Kwa nini mtu hupumua chini ya maji? Sakafu ya bahari haitawahi kuwa mahali pa kudumu pa kuishi wanadamu

MOSCOW, Januari 27 - RIA Novosti, Olga Kolentsova. Ingawa kijusi huishi ndani ya maji kwa muda wa miezi tisa, na kuogelea ni nzuri kwa afya, mazingira ya majini ni hatari kwa wanadamu. Mtu yeyote anaweza kuzama - mtoto, mtu mzima, mwogeleaji aliyefunzwa vizuri ... Na waokoaji hawana muda mwingi wa kuokoa maisha na usafi wa mtu.

Kushinda mvutano

Wakati mtu anazama, maji huingia kwenye mapafu yake. Lakini kwa nini watu hawawezi kuishi angalau kwa muda mfupi kwa kuvuta oksijeni kutoka kwa maji? Ili kuelewa hili, hebu tuone jinsi mtu anapumua. Mapafu ni kama rundo la zabibu, ambapo tawi la bronchi, kama shina, huingia kwenye njia nyingi za hewa (bronchioles) na hupambwa kwa matunda - alveoli. Nyuzi zilizomo ndani yake zinabana na kupanuka, zikiruhusu oksijeni na gesi nyingine kutoka angahewa kuingia kwenye mishipa ya damu au kutoa CO 2 nje.

"Ili kufanya upya hewa, ni muhimu kufanya harakati ya kupumua, ambayo inahusisha misuli ya intercostal, diaphragm na sehemu ya misuli ya shingo. Hata hivyo, mvutano wa uso wa maji ni mkubwa zaidi kuliko ule wa hewa. Molekuli zilizo ndani ya dutu hii huvutiwa kwa kila mmoja kwa usawa kutokana na ukweli kwamba kuna majirani pande zote.Molekuli zilizo juu ya uso zina majirani wachache, na huvutiana kwa nguvu zaidi.Hii ina maana kwamba ili alveoli ndogo iweze kuteka maji. ndani yao wenyewe, juhudi kubwa zaidi inahitajika kutoka kwa mchanganyiko wa misuli kuliko wakati wa kuvuta hewa, "anasema Daktari wa Sayansi ya Tiba Alexey Umryukhin, mkuu wa idara ya fiziolojia ya kawaida ya Chuo Kikuu cha Matibabu cha Kwanza cha Jimbo la Moscow kilichoitwa baada ya I.M. Sechenov.

Mapafu ya watu wazima yana alveoli milioni 700-800. Jumla ya eneo lao ni kama mita za mraba 90. Si rahisi kuvunja hata glasi mbili laini ikiwa kuna safu ya maji kati yao. Fikiria ni juhudi ngapi unahitaji kufanya wakati wa kuvuta pumzi ili kufungua eneo kubwa kama hilo la alveoli.

Kwa njia, ni nguvu ya mvutano wa uso ambayo inaleta shida kubwa katika maendeleo ya kupumua kwa kioevu. Unaweza kueneza suluhisho na oksijeni na kuchagua vigezo vyake ili vifungo kati ya molekuli ziwe dhaifu, lakini kwa hali yoyote, nguvu ya mvutano wa uso itabaki muhimu. Misuli inayohusika katika kupumua bado itahitaji juhudi zaidi kusukuma suluhisho kwenye alveoli na kuiondoa kutoka hapo. Unaweza kushikilia kupumua kwa kioevu kwa dakika kadhaa au saa, lakini mapema au baadaye misuli itachoka tu na haitaweza kukabiliana na kazi.

Haitawezekana kuzaliwa upya

Alveoli ya mtoto mchanga hujazwa na kiasi fulani cha maji ya amniotic, yaani, wako katika hali ya kukwama pamoja. Mtoto huchukua pumzi yake ya kwanza, na alveoli hufungua - kwa maisha. Maji yakiingia kwenye mapafu, mvutano wa uso husababisha alveoli kushikamana, na inachukua nguvu kubwa kuitenganisha. Pumzi mbili, tatu, nne katika maji ni kiwango cha juu kwa mtu. Yote hii inaambatana na tumbo - mwili hufanya kazi kwa kikomo, mapafu na misuli huwaka, kujaribu kufinya kila kitu yenyewe.

Kuna kipindi kama hicho katika safu maarufu "Mchezo wa Viti vya Enzi". Mgombea kiti cha enzi anawekwa wakfu kama mfalme kwa njia ifuatayo: kichwa chake kinashikiliwa chini ya maji hadi atakapoacha kuzunguka na kuonyesha ishara za uzima. Kisha mwili hutolewa ufukweni na wanangojea mtu apumue, aondoe koo lake na asimame. Baada ya hapo mwombaji anatambuliwa kama mtawala kamili. Lakini waundaji wa mfululizo walipamba ukweli: baada ya mfululizo wa kuvuta pumzi na kutolea nje kwa maji, mwili hutoa - na ubongo huacha kutuma ishara kwamba ni muhimu kujaribu kupumua.

Akili ni kiungo dhaifu

Mtu anaweza kushikilia pumzi yake kwa dakika tatu hadi tano. Kisha kiwango cha oksijeni katika damu hupungua, hamu ya kuchukua pumzi inakuwa isiyoweza kuhimili na isiyoweza kudhibitiwa kabisa. Maji huingia kwenye mapafu, lakini hakuna oksijeni ya kutosha ndani yake ili kueneza tishu. Ubongo ndio wa kwanza kuteseka kutokana na ukosefu wa oksijeni. Seli zingine zinaweza kuishi kwa muda kwenye anaerobic, ambayo ni, bila oksijeni, kupumua, ingawa zitatoa nishati mara 19 kuliko katika mchakato wa aerobic.

"Miundo ya ubongo hutumia oksijeni kwa njia tofauti. Koteksi ya ubongo ni "walafi." Inadhibiti nyanja ya shughuli, yaani, inawajibika kwa ubunifu, utendaji wa juu wa kijamii, na akili. Niuroni zake zitakuwa za kwanza kutumia. kuongeza akiba ya oksijeni na kufa,” mtaalam huyo anabainisha.

Ikiwa mtu aliyezama atarudishwa kwenye uhai, ufahamu wake unaweza kamwe kurudi kwa kawaida. Bila shaka, mengi inategemea muda uliotumiwa chini ya maji, hali ya mwili, na sifa za mtu binafsi. Lakini madaktari wanaamini kwamba kwa wastani ubongo wa mtu aliyezama hufa ndani ya dakika tano.

Mara nyingi wale wanaozama huwa walemavu - wanalala kwenye coma au karibu wamepooza kabisa. Ingawa mwili ni wa kawaida, ubongo ulioathiriwa hauwezi kuudhibiti. Hii ilitokea kwa Malik Akhmadov mwenye umri wa miaka 17, ambaye mnamo 2010 aliokoa msichana anayezama kwa gharama ya afya yake. Kwa miaka saba sasa, mwanadada huyo amekuwa akipitia kozi ya ukarabati baada ya kozi, lakini ubongo wake haujapona kabisa.

Isipokuwa ni nadra, lakini hufanyika. Mnamo 1974, mvulana wa miaka mitano huko Norway alitembea kwenye barafu ya mto, akaanguka na kuzama. Alitolewa nje ya maji baada ya dakika 40 tu. Madaktari walifanya kupumua kwa bandia, massage ya moyo, na kufufua ilifanikiwa. Mtoto alilala bila fahamu kwa siku mbili, kisha akafungua macho yake. Madaktari walimchunguza na kushangaa kuona kwamba ubongo wake ulikuwa wa kawaida kabisa. Labda maji ya barafu yalipunguza kasi ya kimetaboliki katika mwili wa mtoto hivi kwamba ubongo wake ulionekana kuwa umeganda na haukuhitaji oksijeni, kama viungo vyake vingine.

