного мозга. Но эти изменения ученые объяснили не патологическими нарушениями, а эффектом глубокой медитации, который современная наука так и не разрешила.

В том же 1991 году филиппинский рыбак Хорхе Пакино из городка Ампари тоже осуществил феноменальное погружение. Без специальных приспособлений и аквалангов он пробыл на глубине 60 метров 1 час 5 минут. Весь процесс погружения фиксировался телекамерой на видеопленку представителями американской ассоциации ныряльщиков.

Врачи-физиологи пока не разгадали загадку филиппинского подводника, также как и феномена Мишры.

Но, оказывается, длительное время под водой могут находиться не только отдельные люди.

Путешественники, которые провели многие годы жизни в Африке, рассказывают о существовании на этом континенте особого племени «водяных людей», или ихтиандров. Однако чаще всего в правдивость этих историй слушатели и читатели не верят.

Первым же, кто сообщил широкой публике об ихтиандрах, был знаменитый натуралист и писатель Айвен Сандерсон. И сделал он это в книге «Там чудеса…».

Наиболее часто случаи проявления феномена «водяных людей наблюдались в болотистых районах области Ибибио. Впервые же встреча белого человека с «водяными людьми» произошла в 1932 году, когда находящемуся в нигерийском городе Калабаре представителю британских властей было доложено, что некоторые племена ибибио отказываются платить налоги. Безусловно, ситуация требовала разбирательства, и для этого в район «бунта» была отправлена небольшая группа военных.

Добравшись до первого населенного пункта, они увидели, что не только главная улица деревни пуста, но в ее хижинах отсутствовали люди.

Конечно, сначала посланники растерялись. Но более тщательно исследовав местность, они все же наткнулись на людей. Пригрозили им разными карами, военные вынудили «арестованных» показать то место, где спрятались жители деревни.

Увиденное военными можно было бы принять за сон, если бы это не было правдой. Дело в том, что жители деревни находились возле обрывистого берега острова, но сидели они… под водой на глубине примерно 2,5 метра. Среди них были и дети. Казалось, все спали.

Когда людей разбудили, они в полном здравии выбрались на сушу. Никаких признаков недомогания у них не наблюдалось, хотя и взрослые, и дети находились несколько часов под водой.

Как и феномену Мишры, этому факту ученые тоже пока не дали объяснения.