Mengapa seseorang sesak nafas di bawah air? Dasar lautan tidak akan pernah menjadi tempat kediaman manusia yang kekal

MOSCOW, 27 Januari - RIA Novosti, Olga Kolentsova. Walaupun janin hidup di dalam air selama sembilan bulan, dan berenang adalah baik untuk kesihatan, persekitaran akuatik berbahaya untuk manusia. Sesiapa sahaja boleh lemas - kanak-kanak, orang dewasa, perenang yang terlatih... Dan penyelamat tidak mempunyai banyak masa untuk menyelamatkan nyawa dan kewarasan seseorang.

Mengatasi ketegangan

Apabila seseorang lemas, air masuk ke dalam paru-parunya. Tetapi mengapa orang tidak boleh hidup sekurang-kurangnya untuk masa yang singkat dengan menarik oksigen daripada air? Untuk memahami perkara ini, mari kita fikirkan cara seseorang bernafas. Paru-paru adalah seperti sekumpulan anggur, di mana bronkus bercabang, seperti pucuk, ke banyak saluran udara (bronkiol) dan dinobatkan dengan buah beri - alveoli. Gentian di dalamnya memampat dan menyahmampat, membenarkan oksigen dan gas lain dari atmosfera ke dalam saluran darah atau membebaskan CO 2 keluar.

“Untuk memperbaharui udara, perlu melakukan pergerakan pernafasan, yang melibatkan otot intercostal, diafragma dan bahagian otot leher Walau bagaimanapun, ketegangan permukaan air adalah lebih besar daripada molekul di dalam bahan tertarik antara satu sama lain secara sama rata kerana terdapat jiran di semua sisi Molekul-molekul di permukaan mempunyai jiran yang lebih sedikit, dan mereka menarik satu sama lain dengan lebih kuat Ini bermakna agar alveoli kecil menarik air ke dalam diri mereka. usaha yang jauh lebih besar diperlukan daripada kompleks otot daripada semasa menyedut udara,” kata Doktor Sains Perubatan Alexey Umryukhin, ketua jabatan fisiologi normal Universiti Perubatan Negeri Moscow Pertama yang dinamakan sempena I.M. Sechenov.

Paru-paru dewasa mengandungi 700-800 juta alveoli. Jumlah kawasan mereka adalah kira-kira 90 meter persegi. Tidak mudah untuk mengoyakkan walaupun dua gelas licin jika terdapat lapisan air di antaranya. Bayangkan betapa banyak usaha yang anda perlu lakukan apabila menarik nafas untuk membuka kawasan alveoli yang begitu besar.

Ngomong-ngomong, ia adalah daya ketegangan permukaan yang menimbulkan masalah besar dalam perkembangan pernafasan cecair. Anda boleh menenun larutan dengan oksigen dan memilih parameternya supaya ikatan antara molekul menjadi lemah, tetapi dalam apa jua keadaan, daya tegangan permukaan akan kekal ketara. Otot yang terlibat dalam pernafasan masih memerlukan lebih banyak usaha untuk menolak larutan ke dalam alveoli dan mengeluarkannya dari sana. Anda boleh menahan pernafasan cecair selama beberapa minit atau satu jam, tetapi lambat laun otot akan menjadi letih dan tidak dapat menampung kerja.

Ia tidak mungkin dilahirkan semula

Alveoli bayi yang baru lahir dipenuhi dengan sejumlah cecair amniotik, iaitu, mereka berada dalam keadaan tersekat bersama. Kanak-kanak itu mengambil nafas pertamanya, dan alveoli terbuka - seumur hidup. Jika air masuk ke dalam paru-paru, ketegangan permukaan menyebabkan alveoli melekat bersama, dan memerlukan daya yang besar untuk menariknya. Dua, tiga, empat nafas dalam air adalah maksimum untuk seseorang. Semua ini disertai dengan kekejangan - badan bekerja hingga had, paru-paru dan otot terbakar, cuba memerah segala-galanya dengan sendirinya.

Terdapat episod sedemikian dalam siri popular "Game of Thrones". Seorang yang bersaing untuk takhta ditahbiskan sebagai raja dengan cara berikut: kepalanya dipegang di bawah air sehingga dia berhenti menggelepar dan menunjukkan tanda-tanda kehidupan. Kemudian mayat itu ditarik ke darat dan mereka menunggu orang itu menarik nafas, berdehem dan berdiri. Selepas itu pemohon diiktiraf sebagai pemerintah penuh. Tetapi pencipta siri ini menghiasi realiti: selepas satu siri penyedutan dan hembusan nafas dalam air, badan berputus asa - dan otak berhenti menghantar isyarat bahawa anda perlu mencuba untuk bernafas.

Fikiran adalah mata rantai yang lemah

Seseorang boleh menahan nafas selama tiga hingga lima minit. Kemudian tahap oksigen dalam darah berkurangan, keinginan untuk mengambil nafas menjadi tidak tertanggung dan tidak dapat dikawal sepenuhnya. Air memasuki paru-paru, tetapi tidak ada oksigen yang cukup di dalamnya untuk mengenyangkan tisu. Otak adalah yang pertama mengalami kekurangan oksigen. Sel-sel lain dapat bertahan untuk beberapa waktu secara anaerobik, iaitu bebas oksigen, respirasi, walaupun ia akan menghasilkan tenaga 19 kali lebih sedikit daripada dalam proses aerobik.

"Struktur otak menggunakan oksigen dengan cara yang berbeza Korteks serebrum terutamanya" rakus meningkatkan rizab oksigen dan mati,” kata pakar itu.

Jika seorang lelaki lemas dihidupkan semula, kesedarannya mungkin tidak akan kembali normal. Sudah tentu, banyak bergantung pada masa yang dihabiskan di bawah air, keadaan badan, dan ciri-ciri individu. Tetapi doktor percaya bahawa secara purata otak orang yang lemas mati dalam masa lima minit.

Selalunya mereka yang lemas menjadi kurang upaya - mereka berada dalam keadaan koma atau hampir lumpuh sepenuhnya. Walaupun badan secara rasmi normal, otak yang terjejas tidak dapat mengawalnya. Ini berlaku kepada Malik Akhmadov yang berusia 17 tahun, yang pada 2010 menyelamatkan seorang gadis yang lemas dengan kos kesihatannya. Sudah tujuh tahun lelaki itu telah menjalani kursus pemulihan demi kursus, tetapi otaknya masih belum pulih sepenuhnya.

Pengecualian jarang berlaku, tetapi ia berlaku. Pada tahun 1974, seorang budak lelaki berusia lima tahun di Norway terpijak ke atas ais sungai, terjatuh dan lemas. Dia ditarik keluar dari air hanya selepas 40 minit. Doktor melakukan pernafasan buatan, urutan jantung, dan resusitasi berjaya. Kanak-kanak itu berbaring tidak sedarkan diri selama dua hari, dan kemudian membuka matanya. Doktor memeriksanya dan terkejut apabila mendapati otaknya benar-benar normal. Mungkin air ais memperlahankan metabolisme dalam badan kanak-kanak itu sehingga otaknya seolah-olah beku dan tidak memerlukan oksigen, seperti organ-organnya yang lain.

