• Главная
• Статьи
• БЛОГ
• Библиотека
• Фотографии
• ФОРУМ

Секреты глубинных ныряльщиков

 

Морские млекопитающие ныряют на большие глубины (не-
которые остаются под водой по 1—2 часа) и могут повторять
погружения, едва вернувшись на поверхность. Чего не ска-
жешь о человеке: нагой ныряльщик за жемчугом погружается
на 30—45 м (в последнем случае — иногда с печальными по-
следствиями); однако те, кто отдыхает между погружениями
по 12—15 мин., не заболевают [5]. На глубине 30 м, при давле-
нии 4 атм., легкие объемом 6 л сжимаются до 1,5 л, что соот-
ветствует полному выдоху. Дальнейшее погружение чревато
травмой легких. Ныряльщик без снаряжения мало времени
проводит на дне, сжатого воздуха не вдыхает, остатки воздуха
в легких выжимаются в бронхи, откуда газ в кровь не поступа-
ет. Но если он ныряет несколько раз подряд, в крови накапли-
вается избыточное количество азота, и могут возникнуть при-
знаки кессонной болезни. Безопасно для человека нырять с

большими интервалами. Самые глубоководные ныряльщи-
ки в мире, вероятно,— греческие охотники за губками (56;
60 м — в 1906 г.); достигалась глубина и 73 м (специалистом-
спасателем без снаряжения).

Афалина ныряет на глубину до 90 м, в океане — до 300 м,
дыхание задерживает обычно на 5—7, максимум на 15 мин
[4.Тренированная афалина поднималась из глубины со ско-
ростью 143 м/мин ( цит. по: [11]). Бутылконосый дельфин Таф-
фи нырял на глубины 60, 165, 206 м (с последней глубины
дельфин вернулся за 2,5 мин; спуск и подъем занимали оди-
наковое время); на 300 м и обратно Таффи нырял за 3 мин. 45
сек; за 1 час он нырял 9 раз на глубину 200—300 м с интерва-
лом 3—5 мин [5]. Белобочка погружается на глубину 60—
70 м, в океане — до 280 м [4]. Косатка Ахав нырял на глубину
260 м, разворачивал там оборудование и возвращался за
7 мин. 40 сек.; гринда Морган нырял на глубины 300—608 м с
подъемным оборудованием. Кашалот ныряет на 2500—3000
м, задерживая дыхание на 1,5—2 часа. И киты-бутылконо-
сы (не бутылконосые дельфины) могут задерживать дыхание
до 1,5 часа, ныряя обычно, как и кашалоты, вертикально вниз
. Усатые киты погружаются на сравнительно небольшие глу-
бины — 200—300 м. На сотни метров ныряют ластоногие.

Почему же киты могут глубоко, часто и надолго нырять без
всякого ущерба для здоровья? Исчерпывающий ответ на этот
вопрос можно найти в фундаментальной монографии А. В.
Яблокова, В. М. Бельковича, В. И. Борисова и книге
Ф. Г. Вуда. Приведем основные положения.

По результатам исследования С. X. Риджуэйя (1960 — цит.
по: ), количество крови, способность крови насыщаться кис-
лородом, а также относительный вес сердца находятся в пря-
мой зависимости от скорости плавания и глубины погруже-
ния, свойственных конкретному виду животного. Относитель-
ный вес сердца китов близок таковому наземных
млекопитающих (у афалины -- 0,5 % от веса тела) и может
изменяться у разных особей. По данным многих авторов, об-
щее количество крови в организме китообразных колеблется
у разных видов в пределах 6—9 % от веса тела и зависит от
подвижности образа жизни (у афалины количество крови со-
ставляет 71 мл/кг веса тела). Число эритроцитов китообраз-
ных практически совпадает с таковым у ластоногих и очень
близко аналогичным показателям для многих наземных мле-

копитающих. Объем эритроцитов зависит от величины тела и,
следовательно, у дельфинов несколько выше, чем у наземных
животных. Кислородная емкость крови дельфинов (20,5—42,5,
а для эритроцитов — 57,7 объемного процента) близка тако-
вой для наземных млекопитающих. У дельфинов рода Tursiops
количество гемоглобина крови составляет 14,2—
20,3 г/100 мл крови, а число эритроцитов — 3,49—6,89 млн/мл
(см. ссылки в [11]). Многие авторы отмечали высокое содер-
жание мышечного гемоглобина (миоглобина) у дельфинов:
если у наземных млекопитающих на долю миоглобина прихо-
дится 15—25 % всего гемоглобина, то у дельфинов в мышцах
содержится столько гемоглобина, сколько и в крови.