Madaktari wanaonya: ikiwa mtu tayari ameenda chini ya maji, mwokozi ana dakika moja ya kumwokoa. Kadiri mwathiriwa anavyoondoa maji kutoka kwa mapafu kwa haraka kwa kushawishi gag reflex, ndivyo uwezekano wa kupona kabisa. Ni muhimu kukumbuka kuwa mtu anayezama mara chache hujisaliti kwa kupiga kelele au kujaribu kwa bidii kukaa juu yake; hana nguvu za kutosha kwa hili. Kwa hivyo, ikiwa unashuku kuwa kuna kitu kibaya, ni bora kuuliza ikiwa kila kitu ni sawa, na ikiwa hakuna jibu, chukua hatua za kuokoa mtu anayezama.

Maisha kwenye sayari yetu inaonekana yalitoka kwa maji - katika mazingira ambayo usambazaji wa oksijeni ni mdogo sana. Katika shinikizo la anga, maudhui ya oksijeni katika hewa kwenye usawa wa bahari ni mililita 200 kwa lita, na chini ya mililita saba za oksijeni hupasuka katika lita moja ya maji ya uso.

Wakazi wa kwanza wa sayari yetu, wakiwa wamezoea mazingira ya majini, walipumua na gill, kusudi ambalo lilikuwa kutoa kiwango cha juu cha oksijeni kutoka kwa maji.

Wakati wa mageuzi, wanyama walimiliki angahewa yenye oksijeni ya ardhi na wakaanza kupumua kupitia mapafu yao. Kazi za viungo vya kupumua zilibaki sawa.

Katika mapafu na gill, oksijeni hupenya kupitia utando mwembamba kutoka kwa mazingira hadi kwenye mishipa ya damu, na dioksidi kaboni hutolewa kutoka kwa damu hadi kwenye mazingira. Kwa hivyo, michakato sawa hutokea katika gill na mapafu. Hii inazua swali: je, mnyama aliye na mapafu angeweza kupumua katika mazingira ya majini ikiwa ina kiasi cha kutosha cha oksijeni?

Jibu la swali hili ni muhimu kwa sababu kadhaa. Kwanza, tunaweza kujua kwa nini viungo vya kupumua vya wanyama wa ardhini ni tofauti sana katika muundo kutoka kwa viungo vinavyolingana vya wanyama wa majini.

Kwa kuongeza, jibu la swali hili ni la maslahi ya vitendo. Ikiwa mtu aliyefunzwa maalum angeweza kupumua katika mazingira ya majini, hii ingerahisisha kuchunguza vilindi vya bahari na kusafiri hadi sayari za mbali. Yote hii ilitumika kama msingi wa mfululizo wa majaribio ya kusoma uwezekano wa mamalia wa ardhini kupumua maji.

Matatizo ya kupumua kwa maji

Majaribio hayo yalifanywa katika maabara nchini Uholanzi na Marekani. Maji ya kupumua yana shida kuu mbili. Moja tayari imetajwa: kwa shinikizo la kawaida la anga kuna oksijeni kidogo sana kufutwa katika maji.

Tatizo la pili ni kwamba maji na damu ni maji yenye sifa tofauti za kisaikolojia. "Yanapovutwa," maji yanaweza kuharibu tishu za mapafu na kusababisha mabadiliko mabaya katika kiasi na muundo wa maji ya mwili.

Tuseme tumeandaa suluhisho maalum la isotonic, ambapo utungaji wa chumvi ni sawa na katika plasma ya damu. Chini ya shinikizo la juu, suluhisho limejaa oksijeni (mkusanyiko wake ni takriban sawa na hewa). Mnyama ataweza kupumua suluhisho kama hilo?

Majaribio ya kwanza kama haya yalifanywa katika Chuo Kikuu cha Leiden. Kupitia njia ya kufuli hewa sawa na boti ya kuokoa maisha ya manowari, panya hao waliingizwa kwenye chumba kilichojazwa suluhu iliyotayarishwa maalum na oksijeni ikaletwa kwa shinikizo. Kupitia kuta za uwazi za chumba iliwezekana kuchunguza tabia ya panya.

Katika dakika chache za kwanza, wanyama walijaribu kufika kwenye uso, lakini mesh ya waya iliwazuia. Baada ya fujo za kwanza, panya walitulia na hawakuonekana kuteseka sana katika hali kama hiyo. Walifanya harakati za kupumua polepole, zenye mdundo, inaonekana kuvuta pumzi na kutoa kioevu. Baadhi yao waliishi katika hali kama hizo kwa saa nyingi.

Ugumu kuu wa kupumua kwa maji

Baada ya mfululizo wa majaribio, ikawa wazi kuwa sababu kuu inayoamua muda wa maisha ya panya sio ukosefu wa oksijeni (ambayo inaweza kuletwa kwenye suluhisho kwa idadi yoyote inayohitajika kwa kuongeza shinikizo la sehemu), lakini ugumu wa kuondoa. kaboni dioksidi kutoka kwa mwili kwa kiwango kinachohitajika.

Panya ambaye alinusurika kwa muda mrefu zaidi, saa 18, aliwekwa katika suluhisho ambalo kiasi kidogo cha bafa ya kikaboni, tris(hydroxymethyl)aminomethane, kiliongezwa. Mwisho huo unapunguza athari mbaya za mkusanyiko wa dioksidi kaboni katika wanyama. Kupunguza joto la suluhisho hadi 20 C (karibu nusu ya joto la kawaida la mwili wa panya) pia ilichangia kuongeza muda wa maisha.

Katika kesi hii, hii ilitokana na kupungua kwa jumla kwa michakato ya metabolic.

Kwa kawaida, lita moja ya hewa iliyotolewa na mnyama ina mililita 50 za dioksidi kaboni. Vitu vingine vyote vikiwa sawa (joto, shinikizo la sehemu ya dioksidi kaboni), mililita 30 tu za gesi hii hupasuka katika lita moja ya suluhisho la salini, sawa katika muundo wake wa chumvi kwa damu.

Hii ina maana kwamba ili kutoa kiasi kinachohitajika cha kaboni dioksidi, mnyama lazima avute maji mara mbili ya hewa. (Lakini kusukuma maji kupitia vyombo vya bronchial kunahitaji nishati mara 36 zaidi, kwani mnato wa maji ni mara 36 zaidi ya mnato wa hewa.)

Kutokana na hili ni dhahiri kwamba hata kwa kutokuwepo kwa harakati ya msukosuko wa maji kwenye mapafu, maji ya kupumua yanahitaji nishati mara 60 zaidi kuliko hewa ya kupumua.

Kwa hiyo, haishangazi kwamba wanyama wa majaribio walipungua hatua kwa hatua, na kisha - kutokana na uchovu na mkusanyiko wa dioksidi kaboni katika mwili - kupumua kusimamishwa.

Matokeo ya majaribio

Kulingana na majaribio yaliyofanywa, haikuwezekana kuhukumu ni oksijeni ngapi huingia kwenye mapafu, jinsi damu ya ateri imejaa nayo, na ni kiwango gani cha mkusanyiko wa kaboni dioksidi katika damu ya wanyama. Hatua kwa hatua tulikuja kwenye mfululizo wa majaribio ya juu zaidi.