Doktor memberi amaran: jika seseorang telah berada di bawah air, penyelamat mempunyai masa seminit untuk menyelamatkannya. Lebih cepat mangsa mengeluarkan air dari paru-paru dengan mendorong refleks muntah, lebih besar peluang untuk pulih sepenuhnya. Adalah penting untuk diingat bahawa orang yang lemas jarang mengkhianati dirinya dengan menjerit atau secara aktif cuba untuk terus bertahan; dia tidak mempunyai kekuatan yang mencukupi untuk ini. Oleh itu, jika anda mengesyaki ada sesuatu yang tidak kena, lebih baik bertanya sama ada semuanya baik-baik saja, dan jika tiada jawapan, ambil langkah untuk menyelamatkan orang yang lemas.

Kehidupan di planet kita nampaknya berasal dari air - dalam persekitaran di mana bekalan oksigen sangat terhad. Pada tekanan atmosfera, kandungan oksigen dalam udara di paras laut ialah 200 mililiter seliter, dan kurang daripada tujuh mililiter oksigen terlarut dalam satu liter air permukaan.

Penduduk pertama planet kita, setelah menyesuaikan diri dengan persekitaran akuatik, bernafas dengan insang, tujuannya adalah untuk mengekstrak jumlah maksimum oksigen dari air.

Semasa evolusi, haiwan menguasai atmosfera tanah yang kaya dengan oksigen dan mula bernafas melalui paru-paru mereka. Fungsi organ pernafasan tetap sama.

Dalam kedua-dua paru-paru dan insang, oksigen menembusi melalui membran nipis dari persekitaran ke dalam saluran darah, dan karbon dioksida dibebaskan daripada darah ke persekitaran. Jadi, proses yang sama berlaku di kedua-dua insang dan paru-paru. Ini menimbulkan persoalan: adakah haiwan yang mempunyai paru-paru boleh bernafas dalam persekitaran akuatik jika ia mengandungi jumlah oksigen yang mencukupi?

Jawapan kepada soalan ini patut diberi perhatian kerana beberapa sebab. Pertama, kita boleh mengetahui mengapa organ pernafasan haiwan darat sangat berbeza dalam struktur daripada organ yang sepadan dengan haiwan akuatik.

Di samping itu, jawapan kepada soalan ini adalah kepentingan praktikal semata-mata. Jika seseorang yang terlatih khas boleh bernafas dalam persekitaran akuatik, ini akan memudahkan untuk menerokai kedalaman lautan dan mengembara ke planet yang jauh. Semua ini menjadi asas kepada satu siri eksperimen untuk mengkaji kemungkinan mamalia darat bernafas air.

Masalah bernafas air

Eksperimen telah dijalankan di makmal di Belanda dan Amerika Syarikat. Air pernafasan mempunyai dua masalah utama. Satu telah disebutkan: pada tekanan atmosfera biasa terdapat terlalu sedikit oksigen terlarut dalam air.

Masalah kedua ialah air dan darah adalah cecair dengan sifat fisiologi yang sangat berbeza. Apabila "disedut," air boleh merosakkan tisu paru-paru dan menyebabkan perubahan maut dalam jumlah dan komposisi cecair badan.

Katakan kita telah menyediakan penyelesaian isotonik khas, di mana komposisi garam adalah sama seperti dalam plasma darah. Di bawah tekanan tinggi, larutan tepu dengan oksigen (kepekatannya lebih kurang sama seperti di udara). Adakah haiwan itu dapat menghirup penyelesaian sedemikian?

Eksperimen pertama sedemikian telah dijalankan di Universiti Leiden. Melalui kunci udara yang serupa dengan bot penyelamat kapal selam, tikus dimasukkan ke dalam ruang yang diisi dengan larutan yang disediakan khas dan oksigen dimasukkan di bawah tekanan. Melalui dinding telus ruang itu adalah mungkin untuk memerhatikan tingkah laku tikus.

Dalam beberapa saat pertama, haiwan itu cuba naik ke permukaan, tetapi jaringan dawai menghalang mereka. Selepas gangguan pertama, tikus menjadi tenang dan nampaknya tidak terlalu menderita dalam keadaan sedemikian. Mereka membuat pergerakan pernafasan yang perlahan dan berirama, nampaknya menyedut dan menghembus cecair. Sebahagian daripada mereka hidup dalam keadaan sedemikian selama berjam-jam.

Kesukaran utama bernafas air

Selepas beberapa siri eksperimen, menjadi jelas bahawa faktor penentu yang menentukan jangka hayat tikus bukanlah kekurangan oksigen (yang boleh dimasukkan ke dalam larutan dalam sebarang kuantiti yang diperlukan dengan hanya meningkatkan tekanan separanya), tetapi kesukaran untuk mengeluarkan karbon. dioksida dari badan ke tahap yang diperlukan.

Tikus yang bertahan paling lama, 18 jam, disimpan dalam larutan yang ditambah sedikit penimbal organik, tris(hydroxymethyl)aminomethane. Yang terakhir ini meminimumkan kesan buruk pengumpulan karbon dioksida dalam haiwan. Mengurangkan suhu larutan kepada 20 C (kira-kira separuh daripada suhu badan normal tetikus) juga menyumbang kepada pemanjangan hayat.

Dalam kes ini, ini disebabkan oleh kelembapan umum dalam proses metabolik.

Biasanya, satu liter udara yang dihembus oleh haiwan mengandungi 50 mililiter karbon dioksida. Semua perkara lain adalah sama (suhu, tekanan separa karbon dioksida), hanya 30 mililiter gas ini larut dalam satu liter larutan garam, sama dalam komposisi garamnya dengan darah.

Ini bermakna untuk membebaskan jumlah karbon dioksida yang diperlukan, haiwan itu mesti menyedut air dua kali lebih banyak daripada udara. (Tetapi mengepam cecair melalui saluran bronkial memerlukan 36 kali lebih banyak tenaga, kerana kelikatan air adalah 36 kali lebih tinggi daripada kelikatan udara.)

Dari sini adalah jelas bahawa walaupun tanpa pergerakan cecair yang bergelora di dalam paru-paru, air yang bernafas memerlukan 60 kali lebih tenaga daripada udara yang bernafas.

Oleh itu, tidak menghairankan bahawa haiwan eksperimen secara beransur-ansur lemah, dan kemudian - akibat keletihan dan pengumpulan karbon dioksida dalam badan - pernafasan terhenti.

Hasil percubaan

Berdasarkan eksperimen yang dilakukan, adalah mustahil untuk menilai berapa banyak oksigen yang masuk ke dalam paru-paru, seberapa tepu darah arteri dengannya, dan apakah tahap pengumpulan karbon dioksida dalam darah haiwan. Secara beransur-ansur kami sampai kepada satu siri percubaan yang lebih maju.

