Чем мир держится?

Подольный Роман Григорьевич

У хорошо летающих птиц на кости крыльев приходится почти половина массы скелета. А у летучих мышей даже более половины общей массы скелета.

«Таким образом, осуществление полета у птиц и млекопитающих потребовало такой же глубочайшей перестройки организма, как и у бесхвостых амфибий, впервые сделавших попытку преодолеть силы гравитации. Примерно половина веса скелета и три четверти веса всей мускулатуры — вот какая цена заплачена за возможность преодолеть силы гравитации на миг и на более длительное парение в воздухе. Нужна была в буквальном смысле слова переплавка организма, фундаментальное перераспределение всех его ресурсов для решения только одной задачи — вырваться из оков земного тяготения».

Если же сравнить отношение массы сердца к массе

тела у рыб, амфибий, рептилий и млекопитающих, то картина выглядит в целом еще более впечатляющей. В среднем масса сердца у рыб составляет едва лишь тысячную долю массы тела, у бесхвостых амфибий (лягушек, жаб) — вчетверо большую, у птиц — от одной трехсотой массы тела у фазана до почти тридцатой доли массы тела у колибри; у млекопитающих — от одной триста семидесятой доли массы тела у домашнего кролика и до одной семидесятой — у летучей мыши. Чем больше энергетические затраты, тем более крупное требуется сердце. А энергетические траты уходят прежде всего на борьбу с гравитацией.

При переходе млекопитающих к водному образу жизни идет обратный процесс. Снижается масса скелета, который теперь испытывает меньшую нагрузку. У дельфина, например, она составляет лишь пять-семь процентов массы тела.

Приспособление к гравитации, по Коржуеву, сыграло свою роль и в изменении состава крови наземных живых существ, и во многом другом.

Человек прошел по пути биологической борьбы с гравитацией еще дальше, чем большинство млекопитающих. Мы твердо стоим на двух ногах, обходимся двумя точками опоры. Но это означает, что в нашем теле произошло резкое перераспределение напряжений, связанных с тяжестью — по сравнению с четвероногими животными. Это сказалось на форме костей ног, принявших двойную тяжесть, на костях рук, освобожденных от обязанности служить опорой. Таз женщины, который теперь должен служить опорой плоду, изменил свою старую форму, применяясь к новой функции. Разумеется, все это происходило на протяжении очень длительного времени и, вероятно, происходит и по сию пору. Видно, прав врач и писатель В. Вересаев: «…органы человека и их размещение до сих пор еще не приспособились к вертикальному положению человека. Нужно себе ясно представить, как резко при таком положении должны были измениться направления и сила давления на различные органы, и тогда легко будет понять, что приспособиться к своему новому положению органам вовсе не так легко». Немалое число болезней связывают медики с такой «недоприспособленностью».

Многое в обмене веществ, пищеварении, дыхании, кровообращении обеспечивается у нас специальными физиологическими механизмами. Но в ряде случаев организм «просто» использует даровую силу земного тяготения. Кровь на некоторых участках артерий и вен идет, так сказать, самотеком… Живое существо экономит свою энергию, обходится без лишних морфологических и физиологических механизмов. Это хорошо. Но человек вышел в космос. И тут-то перед ним, сверх прочего, во всей своей важности встала проблема того, до какой степени он приспособлен к земному гравитационному полю. Встала потому, что человечество начало — пусть пока в лице немногочисленных своих представителей — выходить из-под влияния этого поля.

Без тяжести

Слова «антигравитация», «антигравитационный» долгое время казались выходцами из фантастики.

А между тем биологи уверенно говорят и об антигравитационных мышцах и даже об антигравитационной функции организма. Мы буквально на каждом шагу только тем и занимаемся, что преодолеваем земное тяготение. Кровь в наших жилах притягивается Землей, и понятно, что есть в организмах человека и животных специальные механизмы, обеспечивающие, чтобы кровь более или менее равномерно распределялась по нашему телу.