Walifanyika kwa mbwa katika chumba kikubwa kilicho na vifaa vya ziada. Chumba kilijazwa na hewa chini ya shinikizo la anga 5. Pia kulikuwa na bafu na suluhisho la salini iliyojaa oksijeni. Mnyama wa majaribio alitumbukizwa ndani yake. Kabla ya jaribio, ili kupunguza mahitaji ya jumla ya oksijeni ya mwili, mbwa walipigwa ganzi na kupozwa hadi 32°C.

Wakati wa kupiga mbizi, mbwa alifanya harakati za kupumua kwa nguvu. Michirizi ya maji yaliyokuwa yakipanda kutoka juu ya uso ilionyesha wazi kwamba alikuwa akisukuma suluhu kupitia mapafu yake. Mwishoni mwa jaribio, mbwa alichukuliwa nje ya kuoga, maji yalitolewa kutoka kwenye mapafu na wakajazwa na hewa tena. Kati ya wanyama sita waliojaribiwa, mmoja alinusurika. Mbwa alipumua ndani ya maji kwa dakika 24.

Matokeo ya jaribio yanaweza kutengenezwa kama ifuatavyo: chini ya hali fulani, wanyama wanaopumua hewa wanaweza kupumua maji kwa muda mdogo. Hasara kuu ya kupumua kwa maji ni mkusanyiko wa dioksidi kaboni katika mwili.

Wakati wa jaribio, shinikizo la damu la mbwa aliyeishi lilikuwa chini kidogo kuliko kawaida, lakini lilibaki mara kwa mara; mapigo ya moyo na kupumua vilikuwa polepole lakini vya kawaida, damu ya ateri ilijaa oksijeni. Kiwango cha kaboni dioksidi katika damu kiliongezeka polepole.

Hii ilimaanisha kwamba kupumua kwa nguvu kwa mbwa hakutoshi kuondoa kiasi kinachohitajika cha dioksidi kaboni kutoka kwa mwili.

Msururu mpya wa majaribio ya kupumua kwa maji

Katika Chuo Kikuu cha Jimbo la New York niliendelea na kazi yangu pamoja na Herman Raan, Edward H. Lanfear, na Charles V. Paganelli. Katika mfululizo mpya wa majaribio, vyombo vilitumiwa ambavyo vilifanya iwezekanavyo kupata data maalum juu ya kubadilishana gesi inayotokea kwenye mapafu ya mbwa wakati wa kupumua kioevu. Kama hapo awali, wanyama walipumua suluhisho la chumvi iliyojaa oksijeni chini ya shinikizo la anga 5.

Utungaji wa gesi wa kioevu kilichopumuliwa na kilichotolewa uliamua kwenye mlango na kutoka kwa suluhisho kutoka kwa mapafu ya mbwa. Kioevu chenye oksijeni kiliingia kwenye mwili wa mbwa aliyelala kwa ganzi kupitia mirija ya mpira iliyoingizwa kwenye trachea. Mtiririko huo ulidhibitiwa na pampu ya valve.

Kwa kila kuvuta pumzi, suluhisho lilitiririka ndani ya mapafu chini ya ushawishi wa mvuto, na kwa kuvuta pumzi, kioevu kilitiririka ndani ya mpokeaji maalum kulingana na kanuni hiyo hiyo. Kiasi cha oksijeni kufyonzwa kwenye mapafu na kiasi cha dioksidi kaboni iliyotolewa iliamuliwa kama tofauti kati ya maadili yanayolingana katika viwango sawa vya maji ya kuvuta pumzi na exhaled.

Wanyama hawakupozwa. Ilibadilika kuwa chini ya hali hizi mbwa hutoa takriban kiasi sawa cha oksijeni kutoka kwa maji kama kawaida hufanya kutoka hewa. Kama inavyotarajiwa, wanyama hawakutoa kaboni dioksidi ya kutosha, kwa hivyo yaliyomo kwenye damu polepole yaliongezeka.

Mwishoni mwa jaribio, ambalo lilidumu hadi dakika arobaini na tano, maji yaliondolewa kwenye mapafu ya mbwa kupitia shimo maalum kwenye trachea. Mapafu yalisafishwa na sehemu kadhaa za hewa. Hakuna taratibu za ziada za "uamsho" zilizofanywa. Mbwa sita kati ya kumi na sita walinusurika kwenye jaribio bila matokeo yanayoonekana.

Mwingiliano wa vipengele vitatu

Kupumua kwa samaki na mamalia ni msingi wa mwingiliano mgumu wa vitu vitatu:

1) mahitaji ya mwili kwa kubadilishana gesi,

2) mali ya kimwili ya mazingira na

3) muundo wa viungo vya kupumua.

Ili kupanda juu ya tathmini ya angavu ya umuhimu wa muundo wa chombo katika mchakato wa kukabiliana, ni muhimu kuelewa kwa usahihi mwingiliano huu wote. Ni wazi, maswali haya yanapaswa kuulizwa. Molekuli ya oksijeni huingiaje kutoka kwa mazingira hadi kwenye damu? Njia yake hasa ni ipi? Kujibu maswali haya ni ngumu zaidi kuliko mtu anavyoweza kufikiria.

Wakati kifua kinapanuka, hewa (au maji) huingia kwenye mapafu ya mnyama. Nini kinatokea kwa kioevu kinachoingia kwenye mifuko ya hewa ya mpaka ya mapafu? Wacha tuangalie jambo hili kwa kutumia mfano rahisi.

Iwapo kiasi kidogo cha wino kinadungwa polepole kupitia sindano kwenye sindano iliyojazwa maji kiasi, itatengeneza mkondo mwembamba katikati ya chombo. Baada ya "kuvuta pumzi" kuacha, wino huenea hatua kwa hatua katika kiasi kizima cha maji.

Ikiwa wino huletwa haraka, ili mtiririko unasumbua, kuchanganya, bila shaka, kutokea kwa kasi zaidi. Kulingana na data iliyopatikana, na pia kwa kuzingatia ukubwa wa zilizopo za bronchial, tunaweza kuhitimisha kwamba mtiririko wa hewa au maji ya kuvuta pumzi huingia kwenye mifuko ya hewa polepole, bila msukosuko.

Kwa hiyo, inaweza kuzingatiwa kuwa wakati wa kuvuta hewa safi (au maji), molekuli za oksijeni zitazingatia kwanza katikati ya mifuko ya hewa (alveoli). Sasa wanapaswa kushinda umbali mkubwa kwa njia ya kueneza kabla ya kufikia kuta ambazo huingia ndani ya damu.

Umbali huu ni mara nyingi zaidi kuliko unene wa utando unaotenganisha hewa kutoka kwa damu kwenye mapafu. Ikiwa kati ya kuvuta pumzi ni hewa, hii haijalishi sana: oksijeni inasambazwa sawasawa katika alveoli katika mamilioni ya sekunde.

Kasi ya usambazaji wa gesi katika maji ni mara elfu 6 chini ya hewa. Kwa hiyo, wakati wa kupumua maji, tofauti katika shinikizo la sehemu ya oksijeni hutokea katika mikoa ya kati na ya pembeni. Kutokana na kiwango cha chini cha ueneaji wa gesi, shinikizo la oksijeni katikati ya alveoli huwa juu kwa kila mzunguko wa kupumua kuliko kuta. Mkusanyiko wa dioksidi kaboni inayoacha damu ni kubwa karibu na kuta za alveoli kuliko katikati.

Kubadilisha gesi kwenye mapafu

Majengo kama haya ya kinadharia yaliibuka kutokana na kusoma muundo wa gesi ya maji ya exhaled wakati wa majaribio kwa mbwa. Maji yanayotiririka kutoka kwa mapafu ya mbwa yalikusanywa kwenye bomba refu.