Mereka dijalankan ke atas anjing di dalam ruang besar yang dilengkapi dengan peralatan tambahan. Ruang itu diisi dengan udara di bawah tekanan 5 atmosfera. Terdapat juga mandi dengan larutan garam tepu dengan oksigen. Seekor haiwan uji kaji telah direndam di dalamnya. Sebelum eksperimen, untuk mengurangkan permintaan oksigen keseluruhan badan, anjing telah dibius dan disejukkan kepada 32°C.

Semasa menyelam, anjing itu membuat pergerakan pernafasan yang ganas. Titisan air yang naik dari permukaan jelas menunjukkan dia sedang mengepam larutan itu melalui paru-parunya. Pada akhir eksperimen, anjing itu dibawa keluar dari bilik mandi, air dikeluarkan dari paru-paru dan mereka diisi dengan udara semula. Daripada enam haiwan yang diuji, seekor terselamat. Anjing itu bernafas di dalam air selama 24 minit.

Keputusan eksperimen boleh dirumuskan seperti berikut: dalam keadaan tertentu, haiwan yang menyedut udara boleh menghirup air untuk tempoh masa yang terhad. Kelemahan utama pernafasan air adalah pengumpulan karbon dioksida dalam badan.

Semasa eksperimen, tekanan darah anjing yang masih hidup adalah kurang sedikit daripada biasa, tetapi kekal malar; nadi dan pernafasan adalah perlahan tetapi teratur, darah arteri tepu dengan oksigen. Kandungan karbon dioksida dalam darah secara beransur-ansur meningkat.

Ini bermakna pernafasan kuat anjing itu tidak mencukupi untuk mengeluarkan jumlah karbon dioksida yang diperlukan daripada badan.

Satu siri baharu percubaan pernafasan air

Di New York State University saya meneruskan kerja saya dengan Herman Raan, Edward H. Lanfear, dan Charles V. Paganelli. Dalam satu siri eksperimen baharu, instrumen telah digunakan yang memungkinkan untuk mendapatkan data khusus mengenai pertukaran gas yang berlaku dalam paru-paru anjing apabila bernafas cecair. Seperti sebelum ini, haiwan itu menghirup larutan garam yang tepu dengan oksigen di bawah tekanan 5 atmosfera.

Komposisi gas cecair yang disedut dan dihembus ditentukan pada pintu masuk dan keluar larutan dari paru-paru anjing. Cecair beroksigen itu memasuki badan anjing yang telah dibius melalui tiub getah yang dimasukkan ke dalam trakea. Aliran dikawal oleh pam injap.

Dengan setiap penyedutan, larutan mengalir ke dalam paru-paru di bawah pengaruh graviti, dan dengan pernafasan, cecair mengalir ke penerima khas mengikut prinsip yang sama. Jumlah oksigen yang diserap dalam paru-paru dan jumlah karbon dioksida yang dikeluarkan ditentukan sebagai perbezaan antara nilai yang sepadan dalam jumlah cecair yang disedut dan dihembus yang sama.

Haiwan itu tidak disejukkan. Ternyata di bawah keadaan ini anjing mengekstrak kira-kira jumlah oksigen yang sama dari air seperti biasanya dari udara. Seperti yang dijangkakan, haiwan itu tidak mengeluarkan karbon dioksida yang mencukupi, jadi kandungannya dalam darah secara beransur-ansur meningkat.

Pada akhir eksperimen, yang berlangsung sehingga empat puluh lima minit, air dikeluarkan dari paru-paru anjing melalui lubang khas di trakea. Paru-paru dibersihkan dengan beberapa bahagian udara. Tiada prosedur "kebangkitan semula" tambahan dilakukan. Enam daripada enam belas anjing terselamat daripada eksperimen tanpa akibat yang boleh dilihat.

Interaksi tiga elemen

Pernafasan kedua-dua ikan dan mamalia adalah berdasarkan interaksi kompleks tiga unsur:

1) keperluan badan untuk pertukaran gas,

2) sifat fizikal persekitaran dan

3) struktur organ pernafasan.

Untuk mengatasi penilaian intuitif semata-mata tentang kepentingan struktur organ dalam proses penyesuaian, adalah perlu untuk memahami dengan tepat semua interaksi ini. Jelas sekali, soalan-soalan ini harus ditanya. Bagaimanakah molekul oksigen masuk dari persekitaran ke dalam darah? Apakah laluan sebenar dia? Menjawab soalan-soalan ini adalah lebih sukar daripada yang dibayangkan.

Apabila dada mengembang, udara (atau air) memasuki paru-paru haiwan. Apakah yang berlaku kepada cecair yang masuk ke dalam kantung udara sempadan paru-paru? Mari kita lihat fenomena ini menggunakan contoh mudah.

Jika sejumlah kecil dakwat disuntik perlahan-lahan melalui jarum ke dalam picagari yang sebahagiannya diisi dengan air, ia mula-mula akan membentuk aliran nipis di tengah-tengah bekas. Selepas "penyedutan" berhenti, dakwat secara beransur-ansur merebak ke seluruh isipadu air.

Jika dakwat diperkenalkan dengan cepat, supaya aliran bergelora, percampuran, sudah tentu, akan berlaku lebih cepat. Berdasarkan data yang diperoleh, dan juga mengambil kira saiz tiub bronkial, kita boleh menyimpulkan bahawa aliran udara atau air yang disedut memasuki kantung udara dengan perlahan, tanpa pergolakan.

Oleh itu, boleh diandaikan bahawa apabila menyedut udara segar (atau air), molekul oksigen akan mula-mula tertumpu di bahagian tengah kantung udara (alveoli). Sekarang mereka perlu mengatasi jarak yang ketara melalui penyebaran sebelum mereka mencapai dinding di mana mereka memasuki darah.

Jarak ini berkali-kali lebih besar daripada ketebalan selaput yang memisahkan udara daripada darah di dalam paru-paru. Jika medium yang disedut adalah udara, ini tidak penting: oksigen diagihkan sama rata ke seluruh alveoli dalam sepersejuta saat.

Kelajuan pengedaran gas dalam air adalah 6 ribu kali lebih rendah daripada di udara. Oleh itu, apabila menghirup air, perbezaan tekanan separa oksigen berlaku di kawasan tengah dan pinggir. Disebabkan oleh kadar resapan gas yang rendah, tekanan oksigen di tengah alveoli menjadi lebih tinggi dengan setiap kitaran pernafasan berbanding di dinding. Kepekatan karbon dioksida yang meninggalkan darah adalah lebih besar berhampiran dinding alveoli daripada di tengah.

Pertukaran gas dalam paru-paru

Premis teori sedemikian timbul daripada mengkaji komposisi gas cecair yang dihembus semasa eksperimen pada anjing. Air yang mengalir dari paru-paru anjing itu dikumpulkan dalam tiub panjang.

Ternyata di bahagian pertama air, yang nampaknya berasal dari bahagian tengah alveoli, terdapat lebih banyak oksigen daripada bahagian terakhir, yang berasal dari dinding. Apabila anjing menghirup udara, tiada perbezaan ketara dalam komposisi bahagian pertama dan terakhir udara yang dihembus.

