Человек-дельфин
Шрифт:
ж. Запас кислорода в начале апноэ выше, чем у человека
Покидая поверхность, прежде чем задержать дыхание, зубатые китообразные испытывают благотворное влияние от более удачного “вклада” кислорода. Но не только этим объясняется их способность опускаться на те глубины, которых они достигают. В организме животного обнаруживаются и другие явления, приводящие в действие целый комплекс механизмов и рефлексов регулирования и приспособления к новым условиям, предписанным животному в погружении.
з. Низкий уровень основного метаболизма
Доктор Гвиллерм определяет основной метаболизм как “максимальное потребление кислорода в состоянии покоя на единицу веса и поверхности тела”. Сейчас установлено, что метаболизм у млекопитающего-ныряльщика значительно ниже, чем у человека [66] . Мы уже заметили, что большие размеры слона облегчают этому животному сохранение тепла. Аналогично и ткани крупных морских млекопитающих нуждаются в меньшем потреблении кислорода, поскольку они эффективнее используют каждое пополнение
66
Необходимо иметь в виду, что у ныряющих животных, в том числе у дельфинов, потребление кислорода, а следовательно, и обмен веществ на время пребывания под водой снижаются в 2–5 раз по сравнению с обменом у животного на поверхности. Метаболизм ныряющих млекопитающих характеризуется систематической резкой сменой уровня потребления О2 на поверхности и при нырянии, поскольку на поверхности происходит интенсивная гипервентиляция для ликвидации кислородного долга, окисления продуктов обмена, в особенности молочной кислоты, насыщения кислородом миоглобина мышц и гемоглобина крови.
и. Защита от холода
Мы говорили, рассказывая о водной обезьяне, что человек имеет слой подкожного жира, позволяющий ему некоторое время противостоять холодной воде. Такой изотермический слой есть у всех млекопитающих-ныряльщиков, животные же северных морей защищены от холода массивной жировой оболочкой, и их потери тепла значительно ниже [67] .
к. Периферийное сужение сосудов
При погружении китообразных за счет сужения сосудов в периферийных областях тела, в конечностях кровь возвращается и концентрируется в районе грудной клетки и в наиболее “ценных” органах, которым она в данный момент особенно нужна.
67
Имеется и другой механизм теплоизоляции: плотный и густой мех. Он надежно предохраняет таких животных, как бобр, калан, котик от переохлаждения в воде.
л. “Чудесные сети” Кювье [68]
Кювье открыл у млекопитающих-ныряльщиков сеть капилляров, выполняющих роль настоящих теплообменников. Во время процесса периферийного сосудосужения эти “чудесные сети” выступают посредниками между насыщенными кровью областями тела животного и обескровленными, создавая некоторым образом преграду теплу и ограничивая его распространение необходимым минимумом. Такие капилляры сравнивают с губками, хранящими запасы свежей крови в грудной клетке и мозге [69] .
68
Жорж Кювье (1769–1832) — французский ученый, внесший огромный вклад в развитие биологии — зоологии, палеонтологии, сравнительной анатомии, систематики, истории науки. Собранные им данные послужили для обоснования теории эволюции живой природы, хотя сам он ее не признавал и объяснял смену флоры и фауны в разные геологические эпохи теорией катастроф.
69
Артериальным “чудесным сетям” приписывали много разных функций, большинство из которых несостоятельны и необоснованны. В настоящее время главнейшей считается сглаживание скачков кровяного давления при работе сердца в режиме брадикардии для обеспечения постоянного кровоснабжения только центральной нервной системы и органов чувств при нырянии, а также замедления кровотока для наиболее полного газообмена в системе “кровь — ткани”. Описаны были впервые Галеном (130–200 гг.), классиком античной медицины, который обнаружил их на внутренней сонной артерии.
Робер Стенюи в книге “Дельфин — кузен человека” описывает наблюдение ученых: “Артериальная система дельфинов и китов имеет многочисленные модификации. Это бесконечные извилины артерий, широкое сплетение сосудов, наполненных обогащенной кровью, в основном они сосредоточены под плеврой, между ребрами, с обеих сторон позвоночника. Ответвляясь от одних к другим, они могут вдруг развернуться, как если бы были образованы только одним сосудом, тысячу раз сложенным вокруг себя самого”. Самая важная артерия простирается вдоль позвоночного столба и между ребрами. Эта “чудесная сеть” грудной клетки образована двумя маленькими ветвями аорты и межреберными артериями. Такая же сеть окружает мозг, насыщаемый кислородом позвоночных артерий, которые тесно связаны с “чудесной сетью” грудной клетки.
м. Обращение к анаэробному дыханию
Мы видели в начале этого исследования, что “каждая живая клетка содержит цитоплазму, в которой зафиксировано прародительское анаэробное дыхание…” (д-р Гвиллерм). Иначе говоря, организм млекопитающих-ныряльщиков может обратиться за помощью к приспособленным функциям древнего анаэробного дыхания, когда запас кислорода у него на пределе, и выиграть несколько лишних минут.