Ilibadilika kuwa katika sehemu ya kwanza ya maji, ambayo inaonekana kutoka sehemu ya kati ya alveoli, kulikuwa na oksijeni zaidi kuliko sehemu ya mwisho, ambayo ilitoka kwa kuta. Wakati mbwa walipumua hewani, hakukuwa na tofauti inayoonekana katika muundo wa sehemu za kwanza na za mwisho za hewa iliyotoka.

Inashangaza kutambua kwamba kubadilishana gesi ambayo hutokea katika mapafu ya mbwa wakati wa kupumua maji ni sawa na mchakato unaotokea kwa tone rahisi la maji wakati kubadilishana hufanyika juu ya uso wake: oksijeni - dioksidi kaboni. Kulingana na mlinganisho huu, mfano wa hisabati wa mapafu ulijengwa, na nyanja yenye kipenyo cha takriban milimita moja ilichaguliwa kama kitengo cha kazi.

Hesabu ilionyesha kuwa mapafu yanajumuisha karibu nusu milioni ya seli za kubadilishana gesi ya spherical, ambayo uhamisho wa gesi unafanywa tu kwa kueneza. Nambari iliyohesabiwa na saizi ya seli hizi inalingana kwa karibu na nambari na saizi ya miundo fulani ya mapafu inayoitwa "lobules ya msingi" (lobules).

Inavyoonekana, lobules hizi ni vitengo kuu vya kazi vya mapafu. Vile vile, kwa kutumia data ya anatomiki, inawezekana kujenga mfano wa hisabati wa gill za samaki, vitengo vya kubadilishana gesi vya msingi ambavyo vitakuwa na sura tofauti sawa.

Ujenzi wa mifano ya hisabati ilifanya iwezekanavyo kuteka mstari wazi kati ya viungo vya kupumua vya mamalia na samaki. Inatokea kwamba jambo kuu liko katika muundo wa kijiometri wa seli za kupumua. Hii inakuwa dhahiri hasa wakati wa kusoma uhusiano unaounganisha hitaji la samaki kwa kubadilishana gesi, na mali ya mazingira na sura ya viungo vya kupumua vya samaki.

Mlinganyo unaoonyesha utegemezi huu unajumuisha kiasi kama vile upatikanaji wa oksijeni, yaani, ukolezi wake, kiwango cha usambaaji na umumunyifu katika mazingira yanayomzunguka mnyama.

Kiasi cha hewa au maji ya kuvuta pumzi, idadi na ukubwa wa seli za kubadilishana gesi, kiasi cha oksijeni kufyonzwa nao, na hatimaye, shinikizo la oksijeni katika damu ya ateri. Hebu tuchukulie kwamba samaki wana mapafu badala ya gill kama viungo vya kupumua.

Kubadilisha data halisi juu ya ubadilishanaji wa gesi ambayo hufanyika wakati wa kupumua kwa samaki kwenye equation, tutagundua kuwa samaki aliye na mapafu hataweza kuishi ndani ya maji, kwani hesabu inaonyesha kutokuwepo kabisa kwa oksijeni kwenye damu ya ateri ya mfano wako wa samaki. .

Hii ina maana kwamba kulikuwa na hitilafu katika dhana, yaani: sura iliyochaguliwa ya seli ya kubadilishana gesi iligeuka kuwa si sahihi. Samaki huishi ndani ya maji kwa sababu ya gill zinazojumuisha sahani tambarare, nyembamba, zilizojaa sana. Katika muundo huo - tofauti na seli za spherical za mapafu - hakuna tatizo la kuenea kwa gesi.

Mnyama aliye na viungo vya kupumua sawa na mapafu anaweza kuishi ndani ya maji ikiwa tu mahitaji ya mwili wake ya oksijeni ni ya chini sana. Wacha tuchukue tango la bahari kama mfano.

Gill huwapa samaki uwezo wa kuishi ndani ya maji, na gill hizi huzuia kuwepo nje ya maji. Katika hewa wanaharibiwa na mvuto. Mvutano wa uso kwenye kiolesura cha hewa-maji husababisha sahani za gill zilizopakiwa vizuri kushikamana.

Jumla ya eneo la gill zinazopatikana kwa kubadilishana gesi hupunguzwa sana hivi kwamba samaki hawawezi kupumua, licha ya wingi wa oksijeni hewani. Alveoli ya mapafu inalindwa kutokana na uharibifu, kwanza, na kifua, na pili, na wakala wa mvua iliyotolewa kwenye mapafu, ambayo hupunguza kwa kiasi kikubwa mvutano wa uso.

Kupumua kwa mamalia katika maji

Utafiti wa michakato ya kupumua kwa mamalia katika maji kwa hivyo umetoa habari mpya juu ya kanuni za msingi za kupumua kwa ujumla. Kwa upande mwingine, kulikuwa na dhana ya kweli kwamba mtu angeweza kupumua kioevu kwa muda mdogo bila matokeo mabaya. Hii itawaruhusu wapiga mbizi kushuka kwenye vilindi vikubwa vya bahari kuliko walivyo sasa.

Hatari kuu ya kupiga mbizi kwa kina kirefu cha bahari inahusiana na shinikizo la maji kwenye kifua na mapafu. Matokeo yake, shinikizo la gesi kwenye mapafu huongezeka, na baadhi ya gesi huingia kwenye damu, ambayo husababisha matokeo mabaya. Kwa shinikizo la juu, gesi nyingi ni sumu kwa mwili.

Kwa hivyo, nitrojeni inayoingia kwenye damu ya diver husababisha ulevi tayari kwa kina cha mita 30 na kwa kweli humlemaza kwa kina cha mita 90 kwa sababu ya narcosis ya nitrojeni. (Tatizo hili linaweza kutatuliwa kwa kutumia gesi adimu kama vile heliamu, ambazo hazina sumu hata katika viwango vya juu sana.)

Zaidi ya hayo, ikiwa mpiga mbizi anarudi haraka sana kutoka kwa kina hadi uso, gesi zilizoyeyushwa katika damu na tishu hutolewa kama viputo, na kusababisha ugonjwa wa decompression.

Hatari hii inaweza kuepukwa ikiwa mzamiaji atapumua kioevu kilichotajirishwa na oksijeni badala ya hewa. Maji katika mapafu yatastahimili shinikizo kubwa la nje, na kiasi chake kitabaki karibu bila kubadilika. Katika hali kama hizi, diver, ikishuka kwa kina cha mita mia kadhaa, itaweza kurudi haraka kwenye uso bila matokeo yoyote.

Ili kuthibitisha kwamba ugonjwa wa decompression haufanyiki wakati wa kupumua maji, majaribio yafuatayo yalifanywa katika maabara yangu. Katika majaribio ya panya iliyopumua kioevu, shinikizo la angahewa 30 lililetwa kwenye angahewa moja kwa sekunde tatu. Hakukuwa na dalili za ugonjwa. Kiwango hiki cha mabadiliko ya shinikizo ni sawa na athari ya kupanda kutoka kwa kina cha mita 910 kwa kasi ya kilomita 1,100 kwa saa.

Mwanadamu anaweza kupumua maji

Kupumua kwa kioevu kunaweza kuwa muhimu kwa wanadamu wakati wa safari za angani za siku zijazo. Wakati wa kurudi kutoka kwa sayari za mbali, kwa mfano, kutoka kwa Jupita, kutakuwa na haja ya kuongeza kasi kubwa ili kuepuka eneo la mvuto la sayari. Kasi hizi ni kubwa zaidi kuliko kile ambacho mwili wa binadamu, haswa mapafu yaliyo hatarini kwa urahisi, yanaweza kuhimili.