Adalah menarik untuk diperhatikan bahawa pertukaran gas yang berlaku di dalam paru-paru anjing apabila menghirup air adalah sangat serupa dengan proses yang berlaku dalam titisan air yang mudah apabila pertukaran berlaku di permukaannya: oksigen - karbon dioksida. Berdasarkan analogi ini, model matematik paru-paru telah dibina, dan sfera dengan diameter kira-kira satu milimeter telah dipilih sebagai unit berfungsi.

Pengiraan menunjukkan bahawa paru-paru terdiri daripada kira-kira setengah juta sel pertukaran gas sfera sedemikian, di mana pemindahan gas dijalankan hanya melalui resapan. Bilangan dan saiz yang dikira sel-sel ini hampir sepadan dengan bilangan dan saiz struktur paru-paru tertentu yang dipanggil "lobul utama" (lobulus).

Rupa-rupanya, lobulus ini adalah unit berfungsi utama paru-paru. Begitu juga, menggunakan data anatomi, adalah mungkin untuk membina model matematik insang ikan, unit pertukaran gas utama yang akan mempunyai bentuk yang sama berbeza.

Pembinaan model matematik memungkinkan untuk menarik garis yang jelas antara organ pernafasan mamalia dan ikan. Ternyata perkara utama terletak pada struktur geometri sel pernafasan. Ini menjadi jelas terutamanya apabila mengkaji hubungan yang menghubungkan keperluan ikan untuk pertukaran gas, dan sifat persekitaran dengan bentuk organ pernafasan ikan.

Persamaan yang menyatakan pergantungan ini termasuk kuantiti seperti ketersediaan oksigen, iaitu, kepekatannya, kadar resapan dan keterlarutan dalam persekitaran sekeliling haiwan.

Isipadu udara atau air yang disedut, bilangan dan saiz sel pertukaran gas, jumlah oksigen yang diserap olehnya, dan, akhirnya, tekanan oksigen dalam darah arteri. Mari kita anggap bahawa ikan mempunyai paru-paru dan bukannya insang sebagai organ pernafasan.

Menggantikan data sebenar mengenai pertukaran gas yang berlaku semasa pernafasan ikan ke dalam persamaan, kami akan mendapati bahawa ikan dengan paru-paru tidak akan dapat hidup di dalam air, kerana pengiraan menunjukkan ketiadaan oksigen sepenuhnya dalam darah arteri model ikan anda. .

Ini bermakna terdapat ralat dalam andaian, iaitu: bentuk sel pertukaran gas yang dipilih ternyata tidak betul. Ikan hidup di dalam air berkat insang yang terdiri daripada pinggan rata, nipis, padat. Dalam struktur sedemikian - tidak seperti sel sfera paru-paru - tidak ada masalah resapan gas.

Haiwan yang mempunyai organ pernafasan yang serupa dengan paru-paru boleh hidup di dalam air hanya jika keperluan tubuhnya untuk oksigen sangat rendah. Kita ambil gamat sebagai contoh.

Insang memberi ikan keupayaan untuk hidup di dalam air, dan insang yang sama ini menghalang mereka daripada wujud di luar air. Di udara mereka dimusnahkan oleh graviti. Ketegangan permukaan pada antara muka udara-air menyebabkan plat insang yang padat melekat bersama.

Jumlah kawasan insang yang tersedia untuk pertukaran gas dikurangkan sehingga ikan tidak dapat bernafas, walaupun terdapat banyak oksigen di udara. Alveoli paru-paru dilindungi daripada kemusnahan, pertama, oleh dada, dan kedua, oleh agen pembasah yang dikeluarkan dalam paru-paru, yang mengurangkan ketegangan permukaan dengan ketara.

Pernafasan mamalia dalam air

Kajian tentang proses respirasi mamalia di dalam air telah memberikan maklumat baru tentang prinsip asas respirasi secara umum. Sebaliknya, terdapat andaian sebenar bahawa seseorang akan dapat menghirup cecair untuk masa yang terhad tanpa akibat yang berbahaya. Ini akan membolehkan penyelam turun ke kedalaman laut yang lebih besar daripada yang mereka ada sekarang.

Bahaya utama menyelam laut dalam adalah berkaitan dengan tekanan air pada dada dan paru-paru. Akibatnya, tekanan gas dalam paru-paru meningkat, dan beberapa gas memasuki darah, yang membawa kepada akibat yang serius. Pada tekanan tinggi, kebanyakan gas adalah toksik kepada badan.

Oleh itu, nitrogen memasuki darah penyelam menyebabkan keracunan sudah pada kedalaman 30 meter dan secara praktikal melumpuhkannya pada kedalaman 90 meter disebabkan oleh narkosis nitrogen yang terhasil. (Masalah ini boleh diselesaikan dengan menggunakan gas nadir seperti helium, yang tidak toksik walaupun pada kepekatan yang sangat tinggi.)

Selain itu, jika penyelam kembali terlalu cepat dari kedalaman ke permukaan, gas yang terlarut dalam darah dan tisu dilepaskan sebagai buih, menyebabkan penyakit penyahmampatan.

Bahaya ini boleh dielakkan jika penyelam menghirup cecair yang diperkaya oksigen dan bukannya udara. Cecair dalam paru-paru akan menahan tekanan luaran yang ketara, dan isipadunya akan kekal hampir tidak berubah. Dalam keadaan sedemikian, seorang penyelam, yang turun ke kedalaman beberapa ratus meter, akan dapat kembali ke permukaan dengan cepat tanpa sebarang akibat.

Untuk membuktikan bahawa penyakit penyahmampatan tidak berlaku apabila menyedut air, eksperimen berikut telah dijalankan di makmal saya. Dalam eksperimen dengan tetikus yang menghirup cecair, tekanan 30 atmosfera dibawa ke satu atmosfera selama tiga saat. Tiada tanda-tanda penyakit. Tahap perubahan tekanan ini bersamaan dengan kesan naik dari kedalaman 910 meter pada kelajuan 1,100 kilometer sejam.

Manusia boleh menghirup air

Pernafasan cecair boleh berguna untuk manusia semasa perjalanan masa hadapan ke angkasa lepas. Apabila kembali dari planet yang jauh, contohnya, dari Musytari, akan ada keperluan untuk pecutan yang besar untuk melarikan diri dari zon graviti planet. Pecutan ini jauh lebih besar daripada apa yang boleh ditahan oleh tubuh manusia, terutamanya paru-paru yang mudah terdedah.

Tetapi beban yang sama akan menjadi agak boleh diterima jika paru-paru dipenuhi dengan cecair, dan badan angkasawan direndam dalam cecair dengan ketumpatan yang sama dengan ketumpatan darah, sama seperti janin direndam dalam cecair amniotik rahim ibu.

