Этот обыкновенный загадочный дельфин
Шрифт:
Кстати, а как узнали, сколько кислорода извлекает дельфин из воздуха и сколько его еще остается? Очень просто. Дельфина обучили, чтобы после выполнения определенного задания — нырка, подводного проплыва или какой-то подводной работы — он не сразу всплывал к поверхности воды для выдоха и вдоха, а сначала подплывал под опущенную в воду перевернутую воронку и под ней выдыхал воздух, а уж потом всплывал к поверхности воды для нового вдоха. Весь выдохнутый воздух оказывался «пойманным» воронкой, откуда уже не составляло труда забрать его по тонкому шлангу в прибор для анализа химического состава. Дальнейшее уже было делом простой техники: прибор-анализатор определял содержание в выдохнутом воздухе разных газов — азота, кислорода, углекислого газа — и точно показывал, сколько кислорода было израсходовано и сколько осталось.
Но и полное извлечение кислорода из воздуха — это еще не все. Значительное количество кислорода может быть припрятано впрок во всем теле дельфина. Известно, что кислород, попавший в кровь, связывается и переносится
Природа позаботилась и о том, чтобы этот кислородный резерв у дельфина тоже был побольше. Мало того, что содержание гемоглобина в крови у этих животных очень высоко (а значит, велико и количество соединившегося с гемоглобином кислорода), вещество, подобное гемоглобину, в большом количестве находится у дельфина еще и в мышцах. По аналогии с гемоглобином (приставка «гемо» означает «кровяной») это вещество называют миоглобином («мио» означает «мышечный»). Миоглобин действует точно так же, как гемоглобин: легко вступает в соединение с кислородом, связывая его, но так же легко и освобождает кислород, позволяя ему проникать обратно в кровь. Пока кровь дельфина богата кислородом, миоглобин связывает кислород, запасает его, создавая резерв. Как только концентрация кислорода в крови снижается, миоглобин начинает постепенно отдавать кислород, резерв расходуется. Этот дополнительный резерв драгоценного кислорода оказывается для дельфина очень ценным подспорьем при длительном нырянии.
Пoлно извлекать кислород из воздуха, создавать в организме его запасы — все это необходимо для ныряющего животного, но еще недостаточно. Все равно при долгом пребывании под водой кислород — на вес золота. Поэтому не менее важно не только как следует запастись кислородом, но и экономно, рационально его использовать. В этом дельфины тоже большие мастера. Их кровеносная система заботится о том, чтобы при нырянии должным образом распределить поток крови. А распределить его следует так, чтобы в первую очередь обеспечить кислородом самые важные и наиболее ранимые при кислородном голодании органы — мозг и сердце: ведь если они пострадают от удушья, тогда — беда. Потому и снабжаются они кровью наиболее обильно. Следующими в очереди на обеспечение кислородом идут активно работающие мышцы: именно они гарантируют движение дельфина под водой, и на это — никуда не денешься — приходится тратить много энергии, а для получения энергии нужен кислород. И уж совсем в хвосте этой очереди оказываются многие внутренние органы — желудок, кишечник и все остальное: ведь заняться, к примеру, перевариванием пищи можно и в более благоприятной обстановке, когда нет кислородного дефицита.
Но и сами внутренние органы тоже приспосабливаются к работе в таких необычных условиях. В первую очередь это касается сердца. У здоровых животных и человека сердце работает очень ритмично. Частота сердечных сокращений может, конечно, меняться в довольно широких пределах: в покое удары сердца реже, при большой физической нагрузке или при сильном волнении намного чаще. Но если взять относительно небольшой отрезок времени, в течение которого состояние организма более или менее одинаково, то сокращения сердца равномерны, интервалы между ударами практически постоянны; они чуть-чуть меняются в такт дыханию, но совсем немного.
Совсем по-иному выглядит работа сердца у дельфина. Частота сердечных сокращений все время меняется в такт дыханию, и меняется очень сильно. Посмотрите на рисунок: вот дельфин сделал очередной вдох — и сердце забилось часто-часто, стараясь поскорее разогнать вновь поступившую порцию кислорода по всем органам. Но время идет, и сокращения сердца становятся все реже и реже. Вот частота ударов замедлилась уже в несколько раз по сравнению с первоначальной, но продолжает все еще замедляться. Удары сердца отстают один от другого: томительные паузы длятся по нескольку секунд. Кажется, еще немного, и очередного удара вообще не последует, сердце остановится совсем. Но в это время следует новый вдох — и сердце мгновенно «просыпается», снова начиная в ураганном темпе гнать кровь по сосудам во все органы, заждавшиеся живительного кислорода. А через несколько секунд ритм сердечных ударов снова начинает замедляться… И так на каждом дыхательном цикле. Любой врач-кардиолог, если он не знаком с хитростями дельфиньего организма, пришел бы в ужас при виде такой электрокардиограммы, а для дельфина такой режим работы сердца
Что же получается? Выходит, что природа так и не изобрела ничего достойного внимания для обеспечения дельфина кислородом на время его подводных прогулок? Как можно полнее извлекать кислород из воздуха, создавать по возможности резерв «на черную минуту», не транжирить попусту, а расходовать экономно на самое необходимое — эка невидаль все эти рецепты, это же все само собой разумеется, тут и изобретать ничего не надо. Как говорил один из персонажей бессмертного романа: «Подумаешь, бином Ньютона!» Так что же — ничего интересного?