Lakini mizigo hiyo hiyo itakubalika kabisa ikiwa mapafu yamejazwa kioevu, na mwili wa mwanaanga ukizamishwa kwenye kioevu chenye msongamano sawa na msongamano wa damu, kama vile kijusi kikitumbukizwa kwenye giligili ya amniotiki ya tumbo la uzazi la mama.

Wanafiziolojia wa Kiitaliano Rudolf Margaria, T. Gulterotti na D. Spinelli walifanya majaribio hayo mwaka wa 1958. Silinda ya chuma iliyo na panya wajawazito iliangushwa kutoka kwa urefu tofauti hadi kwenye msaada wa risasi. Madhumuni ya jaribio hilo lilikuwa kujaribu ikiwa kijusi kingenusurika kutokana na kukwama kwa breki na mshtuko wa kutua. Kasi ya kusimama ilihesabiwa kutoka kwa kina cha kuingiza silinda kwenye msingi wa kuongoza.

Wanyama wenyewe walikufa mara moja wakati wa majaribio. Uchunguzi wa maiti ulionyesha uharibifu mkubwa wa mapafu. Walakini, viinitete vilivyotolewa kwa upasuaji vilikuwa hai na vilikuzwa kawaida. Fetus, iliyolindwa na maji ya uterini, inaweza kuhimili kasi mbaya ya hadi 10 elfu g.

Baada ya majaribio kuonyesha kwamba wanyama wa nchi kavu wanaweza kupumua kioevu, ni busara kudhani uwezekano huo kwa wanadamu. Sasa tuna ushahidi wa moja kwa moja wa kuunga mkono dhana hii. Kwa mfano, sasa tunatumia mbinu mpya ya kutibu magonjwa fulani ya mapafu.

Njia hiyo inajumuisha kuosha mapafu moja na ufumbuzi wa salini, ambayo huondoa usiri wa pathological kutoka kwa alveoli na bronchi. Mapafu ya pili hupumua gesi ya oksijeni.

Utekelezaji wa mafanikio wa operesheni hii ulituhimiza kufanya jaribio, ambalo mzamiaji jasiri, mzamiaji wa kina kirefu Francis D. Faleichik, alijitolea.

Chini ya ganzi, catheter mbili iliwekwa kwenye trachea yake, kila mrija ukifika kwenye mapafu yake. Kwa joto la kawaida la mwili, hewa kwenye pafu moja ilibadilishwa na suluhisho la 0.9% la chumvi ya meza. "Mzunguko wa kupumua" ulijumuisha kuanzisha suluhisho la salini kwenye mapafu na kisha kuiondoa.

Mzunguko huo ulirudiwa mara saba, na mililita 500 za suluhisho zilizochukuliwa kwa kila "kuvuta pumzi". Faleichik, ambaye alikuwa na ufahamu kamili wakati wote wa utaratibu, alisema kwamba hakuona tofauti kubwa kati ya hewa ya kupumua ya mapafu na maji ya kupumua ya mapafu. Pia hakupata hisia zisizofurahi wakati mtiririko wa maji ulipoingia na kutoka kwenye mapafu.

Kwa kweli, jaribio hili bado liko mbali sana na kujaribu kutekeleza mchakato wa kupumua na mapafu yote ndani ya maji, lakini ilionyesha kuwa kujaza mapafu ya mtu na suluhisho la salini, ikiwa utaratibu unafanywa kwa usahihi, hausababishi uharibifu mkubwa wa tishu. na haitoi hisia zisizofurahi.

Tatizo ngumu zaidi la maji ya kupumua

Labda shida ngumu zaidi kusuluhisha ni ile ya kutolewa kwa kaboni dioksidi kutoka kwa mapafu kwa kupumua kwa maji. Kama tulivyokwisha sema, mnato wa maji ni takriban mara 36-40 kuliko mnato wa hewa. Hii ina maana kwamba mapafu yatasukuma maji angalau mara arobaini polepole kuliko hewa.

Kwa maneno mengine, mpiga mbizi mchanga mwenye afya ambaye anaweza kuvuta lita 200 za hewa kwa dakika ataweza tu kuvuta lita 5 za maji kwa dakika. Ni dhahiri kabisa kwamba kwa kupumua vile, dioksidi kaboni haitatolewa kwa kiasi cha kutosha, hata ikiwa mtu amezamishwa kabisa ndani ya maji.

Je, inawezekana kutatua tatizo hili kwa kutumia kati ambayo dioksidi kaboni hupasuka bora zaidi kuliko maji? Katika baadhi ya fluorocarbons ya synthetic iliyoyeyushwa, dioksidi kaboni hupasuka, kwa mfano, mara tatu zaidi kuliko maji, na oksijeni - mara thelathini. Leland S. Clark na Frank Gollan walionyesha kuwa panya anaweza kuishi katika floridi ya kaboni kioevu iliyo na oksijeni kwa shinikizo la anga.

Fluoridi ya kaboni sio tu ina oksijeni zaidi kuliko maji, lakini katika mazingira haya kiwango cha ueneaji wa gesi ni mara nne zaidi. Hata hivyo, hata hapa kikwazo kinabakia uwezo mdogo wa kioevu kupitia mapafu: fluorocarbons zina viscosity kubwa zaidi kuliko ufumbuzi wa salini.

Tafsiri kutoka kwa Kiingereza na N. Poznanskaya.

Ndoto ya mtu wa amphibious, ushindi wa kipengele cha maji na mwanadamu - waandishi wa hadithi za sayansi wamedanganywa na ndoto hii zaidi ya mara moja. Ni nani kati yetu ambaye hajasikia juu ya utafiti mkubwa wa kisayansi unaofanywa katika nchi mbalimbali kwa lengo la kuhamisha watu kutoka ardhini kwenda kwenye maji. Lakini mtu anawezaje kupumua chini ya maji?

Inaonekana kwa wengine kuwa "anga" ya mpira wetu tayari ni ndogo sana kwa mtu. Kila mtu anafahamu kazi za Mfaransa Jacques Yves Cousteau, ambazo zinaonyesha matarajio makubwa katika mwelekeo huu. Mwanasayansi hakuleta shida ya "kuvunjika" kali kwa fiziolojia ya mwanadamu, kwa sababu - angalau katika hatua hii - nia kama hiyo itakuwa utopia. Alikusudia kuhamisha makao ya binadamu chini ya maji na kuendeleza miundo muhimu kwa ajili ya kuishi na kufanya kazi katika vipengele vya bahari.

Lakini maelekezo mengine pia yamejitokeza. Je, wadudu wengine hupumuaje ndani ya maji? Wanapopiga mbizi, Bubble ya hewa huzunguka mwili wao. Shinikizo la sehemu ya nitrojeni katika Bubble ni kubwa zaidi, hivyo hatua kwa hatua hugeuka kuwa maji. Kwa kuongeza, kuna tofauti katika maudhui ya oksijeni katika Bubble ya hewa na katika mazingira ya maji ya jirani. Kwa hiyo, oksijeni huingia kwenye Bubble kutoka kwa maji, na dioksidi kaboni hutolewa kutoka humo ndani ya maji. Na mdudu huyo anaweza kupumua kikamilifu katika mazingira ambayo inaonekana kuwa ya kawaida kwake.