Ahli fisiologi Itali Rudolf Margaria, T. Gulterotti dan D. Spinelli melakukan eksperimen sedemikian pada tahun 1958. Sebuah silinder keluli yang mengandungi tikus bunting dijatuhkan dari ketinggian yang berbeza ke atas sokongan plumbum. Tujuan eksperimen adalah untuk menguji sama ada janin akan bertahan dalam brek yang keras dan kejutan pendaratan. Kelajuan brek dikira dari kedalaman lekukan silinder ke dasar plumbum.

Haiwan itu sendiri mati serta-merta semasa eksperimen. Bedah siasat menunjukkan kerosakan paru-paru yang ketara. Walau bagaimanapun, embrio yang dikeluarkan melalui pembedahan masih hidup dan berkembang secara normal. Fetus, dilindungi oleh cecair rahim, boleh menahan pecutan negatif sehingga 10 ribu g.

Selepas eksperimen menunjukkan bahawa haiwan darat boleh bernafas cecair, adalah munasabah untuk mengandaikan kemungkinan yang sama untuk manusia. Kami kini mempunyai beberapa bukti langsung untuk menyokong andaian ini. Sebagai contoh, kami kini menggunakan kaedah baru untuk merawat penyakit paru-paru tertentu.

Kaedah ini terdiri daripada mencuci satu paru-paru dengan larutan garam, yang menghilangkan rembesan patologi dari alveoli dan bronkus. Paru-paru kedua menghirup gas oksigen.

Kejayaan pelaksanaan operasi ini memberi inspirasi kepada kami untuk menjalankan eksperimen, yang mana penyelam berani, penyelam laut dalam Francis D. Faleichik, menawarkan diri secara sukarela.

Di bawah bius, kateter berganda dimasukkan ke dalam trakeanya, setiap tiub mencapai paru-parunya. Pada suhu badan normal, udara dalam satu paru-paru digantikan dengan larutan garam meja 0.9%. "Kitaran pernafasan" terdiri daripada memasukkan larutan garam ke dalam paru-paru dan kemudian mengeluarkannya.

Kitaran diulang tujuh kali, dengan 500 mililiter larutan diambil untuk setiap "penyedutan". Faleichik yang sedar sepenuhnya sepanjang prosedur itu berkata, dia tidak menyedari perbezaan ketara antara udara pernafasan paru-paru dan air pernafasan paru-paru. Dia juga tidak mengalami sebarang sensasi yang tidak menyenangkan apabila aliran cecair masuk dan keluar dari paru-paru.

Sudah tentu, percubaan ini masih jauh dari percubaan untuk menjalankan proses pernafasan dengan kedua-dua paru-paru di dalam air, tetapi ia menunjukkan bahawa mengisi paru-paru seseorang dengan larutan garam, jika prosedur dilakukan dengan betul, tidak menyebabkan kemusnahan tisu yang serius dan tidak menghasilkan sensasi yang tidak menyenangkan.

Masalah paling sukar untuk bernafas air

Mungkin masalah yang paling sukar untuk diselesaikan ialah pembebasan karbon dioksida dari paru-paru dengan menyedut air. Seperti yang telah kita katakan, kelikatan air adalah lebih kurang 36-40 kali lebih besar daripada kelikatan udara. Ini bermakna paru-paru akan mengepam air sekurang-kurangnya empat puluh kali lebih perlahan daripada udara.

Dalam erti kata lain, penyelam muda yang sihat yang boleh menyedut 200 liter udara seminit hanya akan dapat menyedut 5 liter air seminit. Agak jelas bahawa dengan pernafasan sedemikian, karbon dioksida tidak akan dibebaskan dalam kuantiti yang mencukupi, walaupun orang itu tenggelam sepenuhnya dalam air.

Adakah mungkin untuk menyelesaikan masalah ini dengan menggunakan medium di mana karbon dioksida larut lebih baik daripada dalam air? Dalam beberapa fluorokarbon sintetik cecair, karbon dioksida dibubarkan, sebagai contoh, tiga kali lebih banyak daripada dalam air, dan oksigen - tiga puluh kali ganda. Leland S. Clark dan Frank Gollan menunjukkan bahawa tetikus boleh hidup dalam fluorida karbon cecair yang mengandungi oksigen pada tekanan atmosfera.

Karbon fluorida bukan sahaja mengandungi lebih banyak oksigen daripada air, tetapi dalam persekitaran ini kadar resapan gas adalah empat kali lebih tinggi. Walau bagaimanapun, walaupun di sini batu penghalang kekal sebagai kapasiti rendah cecair melalui paru-paru: fluorokarbon mempunyai kelikatan yang lebih besar daripada larutan garam.

Terjemahan dari bahasa Inggeris oleh N. Poznanskaya.

Impian manusia amfibia, penaklukan unsur air oleh manusia - penulis fiksyen sains telah tergoda oleh mimpi ini lebih daripada sekali. Siapa di antara kita yang tidak pernah mendengar tentang penyelidikan saintifik berskala besar dijalankan di pelbagai negara dengan matlamat untuk memindahkan manusia dari darat ke air. Tetapi bagaimana seseorang boleh bernafas di bawah air?

Nampaknya bagi sesetengah orang bahawa "cakrawala" bola kita sudah terlalu kecil untuk seseorang. Semua orang sudah biasa dengan karya orang Perancis Jacques Yves Cousteau, yang menunjukkan prospek yang hebat ke arah ini. Saintis itu tidak menimbulkan masalah "pemecahan" radikal fisiologi manusia, kerana - sekurang-kurangnya pada tahap ini - niat sedemikian akan menjadi utopia. Dia berhasrat untuk memindahkan kediaman manusia di bawah air dan membangunkan struktur yang diperlukan untuk hidup dan bekerja di dalam unsur laut.

Tetapi arah lain juga telah muncul. Bagaimanakah sesetengah serangga bernafas dalam air? Apabila mereka menyelam, gelembung udara mengelilingi badan mereka. Tekanan separa nitrogen dalam gelembung lebih tinggi, jadi ia secara beransur-ansur berubah menjadi air. Selain itu, terdapat perbezaan kandungan oksigen dalam gelembung udara dan dalam persekitaran akuatik di sekelilingnya. Oleh itu, oksigen memasuki gelembung dari air, dan karbon dioksida dibebaskan daripadanya ke dalam air. Dan serangga boleh bernafas dengan sempurna dalam persekitaran yang kelihatan luar biasa untuknya.

Penyelam yang tenggelam ke dasar laut dalam beberapa cara serupa dengan serangga yang dikelilingi oleh gelembung udara... Tetapi penyelam dan penyelam skuba sering menghadapi bahaya yang dahsyat - penyakit penyahmampatan. Penyebabnya adalah nitrogen, campuran yang kita sedut dengan oksigen. Apabila cepat naik dari kedalaman yang hebat, ia mula dilepaskan dari darah dalam bentuk buih dan menyumbat saluran darah kecil. Sekiranya seseorang boleh bernafas di bawah air, maka penyakit penyahmampatan tidak akan menjadi masalah baginya.