Есть знаменитая древняя формула: лучше сидеть, чем стоять, лучше лежать, чем сидеть. Физиологический смысл этого изречения может быть отнесен при желании к снабжению организма кровью. Ведь когда лежащий человек встает или стоящий ложится, он коренным образом изменяет положение своего тела в поле земного тяготения. Как

все мы знаем из школьных учебников, в легких человека находятся особые пузырьки — альвеолы, через их стенки кислород воздуха проникает в кровь. Легкие тут — базы снабжения кислородом, артерии — дороги, кровь — транспорт для кислорода. Так вот, в верхние отделы легких крови поступает меньше, чем в нижние, причем к примерно одной десятой всех альвеол стоящего человека кровь за кислородом вообще не является. И это связано только с тем, что в распределении крови по легким важную роль играет гравитация. Доказать эту связь, между прочим, оказалось очень легко. Достаточно было в эксперименте на несколько минут перевернуть добровольца-испытуемого вниз головой, чтобы его верхние и нижние отделы легких поменялись местами не только буквально, но и по степени обеспечения их кровью.

У лежащего на спине человека легкие заполняются кровью более равномерно. Здесь явно налицо некая недоработка со стороны организма — работаем-то мы стоя или сидя, но не лежа. Значит, как раз лежачему человеку нужно меньше энергии, для выработки которой требуется кислород, между тем в положении лежа, выходит, дыхание эффективнее. Что же, организм нашел пути для выправления такой ситуации. Жизненная емкость легких у сидящего человека больше, чем у лежащего, и еще больше она у стоящего. Уровень обмена энергии у человека при стоянии на десять — восемнадцать процентов больше, чем когда он лежит на спине.

Г. С. Белкания, автор одной из статей в журнале «Космическая биология и авиакосмическая медицина», отмечает, что изменения дыхания при перемене положения в пространстве направлены на «компенсацию первичных механических эффектов гравитации и обеспечение повышенных энергетических потребностей».

В общем, конечно, нельзя сказать, чтобы такие результаты, полученные в точных экспериментах, были совсем уж неожиданными. Ученые понимали, что организм человека должен находить пути приспособления к действию своей постоянной спутницы — силы тяжести. Опыты такого рода продолжаются. И пишут о них журналы, освещающие самую передовую линию нашей науки, рассказывающие о исследованиях, связанных с прорывом человечества в космос. Дело в том, что взаимоотношения организма человека с полем земного тяготения оказались гораздо более сложными и многообразными, чем это представлялось еще недавно. И ключ к выяснению этих взаимоотношений был дан той самой невесомостью, которая поставила перед космической медициной столько серьезных проблем.

Недавно писатель — популяризатор науки и публицист Ярослав Голованов опубликовал в «Новом мире» великолепную статью «Архитектор в мире, где яблоки не падают». Он рассматривает в ней перспективы строительства и архитектуры и новые принципы оборудования жилища в условиях невесомости.

Можно жить на «потолке» с теми же удобствами, что и на полу, несравненно шире использовать площадь «боковых стен» комнат. Отпадает необходимость в сиденьях. Шар, идеальная геометрическая фигура, оказывается куда удобнее, чем привычные землянам параллелепипеды. А сколько возможностей сулит архитектору невозможная, неслыханная на Земле свобода от силы тяжести! И все же сам Голованов делает неизбежную оговорку о том, что весь новый мир «эфирных поселений» в невесомости станет реальностью, только если будет доказана безопасность невесомости для человека.

С одной стороны, эксперименты на животных (особенно популярны сейчас у ученых в роли «космонавтов» уже не собаки, как прежде, а крысы) отчетливо показывают, что хотя организм изменяет в невесомости процессы обмена веществ, кровообращения и т. д., эти изменения обратимы. На Земле все возвращается к норме и довольно быстро. Опыт советских и американских космонавтов говорит о том же.

Но, с другой стороны, пока продолжительность космических полетов, в которых участвовали люди, составляет немногим более трех месяцев. Каков реальный срок безвредного пребывания в невесомости — мы еще нс знаем. По мнению же многих специалистов, такой реальный предельный срок должен существовать, до него не так уж далеко, и считаться с этим необходимо.