Mpiga mbizi anayezama chini ya bahari kwa namna fulani ni sawa na mdudu aliyezungukwa na kiputo cha hewa... Lakini wapiga mbizi na wapiga mbizi mara nyingi wanakabiliwa na hatari mbaya - ugonjwa wa kupungua. Mkosaji ni nitrojeni, mchanganyiko ambao tunapumua na oksijeni. Wakati wa kupanda haraka kutoka kwa kina kirefu, huanza kutolewa kutoka kwa damu kwa namna ya Bubbles na kuziba mishipa ndogo ya damu. Ikiwa mtu angeweza kupumua chini ya maji, basi ugonjwa wa decompression hautakuwa shida kwake.

Majaribio ya panya na mbwa yalitoa matokeo ya kushangaza. Ikiwa utawazamisha wanyama hawa katika maji ya kawaida, hatima yao si vigumu nadhani: katika dakika chache watakufa. Je, ikiwa utabadilisha baadhi ya sifa za maji? Na ndivyo walivyofanya. Maji yalikuwa yamejaa oksijeni chini ya shinikizo la anga 5-8, chumvi ziliongezwa ndani yake, na kuunda suluhisho la kisaikolojia. Kisha panya ziliwekwa kwenye suluhisho hili. Katika mfululizo mmoja wa majaribio, panya walibaki hai chini ya maji kwa muda wa saa 6: walipumua na walikuwa wazi kwa uchochezi mbalimbali wa nje. Wanyama waliotolewa nje ya maji waliishi kwa saa 2 nyingine.

Majaribio na mbwa yalifanyika tofauti. Wanyama walipigwa anesthetized, antibiotics waliwekwa kwao, na katika hali hii waliwekwa katika suluhisho. Mbwa walipumua maji kutoka dakika 23 hadi 38; kati ya wanyama 6 wa majaribio, wawili walinusurika baada ya kumalizika kwa jaribio. Mmoja wa wanawake hao baadaye alijifungua kawaida.

Wanyama walipumua kioevu na kubaki hai!

Wakati muhimu kwa wanyama ambao majaribio kama haya hufanyika wakati wa mpito wa nyuma kutoka kwa kupumua kwa maji hadi kupumua hewa. Kioevu kilichobaki huondolewa kwenye mapafu polepole, na wakati alveoli na bronmioles zinaondolewa kwenye suluhisho, wanyama wanaweza kukosa hewa. Ikiwa unatumia kifaa maalum kutoa oksijeni kwa wanyama katika kipindi hiki, watabaki hai.

Wanasayansi wengine waliamua kufuata moja kwa moja kanuni iliyopo katika asili na kuunda Bubble ya hewa ya bandia - si karibu na wadudu, lakini karibu na mamalia.

Katika maabara ya kampuni ya Marekani General Electric, walipata filamu ya silicone ya synthetic ambayo ina mali ya kuvutia sana - inaruhusu oksijeni kupita katika mwelekeo mmoja, na dioksidi kaboni kwa upande mwingine. Hamster iliwekwa kwenye begi iliyotengenezwa na filamu kama hiyo na kuweka chini ya maji.

Mnyama huyo alitumia masaa kadhaa katika mazingira yasiyo ya kawaida bila uharibifu wowote kwa afya yake. Mwanasayansi aliyepokea filamu ya silicone anaamini kwamba mtu ataweza kupumua chini ya maji si mbaya zaidi kuliko hamster katika mfuko uliofanywa na nyenzo hii ikiwa "Bubble" ni kubwa ya kutosha.

Utafiti wa kisayansi hauacha hata kwa siku moja, maendeleo yanaendelea, na kuwapa wanadamu uvumbuzi mpya zaidi na zaidi. Mamia ya wanasayansi na wasaidizi wao hufanya kazi katika uwanja wa kusoma viumbe hai na kuunganisha vitu visivyo vya kawaida. Idara nzima hufanya majaribio, kupima nadharia mbalimbali, na wakati mwingine uvumbuzi hushangaza mawazo - baada ya yote, kile ambacho mtu anaweza tu kuota kinaweza kuwa ukweli. Wanaendeleza mawazo, na maswali juu ya kufungia mtu kwenye chumba cha kulala na kisha kuifuta baada ya karne, au juu ya uwezekano wa kupumua kioevu, sio tu njama ya ajabu kwao. Kazi yao ngumu inaweza kugeuza fantasia hizi kuwa ukweli.

Wanasayansi kwa muda mrefu wamekuwa na wasiwasi na swali: mtu anaweza kupumua kioevu?

Je, mtu anahitaji kupumua kwa maji?

Hakuna juhudi, wakati au pesa zinazohifadhiwa kwenye utafiti kama huo. Na moja ya maswali haya ambayo yamesumbua akili zilizoelimika zaidi kwa miongo kadhaa ni kama ifuatavyo - je, kupumua kwa kioevu kunawezekana kwa wanadamu? Je, mapafu yataweza kunyonya oksijeni si kutoka kwa kioevu maalum? Kwa wale wanaotilia shaka hitaji la kweli la aina hii ya kupumua, tunaweza kutaja angalau maeneo 3 ya kuahidi ambapo itamtumikia mtu vizuri. Ikiwa, bila shaka, wanaweza kutekeleza.

Mwelekeo wa kwanza ni kupiga mbizi kwa kina kirefu. Kama unavyojua, wakati wa kupiga mbizi, mzamiaji hupata shinikizo la mazingira ya majini, ambayo ni mnene mara 800 kuliko hewa. Na huongezeka kwa anga 1 kila mita 10 za kina. Kuongezeka kwa kasi kwa shinikizo vile kunajaa athari mbaya sana - gesi kufutwa katika damu huanza kuchemsha kwa namna ya Bubbles. Jambo hili linaitwa "ugonjwa wa caisson"; mara nyingi huathiri wale wanaohusika kikamilifu katika michezo. Pia, wakati wa kuogelea kwa kina kirefu, kuna hatari ya oksijeni au sumu ya nitrojeni, kwa kuwa katika hali hiyo gesi hizi muhimu huwa na sumu kali. Ili kukabiliana na hili kwa namna fulani, hutumia mchanganyiko maalum wa kupumua au nafasi ngumu ambazo huhifadhi shinikizo la anga 1 ndani. Lakini ikiwa kupumua kwa kioevu kunawezekana, itakuwa suluhisho la tatu, rahisi zaidi kwa tatizo, kwa sababu kioevu cha kupumua hakijaa mwili na nitrojeni na gesi za inert, na hakuna haja ya kupungua kwa muda mrefu.
Njia ya pili ya maombi ni dawa. Matumizi ya viowevu vya kupumua ndani yake yanaweza kuokoa maisha ya watoto waliozaliwa kabla ya wakati, kwa sababu bronchi yao haijaendelezwa na vifaa vya uingizaji hewa wa mapafu vinaweza kuharibu kwa urahisi. Kama inavyojulikana, katika tumbo la uzazi mapafu ya kiinitete hujazwa na maji na wakati wa kuzaliwa hujilimbikiza surfactant ya mapafu - mchanganyiko wa vitu vinavyozuia tishu kushikamana pamoja wakati wa kupumua hewa. Lakini kwa kuzaliwa kabla ya wakati, kupumua kunahitaji jitihada nyingi kutoka kwa mtoto na hii inaweza kusababisha kifo.

Kuna mfano wa kihistoria wa matumizi ya njia ya uingizaji hewa wa kioevu wa mapafu, na ilianza 1989. Ilitumiwa na T. Shaffer, ambaye alifanya kazi kama daktari wa watoto katika Chuo Kikuu cha Temple (USA), kuokoa watoto wanaozaliwa kabla ya kifo. Ole, jaribio halikufaulu; wagonjwa watatu wadogo hawakupona, lakini inafaa kutaja kwamba vifo vilisababishwa na sababu zingine isipokuwa njia ya kupumua ya kioevu yenyewe.