Eksperimen dengan tikus dan anjing membuahkan hasil yang menakjubkan. Jika anda membenamkan haiwan ini dalam air biasa, nasib mereka tidak sukar ditebak: dalam beberapa minit mereka akan mati. Bagaimana jika anda menukar beberapa sifat air? Dan begitulah mereka melakukannya. Air itu tepu dengan oksigen di bawah tekanan 5-8 atmosfera, garam ditambah kepadanya, mencipta penyelesaian fisiologi. Kemudian tikus diletakkan dalam larutan ini. Dalam satu siri eksperimen, tikus kekal hidup di bawah air selama kira-kira 6 jam: mereka bernafas dan terdedah kepada pelbagai rangsangan luar. Haiwan yang dibawa keluar dari air hidup selama 2 jam lagi.

Eksperimen dengan anjing dijalankan secara berbeza. Haiwan itu dibius, antibiotik diberikan kepada mereka, dan dalam keadaan ini mereka diletakkan dalam larutan. Anjing itu menghirup air dari 23 hingga 38 minit daripada 6 haiwan eksperimen, dua terselamat selepas tamat eksperimen. Seorang daripada betina kemudiannya bersalin secara normal.

Haiwan itu bernafas cecair dan terus hidup!

Detik genting bagi haiwan di mana eksperimen tersebut dijalankan berlaku semasa peralihan terbalik daripada pernafasan air kepada pernafasan udara. Cecair yang tinggal dikeluarkan dari paru-paru perlahan-lahan, dan sementara alveoli dan bronmiol dibersihkan daripada larutan, haiwan itu mungkin mati lemas. Jika anda menggunakan radas khas untuk membekalkan oksigen kepada haiwan dalam tempoh ini, mereka akan kekal hidup.

Sesetengah saintis memutuskan untuk terus mengikuti prinsip yang wujud di alam semula jadi dan mencipta gelembung udara buatan - bukan di sekitar serangga, tetapi di sekitar mamalia.

Di makmal syarikat Amerika General Electric, mereka memperoleh filem silikon sintetik yang mempunyai sifat yang sangat menarik - ia membolehkan oksigen mengalir ke satu arah, dan karbon dioksida ke arah yang lain. Seekor hamster dimasukkan ke dalam beg yang diperbuat daripada filem tersebut dan diletakkan di bawah air.

Haiwan itu menghabiskan beberapa jam dalam persekitaran yang luar biasa tanpa sebarang kerosakan pada kesihatannya. Para saintis yang menerima filem silikon percaya bahawa seseorang akan dapat bernafas di bawah air tidak lebih buruk daripada hamster dalam beg yang diperbuat daripada bahan ini jika "gelembung" cukup besar.

Penyelidikan saintifik tidak berhenti walaupun untuk sehari, kemajuan berterusan, memberikan manusia semakin banyak penemuan baru. Beratus-ratus saintis dan pembantu mereka bekerja dalam bidang mengkaji makhluk hidup dan mensintesis bahan luar biasa. Seluruh jabatan menjalankan eksperimen, menguji pelbagai teori, dan kadangkala penemuan memukau imaginasi - lagipun, apa yang hanya boleh diimpikan boleh menjadi kenyataan. Mereka mengembangkan idea, dan soalan tentang membekukan seseorang dalam bilik krio dan kemudian mencairkannya selepas satu abad, atau tentang kemungkinan bernafas cecair, bukan sekadar plot yang hebat untuk mereka. Kerja keras mereka boleh mengubah fantasi ini menjadi realiti.

Para saintis telah lama bimbang dengan soalan: bolehkah seseorang bernafas cecair?

Adakah seseorang memerlukan pernafasan cecair?

Tiada usaha, masa atau wang yang terkecuali untuk penyelidikan sedemikian. Dan salah satu soalan ini yang membimbangkan minda yang paling tercerahkan selama beberapa dekad adalah seperti berikut - adakah pernafasan cecair mungkin untuk manusia? Adakah paru-paru dapat menyerap oksigen bukan daripada cecair khas? Bagi mereka yang meragui keperluan sebenar untuk jenis pernafasan ini, kami boleh memetik sekurang-kurangnya 3 kawasan yang menjanjikan di mana ia akan memberi manfaat kepada seseorang dengan baik. Jika, sudah tentu, mereka boleh melaksanakannya.

Arah pertama ialah menyelam ke kedalaman yang sangat dalam. Seperti yang anda ketahui, semasa menyelam, seorang penyelam mengalami tekanan persekitaran akuatik, iaitu 800 kali lebih tumpat daripada udara. Dan ia meningkat sebanyak 1 atmosfera setiap 10 meter kedalaman. Peningkatan tekanan yang mendadak seperti itu penuh dengan kesan yang sangat tidak menyenangkan - gas yang dibubarkan dalam darah mula mendidih dalam bentuk buih. Fenomena ini dipanggil "penyakit caisson" ia sering memberi kesan kepada mereka yang terlibat secara aktif dalam sukan. Selain itu, semasa berenang di laut dalam, terdapat risiko keracunan oksigen atau nitrogen, kerana dalam keadaan sedemikian gas-gas penting ini menjadi sangat toksik. Untuk entah bagaimana memerangi ini, mereka menggunakan sama ada campuran pernafasan khas atau pakaian angkasa keras yang mengekalkan tekanan 1 atmosfera di dalam. Tetapi jika pernafasan cecair mungkin, ia akan menjadi penyelesaian ketiga, paling mudah untuk masalah itu, kerana cecair pernafasan tidak menepu badan dengan nitrogen dan gas lengai, dan tidak perlu penyahmampatan yang lama.
Cara permohonan kedua ialah ubat. Penggunaan cecair pernafasan di dalamnya boleh menyelamatkan nyawa bayi pramatang, kerana bronkus mereka kurang berkembang dan peranti pengudaraan paru-paru tiruan boleh merosakkannya dengan mudah. Seperti yang diketahui, dalam rahim paru-paru embrio dipenuhi dengan cecair dan pada masa kelahiran ia terkumpul surfaktan pulmonari - campuran bahan yang menghalang tisu daripada melekat bersama semasa menghirup udara. Tetapi dengan kelahiran pramatang, pernafasan memerlukan terlalu banyak usaha daripada bayi dan ini boleh mengakibatkan kematian.

Terdapat preseden sejarah untuk penggunaan kaedah pengudaraan cecair total paru-paru, dan ia bermula sejak tahun 1989. Ia digunakan oleh T. Shaffer, yang bekerja sebagai pakar pediatrik di Temple University (AS), menyelamatkan bayi pramatang daripada kematian. Malangnya, percubaan itu tidak berjaya; tiga pesakit kecil tidak terselamat, tetapi perlu disebutkan bahawa kematian itu disebabkan oleh sebab selain daripada kaedah pernafasan cecair itu sendiri.