н. Кислородный дефицит
Млекопитающее-ныряльщик может заставить ткани своего организма занять часть кислорода в долг, в ограниченнейший долг, который поспешит восполнить, как только вернется на поверхность [70] .
70
Кислородная
о. Брадикардия при погружении
Доктор Поль Бер, французский исследователь, уже в 1870 г. изучал процесс замедления сердечного ритма утки. В 1899 г. было начато систематическое исследование этого явления у животных-ныряльщиков. Брадикардия уменьшает энергетический расход сердечной мышцы, замедляет перенос кислорода к тканям, и по этой же причине тормозятся метаболические процессы (д-р Гвиллерм). Этот механизм выживания срабатывает моментально, едва голова животного или человека погружается в воду, он похож на снижение числа оборотов мотора при сокращении подачи топлива (кислорода на нашем примере). У человека расположенные вокруг губ нервные окончания чувствительнейшей системы тройничного нерва сразу же реагируют на контакт с водой, и передаваемые мозгом сообщения приказывают сердцу приостановить свою деятельность.
Вот основные данные сердечного ритма, примерная таблица брадикардии у некоторых известных животных и человека.
На поверхности, ударов в минуту / В погружении, ударов в минуту
Нормальный человек 70 / 50
Подводник 70 / 35
Хорошо тренированный подводник 60 / 28
Дельфин 110 / 45
Белуха 30 / 16
Бобр 140 / 20
Тюлень 120 / 10
Пингвин 240 / 20
Обратите внимание, что у некоторых животных это явление просто поражает. Профессор Дж. Г. Корриол говорит, что, как правило, “у млекопитающих брадикардия появляется с самого начала погружения, никогда не предшествует ему и исчезает при всплытии или немного раньше. Похоже, существует связь между скоростью, с которой устанавливается брадикардия, минимальной частотой ударов сердца и временем погружения”.
Напомню, что во время моего эксперимента в море у острова Эльба в 1973 г. доктор Сандро Маррони снял на моей сонной артерии сердечный ритм в 28 ударов в минуту при 15-секундном апноэ на глубине 86 м, в то время как мой нормальный ритм — 62–65, и сразу же после всплытия он подскакивает до 90. п. Приток крови к легким
Это явление, называемое американцами “blood shift” (сдвиг крови), установлено впервые Шоландером, оно состоит в важном изменении кровообращения, вызванном прямым воздействием давления воды на организм животного. С увеличением глубины и давления происходит отток крови от конечностей, концентрация ее в области грудной клетки и наиболее “ценных” органов, прежде всего сердца и мозга [71] . В результате этого сосуды и капилляры, окружающие легкие и легочные альвеолы, как бы затвердевают, и сопротивление организма давлению увеличивается [72] . Кроме того, эта дополнительная кровь обогащена запасными красными кровяными тельцами из резерва, предоставленного менее важными в этот момент органами (печенью, например), что удлиняет животному время апноэ.
71
Кроме сердечной мышцы и мозга к дефициту О2 очень чувствительны центральная нервная система и органы чувств, куда и направляется при апноэ обогащенная О2 кровь.
72
При погружении кровь в сосудах находится под гидростатическим давлением, соответствующим глубине погружения (на 50 м увеличивается на 5 атм, на 100 м — на 10 атм), т. е. приток крови с периферии увеличивает наполнение сосудов, поэтому ни о каком “сопротивлении” давлению воды не может быть и речи; “проникающее” гидростатическое давление обеспечивает работоспособность системы.
ГЛАВА 8. Человек как дельфин
Наш водный собрат
Из всех китообразных, и особенно зубатых китообразных, больше всего нас интересует семья дельфинов.
Дельфины насчитывают 18 родов и 45 видов [73] , в той или иной степени распространенных во всех морях мира, вдоль морских берегов, в лагунах больших рек. Кроме того, существуют полностью пресноводные дельфины, среди которых гангский и амазонский дельфины, их часто называют по имени рек, или, например, озерные дельфины (Lipotes vexilliffer), живущие, как мы уже видели, группами из 3—12 особей в озере Дунтинху в Китае (в тысяче километрах от устья Янцзы) и гигантские дельфины из семейства зифиид — клюворылов. В дальнейшем, говоря о дельфине, я буду подразумевать обыкновенного дельфина (Delphinus delphinus) и афалину (Tursiops truncatus) (белобочку и афалину), распространенных в Средиземноморье и в Атлантике и хорошо знакомых всем, кто видел их в море, в кино, по телевизору или в неволе в дельфинариях [74] .
73
В подсемействе дельфинов насчитывают 20 родов с 48 видами, из которых в наших водах обитает 12 родов и 15 видов.
74
Эти два вида имеются у нас в Черном море, как и морская свинья. В Батумском дельфинарии и на биостанции в пос. Б. Утриш близ Новороссийска демонстрируются дрессированные афалины.