Tangu wakati huo, hawajathubutu kuingiza kabisa mapafu ya mtu, lakini katika miaka ya 90, wagonjwa walio na kuvimba kali walikuwa wanakabiliwa na uingizaji hewa wa kioevu wa sehemu. Katika kesi hiyo, mapafu yanajazwa sehemu tu. Ole, ufanisi wa njia hiyo ulikuwa na utata, kwani uingizaji hewa wa kawaida wa hewa haukufanya kazi mbaya zaidi.

Maombi katika astronautics. Kwa kiwango cha sasa cha teknolojia, mwanaanga wakati wa safari ya ndege hupata mizigo kupita kiasi hadi 10 g. Baada ya kizingiti hiki, haiwezekani kudumisha uwezo wa kufanya kazi tu, bali pia ufahamu. Na mzigo kwenye mwili haufanani, na kwa pointi za usaidizi, ambazo zinaweza kuondolewa wakati wa kuzama kwenye kioevu, shinikizo litasambazwa kwa usawa kwa pointi zote za mwili. Kanuni hii ni msingi wa muundo wa nafasi ya Libelle ngumu, iliyojaa maji na kuruhusu kikomo kuongezeka hadi 15-20 g, na hata hivyo kutokana na wiani mdogo wa tishu za binadamu. Na ikiwa sio tu kumzamisha mwanaanga katika kioevu, lakini pia kujaza mapafu yake nayo, basi itawezekana kwake kuvumilia kwa urahisi mizigo mikubwa zaidi ya alama ya 20 g. Sio usio, bila shaka, lakini kizingiti kitakuwa cha juu sana ikiwa hali moja inakabiliwa - kioevu kwenye mapafu na karibu na mwili lazima iwe sawa na wiani kwa maji.

Asili na maendeleo ya kupumua kwa kioevu

Majaribio ya kwanza kabisa yalianza miaka ya 60 ya karne iliyopita. Wa kwanza kupima teknolojia inayojitokeza ya kupumua kwa kioevu walikuwa panya za maabara na panya, kulazimishwa kupumua si kwa hewa, lakini kwa ufumbuzi wa salini, ambao ulikuwa chini ya shinikizo la anga 160. Na wakapumua! Lakini kulikuwa na shida ambayo haikuwaruhusu kuishi katika mazingira kama hayo kwa muda mrefu - kioevu haikuruhusu dioksidi kaboni kuondolewa.

Lakini majaribio hayakuishia hapo. Kisha, walianza kufanya utafiti juu ya vitu vya kikaboni ambavyo atomi za hidrojeni zilibadilishwa na atomi za fluorine - kinachojulikana kama perfluorocarbons. Matokeo yalikuwa bora zaidi kuliko yale ya kioevu ya kale na ya awali, kwa sababu perfluorocarbon ni inert, haipatikani na mwili, na hupunguza kikamilifu oksijeni na hidrojeni. Lakini ilikuwa mbali na ukamilifu na utafiti katika mwelekeo huu uliendelea.

Sasa mafanikio bora katika eneo hili ni perflubron (jina la kibiashara - "Liquivent"). Mali ya kioevu hiki ni ya kushangaza:

Alveoli hufunguka vizuri zaidi kioevu hiki kinapoingia kwenye mapafu na kubadilishana gesi kunaboresha.
Kioevu hiki kinaweza kubeba oksijeni mara 2 zaidi ikilinganishwa na hewa.
Kiwango cha chini cha kuchemsha kinaruhusu kuondolewa kutoka kwa mapafu kwa uvukizi.

Lakini mapafu yetu hayakuundwa kwa kupumua kioevu kabisa. Ikiwa utawajaza kabisa na perflubron, utahitaji oksijeni ya membrane, kipengele cha kupokanzwa na uingizaji hewa wa hewa. Na usisahau kwamba mchanganyiko huu ni mara 2 zaidi kuliko maji. Kwa hiyo, uingizaji hewa mchanganyiko hutumiwa, ambayo mapafu yanajazwa na kioevu kwa 40% tu.

Lakini kwa nini hatuwezi kupumua kioevu? Hii yote ni kwa sababu ya kaboni dioksidi, ambayo hutolewa vibaya sana katika mazingira ya kioevu. Mtu mwenye uzito wa kilo 70 lazima apitishe lita 5 za mchanganyiko kupitia yeye mwenyewe kila dakika, na hii ni katika hali ya utulivu. Kwa hivyo, ingawa mapafu yetu yana uwezo wa kitaalam kutoa oksijeni kutoka kwa vimiminika, ni dhaifu sana. Kwa hivyo tunaweza tu kutumaini utafiti wa siku zijazo.

Maji ni kama hewa

Ili hatimaye kutangaza kwa ulimwengu kwa kiburi - "Sasa mtu anaweza kupumua chini ya maji!" - Wanasayansi wakati mwingine walitengeneza vifaa vya kushangaza. Kwa hiyo, mwaka wa 1976, wanakemia kutoka Amerika waliunda kifaa cha muujiza chenye uwezo wa kuzalisha oksijeni kutoka kwa maji na kutoa kwa diver. Kwa uwezo wa kutosha wa betri, mpiga mbizi angeweza kukaa na kupumua kwa kina karibu kwa muda usiojulikana.

Yote ilianza wakati wanasayansi walianza utafiti kulingana na ukweli kwamba hemoglobin hutoa hewa sawa kutoka kwa gill na mapafu. Walitumia damu yao ya venous iliyochanganywa na polyurethane - ilizamishwa ndani ya maji na kioevu hiki kilichukua oksijeni, ambayo iliyeyushwa kwa ukarimu ndani ya maji. Kisha, damu ilibadilishwa na nyenzo maalum na tokeo likawa kifaa ambacho kilifanya kama gill ya kawaida ya samaki yoyote. Hatima ya uvumbuzi ni hii: kampuni fulani ilipata, ikitumia dola milioni 1 juu yake, na tangu wakati huo hakuna kitu kilichosikika kuhusu kifaa. Na, bila shaka, haikuendelea kuuzwa.

Lakini hii sio lengo kuu la wanasayansi. Ndoto yao sio kifaa cha kupumua, wanataka kumfundisha mtu mwenyewe kupumua kioevu. Na majaribio ya kufanya ndoto hii kuwa kweli bado haijaachwa. Kwa hiyo, moja ya taasisi za utafiti wa Kirusi, kwa mfano, ilifanya vipimo juu ya kupumua kwa kioevu kwa kujitolea ambaye alikuwa na ugonjwa wa kuzaliwa - kutokuwepo kwa larynx. Na hii ilimaanisha kwamba hakuwa na majibu ya mwili kwa kioevu, ambayo tone kidogo la maji kwenye bronchi linafuatana na ukandamizaji wa pete ya pharyngeal na kutosha. Kwa kuwa hakuwa na misuli hii, jaribio lilifanikiwa. Kioevu kilimwagika kwenye mapafu yake, ambacho alichanganya wakati wote wa jaribio kwa kutumia harakati za tumbo, baada ya hapo kilitolewa kwa utulivu na salama. Ni tabia kwamba utungaji wa chumvi wa kioevu unafanana na utungaji wa chumvi ya damu. Hii inaweza kuchukuliwa kuwa mafanikio, na wanasayansi wanadai kwamba hivi karibuni watapata njia ya kupumua kioevu ambayo inapatikana kwa watu bila pathologies.

Kwa hivyo hadithi au ukweli?