Sejak itu, mereka tidak berani untuk mengalihkan sepenuhnya paru-paru seseorang, tetapi pada tahun 90-an, pesakit yang mengalami keradangan teruk telah mengalami pengudaraan cecair separa. Dalam kes ini, paru-paru hanya diisi sebahagian. Malangnya, keberkesanan kaedah itu adalah kontroversi, kerana pengudaraan udara konvensional tidak berkesan.

Aplikasi dalam angkasawan. Dengan tahap teknologi semasa, seorang angkasawan semasa penerbangan mengalami lebihan beban mencecah 10 g. Selepas ambang ini, adalah mustahil untuk mengekalkan bukan sahaja kapasiti kerja, tetapi juga kesedaran. Dan beban pada badan adalah tidak sekata, dan pada titik sokongan, yang boleh dihapuskan apabila direndam dalam cecair, tekanan akan diagihkan sama rata ke semua titik badan. Prinsip ini adalah asas untuk reka bentuk pakaian angkasa keras Libelle, diisi dengan air dan membenarkan had untuk ditingkatkan kepada 15-20 g, dan itupun disebabkan oleh ketumpatan terhad tisu manusia. Dan jika anda bukan sahaja membenamkan angkasawan dalam cecair, tetapi juga mengisi paru-parunya dengannya, maka ia akan dapat dengan mudah menanggung beban yang melampau jauh melebihi tanda 20 g. Tidak terhingga, sudah tentu, tetapi ambang akan menjadi sangat tinggi jika satu syarat dipenuhi - cecair di dalam paru-paru dan di sekeliling badan mestilah sama dengan ketumpatan dengan air.

Asal dan perkembangan pernafasan cecair

Eksperimen pertama bermula pada tahun 60-an abad yang lalu. Yang pertama menguji teknologi pernafasan cecair yang baru muncul ialah tikus makmal dan tikus, terpaksa bernafas bukan dengan udara, tetapi dengan larutan garam, yang berada di bawah tekanan 160 atmosfera. Dan mereka bernafas! Tetapi terdapat masalah yang tidak membenarkan mereka bertahan dalam persekitaran sedemikian untuk masa yang lama - cecair tidak membenarkan karbon dioksida dikeluarkan.

Tetapi eksperimen tidak berhenti di situ. Seterusnya, mereka mula menjalankan penyelidikan mengenai bahan organik yang atom hidrogennya digantikan oleh atom fluorin - yang dipanggil perfluorokarbon. Hasilnya jauh lebih baik daripada cecair purba dan primitif, kerana perfluorokarbon adalah lengai, tidak diserap oleh badan, dan melarutkan oksigen dan hidrogen dengan sempurna. Tetapi ia jauh dari kesempurnaan dan penyelidikan ke arah ini diteruskan.

Kini pencapaian terbaik dalam bidang ini ialah perflubron (nama komersial - "Liquivent"). Ciri-ciri cecair ini sangat mengagumkan:

Alveoli terbuka lebih baik apabila cecair ini memasuki paru-paru dan pertukaran gas bertambah baik.
Cecair ini boleh membawa 2 kali lebih banyak oksigen berbanding udara.
Takat didih yang rendah membolehkan ia dikeluarkan dari paru-paru melalui penyejatan.

Tetapi paru-paru kita tidak direka untuk pernafasan cecair sepenuhnya. Jika anda mengisinya sepenuhnya dengan perflubron, anda memerlukan oksigenator membran, elemen pemanas dan pengudaraan udara. Dan jangan lupa bahawa campuran ini 2 kali lebih tebal daripada air. Oleh itu, pengudaraan bercampur digunakan, di mana paru-paru diisi dengan cecair hanya sebanyak 40%.

Tetapi mengapa kita tidak boleh bernafas cecair? Ini semua adalah kerana karbon dioksida, yang sangat teruk disingkirkan dalam persekitaran cecair. Seseorang dengan berat 70 kg mesti mengeluarkan 5 liter campuran melalui dirinya setiap minit, dan ini berada dalam keadaan tenang. Oleh itu, walaupun paru-paru kita secara teknikalnya mampu mengekstrak oksigen daripada cecair, ia terlalu lemah. Jadi kami hanya boleh berharap untuk penyelidikan masa depan.

Air adalah seperti udara

Untuk akhirnya dengan bangganya mengumumkan kepada dunia - "Kini seseorang boleh bernafas di bawah air!" - Para saintis kadangkala membangunkan peranti yang menakjubkan. Jadi, pada tahun 1976, ahli biokimia dari Amerika mencipta alat ajaib yang mampu menjana semula oksigen daripada air dan memberikannya kepada penyelam. Dengan kapasiti bateri yang mencukupi, penyelam boleh kekal dan bernafas pada kedalaman hampir selama-lamanya.

Semuanya bermula apabila saintis memulakan penyelidikan berdasarkan fakta bahawa hemoglobin menghantar udara dengan baik dari kedua-dua insang dan paru-paru. Mereka menggunakan darah vena mereka sendiri bercampur dengan poliuretana - ia direndam dalam air dan cecair ini menyerap oksigen, yang banyak dilarutkan dalam air. Seterusnya, darah itu digantikan dengan bahan khas dan hasilnya adalah alat yang bertindak seperti insang biasa mana-mana ikan. Nasib ciptaan itu adalah ini: sebuah syarikat tertentu memperolehnya, membelanjakan $1 juta padanya, dan sejak itu tiada apa yang didengar tentang peranti itu. Dan, sudah tentu, ia tidak dijual.

Tetapi ini bukan matlamat utama saintis. Impian mereka bukan alat pernafasan, mereka mahu mengajar orang itu sendiri untuk bernafas cecair. Dan percubaan untuk merealisasikan impian ini masih belum ditinggalkan. Oleh itu, salah satu institut penyelidikan Rusia, sebagai contoh, menjalankan ujian pernafasan cecair pada sukarelawan yang mempunyai patologi kongenital - ketiadaan laring. Dan ini bermakna dia tidak mempunyai reaksi badan terhadap cecair, di mana setitik sedikit air pada bronkus disertai dengan mampatan cincin pharyngeal dan sesak nafas. Oleh kerana dia tidak mempunyai otot ini, percubaan itu berjaya. Cecair dituangkan ke dalam paru-parunya, yang dia campurkan sepanjang eksperimen menggunakan pergerakan perut, selepas itu ia dipam keluar dengan tenang dan selamat. Ia adalah ciri bahawa komposisi garam cecair sepadan dengan komposisi garam darah. Ini boleh dianggap sebagai satu kejayaan, dan saintis mendakwa bahawa mereka tidak lama lagi akan menemui kaedah pernafasan cecair yang boleh diakses oleh orang tanpa patologi.

Jadi mitos atau realiti?

