Книга Extremes. На пределе. Границы возможностей человеческого организма - Кевин Фонг

Рано или поздно организм и его автоматизированные системы управления перехватывают контроль. Поиграли — и хватит! А определить, когда именно настает этот момент, довольно сложно. Наш организм осторожничает, его предохранители срабатывают задолго до того, как начнутся серьезные сбои в биохимических процессах.

Чтобы понять, что мы не дышим, организм должен заметить происходящие физиологические изменения. Грубо говоря, речь идет о двух вещах. Казалось бы, снижение уровня кислорода — показатель достаточно очевидный, однако не он служит организму индикатором опасности.

Что ж, остается концентрация углекислого газа. Когда мы задерживаем дыхание, уровень углекислоты в крови растет быстрее, чем снижается уровень кислорода. Именно поэтому организм, принимая решение сделать вдох, ориентируется на концентрацию углекислоты. Молекулы углекислоты растворяются в воде, делая ее более кислой. Эта повышенная кислотность косвенно свидетельствует о том, что мы слишком надолго затаили дыхание.

Но это не все — система устроена куда сложнее. На самом деле никто не знает точно, чем именно определяется наступление переломного момента в управлении дыханием — мгновения, когда потребность сделать вдох становится непреодолимой. Мы знаем, что существует постоянный основной ритм, он определяется дыхательным центром, расположенным глубоко в стволовой части головного мозга. Этот центр — скопление нервных клеток, задающих ритм танцу, который не прекращается на протяжении всей нашей жизни, а приостановить его нам позволено лишь на краткое время. Можно уподобить этот ритм вечному биологическому метроному. Если дыхание приостанавливается, метроном продолжает тикать, заставляя вас возобновить мелодию.

Кроме того, нельзя не принимать в расчет факторы окружающей среды. На тренировках в бассейне — с температурой воды + 25 °С — испытуемые, симулируя спасение из тонущего вертолета, могли задержать дыхание в среднем на тридцать семь секунд. Вдали от резервуара с подогреваемой водой дело обстоит намного хуже.

При температуре воды ниже + 12 °С развивается холодовой шок. Этот рефлекс, запускаемый активацией кожных холодовых рецепторов, провоцирует непроизвольные и неконтролируемые вдохи. Он заставляет человека судорожно дышать даже в том случае, если тот погружен в воду. В результате время задержки дыхания в холодной воде падает до шести секунд.

Известно также, что на дыхание влияют рецепторы, реагирующие на механическое растяжение легких и дыхательных мышц. Но на какую силу растяжения они реагируют, как взаимодействуют, до какой степени их действие различно у разных людей — обо всем этом пока что остается только гадать.

Интересно, что в XXI веке мы много говорим о единой теории поля в физике, а сами даже не приблизились к разработке стройной теории, касающейся одной из самых фундаментальных физиологических функций: того, что заставляет нас дышать.

***

Йоргос Хагги Статти на первый взгляд казался ничем не примечательным греческим рыбаком. Небольшого роста, с обветренной кожей, выдубленной за годы нелегкого труда на палубе под средиземноморским небом. Пульс у худенького, субтильного Йоргоса был ритмичный, частота дыхания и тоны сердца — нормальные. Эти детали записаны итальянским терапевтом при осмотре рыбака. Врач пытался обнаружить хоть какое-то неординарное свойство, способное объяснить удивительное достижение Статти. В 1913 году грек стал местной знаменитостью — после того как извлек якорь военного корабля со дна гавани. Единственный раз глотнув воздуха, он, как утверждают, нырнул на глубину свыше семидесяти метров.

Погружение без акваланга — вещь не новая. Давно известны достижения японских ама: эти великолепные ныряльщицы по многу минут кряду оставались под водой, собирая моллюсков, голотурий и жемчужины. Однако нигде в источниках нет указаний на то, что ама ныряли на глубину более двадцати метров, — а это не идет ни в какое сравнение с тем, что проделал Статти.

Удивительно, но грек заявлял, будто способен погрузиться и глубже. Однако как ему это удавалось, осталось невыясненным. Во время испытаний на суше Статти ни разу не удалось задержать дыхание дольше чем на сорок секунд. Лишь одна деталь его физического строения обращала на себя внимание: заметно увеличенная, бочкообразная грудная клетка. Имелось и другое, косвенное доказательство погружения на большие глубины с их высоким давлением — нарушение слуха. Одна барабанная перепонка была полностью разрушена, другая сильно повреждена и перфорирована. Статти был озадачен всеобщим интересом к его погружению. Сам он не видел в этом решительно ничего необычного: он был рыбаком и считал, что должен это уметь. Его смущали вопросы доктора и бесили просьбы задержать дыхание на суше. Статти это испытание казалось бессмысленным: в воде, говорил он, все по-другому.

***

В 1968 году физиолог Альберт Крейг, работавший в Рочестерской больнице, опубликовал обзор, посвященный лимитирующим физиологическим факторам при нырянии с задержкой дыхания. Согласно собранным им данным получалось, что человек не может нырять без акваланга на глубину больше тридцати четырех метров. Такой, по оценкам специалистов, была предельная глубина, ниже которой возрастающее давление воды повреждает легкие и снижает их емкость до такой степени, что в дыхательные пути начинает поступать кровь.

Был приведен и теоретический расчет времени, на которое человек способен задерживать дыхание, — около трех минут. Цифра была взята отнюдь не с потолка. Физиологи исходили из количества кислорода, остающегося в легких среднестатистического человека, сделавшего максимальный вдох, и скорости потребления кислорода организмом. Начертив графики и произведя все вычисления, ученые сделали вывод: уровень кислорода в крови падает до критического, при котором неизбежна потеря сознания, примерно за время, необходимое, чтобы сварить яйцо всмятку.

Тем не менее Крейг привел в своей статье достоверные сведения о многочисленных ныряльщиках, чьи достижения превосходили расчетные глубину и время погружения. Получалось, что пока ученые в своих лабораториях чертили аккуратные кривые, вычисляя пределы физиологических возможностей, ныряльщики без аквалангов продолжали погружаться в воду, опровергая теоретические выкладки. Неизвестно, кто этому больше радовался, ученые или ныряльщики.

К середине 1980-х рекорд на глубину погружения составлял 100 метров. Синтетический каучук, резиновые ласты и очки для плавания дали этому виду спорта — фридайвингу — дополнительные возможности. Однако для физиологов ситуация оставалась непонятной. На научных симпозиумах горячо обсуждали проблемы риска при нырянии без акваланга: резкое падение концентрации кислорода и возрастание уровня углекислоты, теоретически вычисленные изменения объема легких и нарастающее давление воды. Но в одном все исследователи были уверены. Имеется некая глубина, смертельная для ныряльщиков без акваланга. Как заявил сам Крейг, обсуждая этот вопрос: «Полагаю, мы узнаем, что предел достигнут, когда один из фридайверов поднимется на поверхность, кашляя и плюясь кровью».

***

Разгадка подобных сверхчеловеческих возможностей лежит в наличии у млекопитающих так называемого рефлекса ныряния. При погружении головы в холодную воду нервные окончания кожи лица запускают приспособительные реакции: замедление сердечного ритма и сжатие периферических кровеносных сосудов.