Licha ya kuendelea kwa mwanadamu, ambaye anatamani sana kushinda makazi yote yanayowezekana, maumbile yenyewe bado huamua mahali pa kuishi. Ole, haijalishi ni muda gani unatumika katika utafiti, haijalishi ni mamilioni ngapi yametumiwa, haiwezekani kwamba mtu amekusudiwa kupumua chini ya maji na ardhini. Watu na maisha ya baharini, bila shaka, wana mengi sawa, lakini bado kuna tofauti nyingi zaidi. Mwanamume wa amfibia asingestahimili hali ya bahari, na ikiwa angefaulu kuzoea, barabara ya kurudi nchi kavu ingefungwa kwake. Na kama vile wapiga mbizi walio na vifaa vya kuteleza, watu wanaoishi kwenye mazingira magumu wangeweza kwenda ufukweni wakiwa wamevalia suti za maji. Na kwa hiyo, bila kujali wapendaji wanasema nini, uamuzi wa wanasayansi bado ni thabiti na wa kukatisha tamaa - maisha ya muda mrefu ya binadamu chini ya maji haiwezekani, kwenda kinyume na Hali ya Mama katika suala hili ni jambo lisilo na maana, na majaribio yote ya kupumua kioevu yatashindwa.

Lakini usivunjike moyo. Ingawa sehemu ya chini ya bahari haitawahi kuwa makao yetu, tuna mbinu zote za mwili na uwezo wa kiufundi wa kuwa wageni wa mara kwa mara huko. Kwa hivyo hii inafaa kuwa na huzuni? Baada ya yote, mazingira haya, kwa kiasi fulani, tayari yameshindwa na mwanadamu, na sasa mashimo ya anga ya nje yapo mbele yake.

Na kwa sasa tunaweza kusema kwa ujasiri kwamba kina cha bahari kitakuwa mahali pa kazi nzuri kwetu. Lakini kuendelea kunaweza kusababisha mstari mzuri sana wa kupumua chini ya maji, ikiwa unafanya kazi tu kutatua tatizo hili. Na nini jibu la swali la kubadilisha ustaarabu wa dunia kuwa chini ya maji inategemea tu mtu mwenyewe.

Daktari wa kwanza kuwa katika obiti ya chini ya Dunia, rubani wa mwanaanga wa Soviet Boris Egorov, aliwahi kusema: "Kwa kina cha zaidi ya mita 500-700, mtu (angalau kwa nadharia) ana nafasi ya kuwa Ichthyander bila kutumia yoyote. teknolojia! Ataogelea huko kama samaki na kuishi kwa muda mrefu iwezekanavyo. Unahitaji tu ... kujaza mapafu yako na maji. Katika kina cha mita 500-700, mapafu ya binadamu yatanyonya oksijeni moja kwa moja kutoka kwa maji.

Kwa mtazamo wa kwanza, wazo hili linaonekana kuwa la kushangaza. Je, maelfu ya watu hufa kila mwaka kwa kuzama kwenye maji ya bahari? Je, maji yanaweza kuwa badala ya oksijeni ya kawaida? Hebu tujisafirishe kiakili kwenye maabara ya mwanafiziolojia wa Uholanzi Johannes Kielstra, ambapo mwanasayansi anafanya majaribio yake ya kushangaza. Huyu hapa mmoja wao.

Mwanasayansi hujaza hifadhi ndogo ya uwazi na maji na anaongeza chumvi kidogo huko. Kisha, anafunga chombo na kusukuma oksijeni ndani yake kwa shinikizo kupitia bomba. Chombo kinatikiswa na hivi karibuni panya nyeupe inaruhusiwa ndani kupitia chumba cha kati (airlock). Hawezi kuinuka - wavu juu ya uso wa maji huzuia hii. Lakini ... Nusu saa inapita, saa moja, mbili. Panya, ya kushangaza kama inavyoweza kuonekana, inapumua - ndio, ndio, inapumua maji! Lakini panya haionekani kuwa na hofu. Mapafu ya mnyama hufanya kama gill ya samaki, hupokea oksijeni moja kwa moja kutoka kwa maji. Kwa kweli, hakuwezi kuwa na mazungumzo ya ugonjwa wowote wa decompression - hakuna nitrojeni iliyoongezwa kwa maji. Majaribio kama hayo yalifanywa na wanasayansi huko USSR, wakiongozwa na mgombea wa sayansi ya matibabu Vladlen Kozak.

Kwa hiyo, hatua ya kwanza imechukuliwa. Na kwa mafanikio kabisa. Walakini, wanasayansi hawana haraka kutangaza hii. Je, ikiwa ni wanyama wadogo tu wana uwezo wa kupumua kioevu? Ili kuondoa mashaka, njia hiyo inajaribiwa kwa mbwa. Na nini? Katika majaribio ya kwanza, mbwa walipumua suluhisho la chumvi lililojaa oksijeni kwa zaidi ya nusu saa. Majaribio yameonyesha kuwa sio mbwa tu, bali pia paka wanaweza kupumua kioevu kwa muda mrefu. Nyakati nyingine walibaki chini ya maji kwa saa nyingi kwa wakati mmoja na kisha kwa utulivu wakarudi kwenye njia yao ya kawaida ya kupumua.

Je, mtu ana uwezo wa kupumua maji? Akitiwa moyo na mafanikio ya majaribio ya wanyama, Johannes Kylstra alijaribu kufafanua suala hili. Somo la kwanza la majaribio lilikuwa mzamiaji na uzoefu wa miaka 20, Frank Falezchik. Pafu moja lilipojazwa, alijisikia vizuri sana hivi kwamba aliomba kujaza lingine kwa wakati mmoja. "Bado hakuna haja ya hii," mwanasayansi alisema. Walakini, baada ya muda, Kilstra aliamua juu ya jaribio kama hilo.

Madaktari ishirini walikusanyika katika maabara ili kushuhudia uzoefu wa kushangaza. Frank Falezhchik huyo huyo alikubali kuwa somo la mtihani. Alipewa ganzi kwenye koo lake ili kukandamiza reflex yake ya kumeza na kuingizwa bomba la elastic kwenye trachea yake (windpipe). Kupitia hiyo, mwanasayansi alianza kumwaga hatua kwa hatua katika suluhisho maalum. Kioevu kiliingia kwenye mapafu yote mawili, na kila mtu alimtazama Falezhchik kwa mkazo, ambaye hakuonyesha dalili za hofu. Zaidi ya hayo, alionyesha kwa ishara kwamba alikuwa tayari kusaidia wajaribu, na yeye mwenyewe alianza kuandika hisia zake. Mwanaume huyo alipumua kimiminika kwa zaidi ya saa moja! Walakini, ilichukua siku kadhaa hatimaye kuisukuma nje ya mapafu. "Sikuhisi usumbufu wowote," Frank Falezczyk alisema baada ya tukio hilo, "na sikuhisi uzito katika kifua changu, kama nilivyotarajia mwanzoni." Akitafakari matokeo ya majaribio hayo ya kuvutia, Dk. Kylstra alionyesha imani kwamba mtu aliye na mapafu yaliyojaa maji anaweza kushuka nusu ya kilomita bila maumivu kabisa na kurudi kwenye uso katika dakika ishirini.

Miaka mingi iliyopita, Jacques-Yves Cousteau alitoa pendekezo la kupendeza. "Wakati utakuja," aliandika, "na ubinadamu utazalisha jamii mpya ya watu - "Homo aquaticus" ("mtu wa chini ya maji"). Watajaa chini ya bahari, watajenga miji huko na kuishi kama duniani.” Nani anajua, labda unabii wa nahodha shujaa, mzee anayetambuliwa wa waogeleaji wa chini ya maji, siku moja utatimia?

Tufuate