Walaupun kegigihan manusia, yang berhasrat untuk menakluki semua habitat yang mungkin, alam semula jadi sendiri masih menentukan tempat tinggal. Malangnya, tidak kira berapa banyak masa yang digunakan untuk penyelidikan, tidak kira berapa juta yang dibelanjakan, tidak mungkin seseorang itu ditakdirkan untuk bernafas di bawah air dan juga di darat. Manusia dan hidupan laut, sudah tentu, mempunyai banyak persamaan, tetapi masih terdapat banyak lagi perbezaan. Seorang lelaki amfibia tidak akan bertahan dengan keadaan lautan, dan jika dia berjaya menyesuaikan diri, jalan kembali ke darat akan ditutup untuknya. Dan sama seperti penyelam dengan peralatan skuba, orang amfibia akan keluar ke pantai dengan sut air. Dan oleh itu, tidak kira apa yang dikatakan peminat, keputusan saintis masih teguh dan mengecewakan - kehidupan manusia jangka panjang di bawah air adalah mustahil, menentang Alam Semulajadi dalam hal ini adalah tidak munasabah, dan semua percubaan pernafasan cecair akan gagal.

Tetapi jangan patah semangat. Walaupun dasar laut tidak akan menjadi rumah kami, kami mempunyai semua mekanisme badan dan keupayaan teknikal untuk menjadi tetamu yang kerap di sana. Jadi adakah ini patut disedihkan? Lagipun, persekitaran ini telah ditakluki oleh manusia pada tahap tertentu, dan kini jurang angkasa lepas terletak di hadapannya.

Dan buat masa ini kita boleh mengatakan dengan yakin bahawa kedalaman lautan akan menjadi tempat kerja yang indah untuk kita. Tetapi kegigihan boleh membawa kepada garis yang sangat halus untuk benar-benar bernafas di bawah air, jika anda hanya berusaha untuk menyelesaikan masalah ini. Dan apa yang akan menjadi jawapan kepada persoalan sama ada untuk menukar tamadun terestrial ke bawah air hanya bergantung kepada orang itu sendiri.

Doktor pertama yang berada di orbit rendah Bumi, juruterbang angkasawan Soviet Boris Egorov, pernah berkata: “Pada kedalaman lebih 500-700 meter, seseorang (sekurang-kurangnya secara teori) berpeluang menjadi Ichthyander tanpa menggunakan sebarang teknologi! Dia akan berenang di sana seperti ikan dan hidup selama mungkin. Anda hanya perlu...isi paru-paru anda dengan air. Pada kedalaman 500-700 meter, paru-paru manusia nampaknya akan menyerap oksigen terus dari air.”

Pada pandangan pertama, idea ini kelihatan luar biasa. Bukankah beribu-ribu orang mati setiap tahun akibat lemas dalam air laut? Bolehkah air menjadi pengganti oksigen biasa? Marilah kita secara mental mengangkut diri ke makmal ahli fisiologi Belanda Johannes Kielstra, di mana saintis itu menjalankan eksperimennya yang menakjubkan. Inilah salah satu daripadanya.

Para saintis mengisi takungan kecil telus dengan air dan menambah sedikit garam di sana. Seterusnya, dia menutup bekas dan mengepam oksigen ke dalamnya di bawah tekanan melalui tiub. Kapal itu digoncang dan tidak lama kemudian seekor tikus putih dibenarkan masuk melalui ruang perantaraan (kunci udara). Dia tidak boleh naik - jaring di permukaan air menghalangnya. Tapi... Setengah jam berlalu, sejam, dua. Tikus, walaupun kelihatan aneh, bernafas - ya, ya, ia bernafas air! Tetapi tetikus tidak kelihatan panik. Paru-paru haiwan itu bertindak seperti insang ikan, menerima oksigen terus dari air. Sudah tentu, tidak boleh bercakap tentang sebarang penyakit penyahmampatan - tiada nitrogen ditambahkan ke dalam air. Eksperimen serupa telah dijalankan oleh saintis di USSR, yang diketuai oleh calon sains perubatan Vladlen Kozak.

Jadi, langkah pertama telah diambil. Dan agak berjaya. Walau bagaimanapun, saintis tidak tergesa-gesa untuk mengumumkan perkara ini. Bagaimana jika hanya haiwan kecil yang mempunyai keupayaan untuk bernafas cecair? Untuk menghilangkan keraguan, kaedah itu diuji pada anjing. Dan apa? Dalam eksperimen pertama, anjing menghirup larutan masin yang tepu dengan oksigen selama lebih daripada setengah jam. Eksperimen telah menunjukkan bahawa bukan sahaja anjing, tetapi juga kucing boleh bernafas cecair untuk masa yang lama. Kadang-kadang mereka berada di bawah air selama berjam-jam pada satu masa dan kemudian dengan tenang kembali ke cara pernafasan mereka yang biasa.

Adakah seseorang itu mampu menghirup air? Digalakkan oleh kejayaan eksperimen ke atas haiwan, Johannes Kylstra membuat percubaan untuk menjelaskan isu ini. Subjek ujian pertama ialah seorang penyelam yang berpengalaman selama 20 tahun, Frank Falezchik. Apabila satu paru-paru diisi, dia berasa sangat baik sehingga dia meminta untuk mengisi satu lagi pada masa yang sama. "Tidak ada keperluan untuk ini lagi," kata saintis itu. Walau bagaimanapun, selepas beberapa lama, Kilstra memutuskan eksperimen sedemikian.

Dua puluh doktor berkumpul di makmal untuk menyaksikan pengalaman yang menakjubkan. Frank Falezhchik yang sama bersetuju untuk menjadi subjek ujian. Dia diberi bius di kerongkongnya untuk menyekat refleks menelannya dan mempunyai tiub elastik dimasukkan ke dalam trakeanya (tenggorokan). Melaluinya, saintis mula secara beransur-ansur mencurahkan penyelesaian khas. Cecair memasuki kedua-dua paru-paru, dan semua orang memerhatikan Falezhchik, yang tidak menunjukkan tanda-tanda panik. Lebih-lebih lagi, dia menunjukkan dengan tanda-tanda bahawa dia bersedia untuk membantu penguji, dan dia sendiri mula menuliskan perasaannya. Lelaki itu menghirup cecair selama lebih daripada satu jam! Walau bagaimanapun, ia mengambil masa beberapa hari untuk mengepamnya keluar dari paru-paru. "Saya tidak berasa apa-apa ketidakselesaan," kata Frank Falezczyk selepas pengalaman itu, "dan saya tidak berasa berat di dada saya, seperti yang saya jangkakan pada mulanya." Menggambarkan hasil eksperimen yang menarik ini, Dr. Kylstra menyatakan kepercayaan bahawa seseorang yang mempunyai paru-paru yang dipenuhi air boleh turun setengah kilometer sepenuhnya tanpa rasa sakit dan kembali ke permukaan dalam masa dua puluh minit.

Bertahun-tahun yang lalu, Jacques-Yves Cousteau membuat cadangan yang menarik. "Masanya akan tiba," tulisnya, "dan manusia akan membiak bangsa baru - "Homo aquaticus" ("manusia bawah air"). Mereka akan memenuhi dasar laut, membina kota-kota di sana dan hidup seperti di bumi.” Siapa tahu, mungkin ramalan kapten yang berani, penatua perenang bawah air yang diiktiraf, suatu hari nanti akan menjadi kenyataan?

Ikut kami