А может быть, это и есть самое интересное: то, что замечательный результат — способность долгое время находиться под водой с небольшим запасом воздуха в легких, при этом активно двигаясь, но не испытывая удушья — достигается самыми вроде бы простыми и очевидными средствами, если эти средства должным образом сочетаются.
И вот что еще поучительно. Ведь задача длительного и глубокого ныряния у дельфинов решается не количеством потребляемого воздуха, а полным и экономным его использованием, что дает им и другие ценнейшие преимущества. Дельфин оказывается в намного более выгодном положении не только по сравнению с человеком-ныряльщиком, но и по сравнению с человеком-водолазом, который «досыта» обеспечен для дыхания воздухом, поступающим из баллона или от компрессора.
Казалось бы, у водолаза есть огромное преимущество перед дельфином, не говоря уж о «невооруженном» ныряльщике: у водолаза воздуха сколько угодно, за ним не нужно то и дело выныривать на поверхность — дыши себе спокойно, пока есть запас сжатого воздуха в баллоне дыхательного аппарата или пока воздух исправно поступает по шлангу от компрессора. Но за это преимущество водолазу приходится дорого расплачиваться.
Выше я уже упоминал о том, что под водой тело человека или животного находится под большим давлением. Под точно таким же давлением приходится подавать воздух и в легкие водолаза: внешнее давление и давление воздуха в легких должны быть одинаковыми, иначе водолаз просто не сможет вдохнуть воздух, внешнее давление воды, как мощный пресс, сожмет его грудную клетку. Но при большом давлении — об этом тоже упоминалось немного раньше — значительно увеличивается растворимость газов в жидкостях, в том числе в крови и во всех жидкостях тканей организма. Тогда речь шла о растворении кислорода. Но воздух на 80 % образован азотом, и этот газ тоже растворяется в крови тем лучше, чем выше давление. И если кислород, растворившийся в плазме (жидкости) крови тут же захватывается, связывается гемоглобином, содержащимся в красных кровяных клетках, то азот так и остается растворенным в плазме крови и в тканях организма. И чем больше давление воздуха, которым дышит водолаз, тем больше азота может раствориться в его крови и других тканях.
Что же происходит, когда после долгой работы под водой, в условиях большого давления, водолаз поднимается на поверхность? Давление падает до нормального, и количество азота, растворенного в крови и тканях, теперь гораздо больше, чем может растворяться при невысоком атмосферном давлении. И весь этот излишек растворенного газа начнет выделяться из крови и тканей. Если давление снижается постепенно, то в этом нет ничего страшного: избыток газа будет постепенно выводиться из организма через легкие, и все пройдет благополучно. Но если давление падает резко, происходит катастрофа. Выделяющийся газ не успевает выводиться из организма, и кровь вскипает миллионами мелких пузырьков газа. Все происходит точно так же, как при неумелом откупоривании бутылки с шампанским или с газированной водой. Суть явлений одна и та же: в содержимом бутылки тоже был растворен газ под значительным давлением (не азот, а другой газ — углекислый, но сути дела это не меняет), а после извлечения пробки давление резко падает, и газ высвобождается с бурным выделением пузырей. Когда такой процесс происходит в бутылке с шампанским, он грозит неприятностью не более страшной, чем облитая скатерть. Но когда то же самое происходит в живом организме — беда. Пузырьки газа, попадая в мелкие кровеносные сосуды, наглухо закупоривают их, лишая органы и ткани кровоснабжения; расширяющиеся пузырьки рвут живые ткани… Если этот процесс происходит достаточно бурно, то неминуема немедленная гибель. В лучшем случае — если газовыделение было не очень сильным — возникает тяжелое заболевание, называемое декомпрессионной болезнью (декомпрессия — снятие давления). Если водолазу в таком состоянии не оказать немедленную помощь, он может остаться инвалидом на всю жизнь. А помочь ему может только одно: нужно немедленно поместить его в специальную герметичную камеру (ее называют декомпрессионной камерой) и создать в ней высокое давление. Давление снова увеличит растворимость газов в крови, начавшие было разрастаться газовые пузырьки съежатся, растворятся, и водолаз сразу почувствует себя лучше. А уж потом можно постепенно, не торопясь снижать давление в камере, чтобы выделяющиеся из крови газы успевали выводиться без образования пузырьков. Когда в конце концов давление будет доведено до нормального, можно выпустить водолаза на волю.