Для кровеносной системы китов характерно мощное разви-
тие артериальной и венозной «чудесной сети» (Hunter, 1787;
Breschet,1836; Wilson,1879 и мн. др.). Артериальная чудесная
сеть — сплетение мелких кровеносных сосудов с многочис-
ленными анастомозами — расположена на вентральной (брюш-
ной) стороне позвоночного столба, в грудной и шейной облас-
тях, проникая в спинномозговой канал и подходя к головному
мозгу. Венозная чудесная сеть тесно связана с артериальной
и располагается в основании черепа и брюшной полости. Чу-
десная сеть хорошо развита у всех млекопитающих, ведущих
водный образ жизни (Slijper,1962; Иванова,1967; и др.). Эта
сеть регулирует пульсирующее давление в кровеносной си-
стеме при задержке дыхания. Мозг дельфинов (как показано
для афалины -- Viamonte e.a.,1968) снабжается кровью не
прямо из сонных артерий (как обычно у млекопитающих), а
исключительно через околопозвоночную чудесную сеть. При
погружении в воду (и просто при длительной задержке дыха-
ния) частота сокращений сердца уменьшается (брадикардия)
не только у водных и полуводных, но и у наземных животных
(у некоторых людей -- при погружении в воду даже только
лица), а у рыб — вне воды. У китов частота сердцебиений умень-
шается в 2—5 (иногда и более) раз. Частота пульса афалин -
в среднем, 100 ударов/мин (81—137 —Tokito е.а.,1960). По мере
тренированности афалин к глубинному погружению скорость
наступления и степень развития брадикардии увеличива-
лась на 50—60 % (Elsner,1969). Для некоторых млекопитаю-
щих известно 54-кратное изменение ритма сердцебиений
(Harrison,Tomlinson, 1964). Под водой поступление кисло-
рода к мышцам резко сокращается, «чудесная сеть» в обход

мышц подает кровь к сердцу и мозгу, лишенным запасов кис-
лорода.

Продолжительность вдоха-выдоха у дельфинов -- 0,3—
0,7 сек, частота дыхания -- 1—6 раз в минуту (у человека -
16). Дыхание дельфинов регулируется непосредственно
центральной нервной системой (а не является безусловно-реф-
лекторным актом, как у нас и других животных). Перед погру-
жением кит делает несколько учащенных сильных вдохов (вы-
нырнув, кит отдыхает тем дольше, чем длительнее было погру-
жение, и снова усиленно дышит).

П. Ф. Шоландер (цит. по: [5]) исследовал легкие китообраз-
ных и ластоногих разных видов и обнаружил, что, чем боль-
шей глубины достигает данный вид животных, тем меньший
объем имеют их легкие по отношению к размерам тела — умень-
шается опасность эмболии при резком выныривании. У афа-
лины и морской свиньи объем легких — 7 л на 100 кг веса; у
бутылконоса и финвала — всего 2,5—3 л на 100 кг веса тела;
у кашалота объем легких составляет не более 50 % такового у
наземных млекопитающих (у человека, тюленей, сирен -
5 л).

В бронхах и бронхиолях зубатых китов между хрящевыми
кольцами имеется множество мускульных сфинктеров (коль-
цевидных мышц). В проводящих отделах дыхательного тракта
(вплоть до мельчайших бронхов с замкнутыми хрящевыми коль-
цами) давление близко к атмосферному, а в респираторных
отделах (где происходят газообменные процессы) давление
приближается к внешнему гидростатическому, воздействую-
щему на тело кита. Сильные мышечные сфинктеры препятству-
ют выходу воздуха из респираторных отделов в крупные брон-
хи, обеспечивая нормальные газообменные процессы [11].
Животное берет с собой на глубину минимальное количество
воздуха, что избавляет его от «кессонной» болезни при быст-
ром возвращении на поверхность. Кроме того, на глубине лег-
кие сжимаются до остаточного объема (грудная клетка китов
способна значительно уменьшаться в объеме без ущерба для
здоровья), и воздух выжимается из них в толстостенные хря-
щевые бронхи, где газообмена с кровью почти нет. На глубине
1—2 км (давление воды на глубине 1 км — более 500 тыс.
тонн) объем воздуха в легких кашалота уменьшается в сотни

раз. Опасно длительное пребывание на сравнительно не-
большой глубине. Поэтому, предполагает П. Ф. Шоландер, ка-
шалот и кит-бутылконос как можно быстрее проходят (на глу-
бину) первые 200 м. Характерно, что ластоногие также «по-
нимают» опасность малых глубин: с небольших глубин морские
львы поднимаются по ломаной линии, а с глубины 60—100 м -
по вертикали. И по сообщению Дж. Л. Коймана (1967),тюлени Уэдделла при глубоководных погружени-
ях ныряют и возвращаются с большей скоростью, чем при не-
глубоких. Как-то бутылконосому дельфину Таффи предстоя-
ло нырнуть на заданную глубину и сделать там выдох в специ-
альную воронку (что он, кстати, понял за 10 мин.). Пока прибор
с воронкой опускался, дельфин непрерывно следил за ним,
«обстреливая» его ультразвуковыми импульсами своего при-
родного эхолокатора (подробнее о сонаре дельфинов см.
ниже). Перед заныриванием на 150—180 м Таффи гипервен-
тилировал свои легкие, совершая 3—4 быстрых вдоха-выдо-
ха. Лабораторные анализы газовой смеси, выдыхаемой Таф-
фи, полностью подтвердили гипотезу П. Ф. Шоландера: наи-
большее количество кислорода Таффи расходовал на малой
(20 м) глубине (в выдыхаемой смеси содержалось всего 2 %
от нормального содержания кислорода в атмосферном возду-
хе, человек давно бы потерял сознание при этом) [5]. Наи-
меньшее количество кислорода дельфин затрачивал при глу-
бинных погружениях. Максимальная концентрация углекислого
газа в выдыхаемой смеси наблюдалась после задержки дыха-
ния на поверхности, а минимальная — после глубоководного
погружения, причем, при большой затрате сил. Таким обра-
зом, при заныриваниях более чем на 90 м кислород (как и
азот), запасенный дельфином в легких, диффундирует в кровь
очень медленно. В свежем воздухе содержится примерно 21
% кислорода, в выдыхаемом нами воздухе — до 17 % кислоро-
да, а в воздухе, выдыхаемом китами после ныряния, кислоро-
да почти нет; чем глубже ныряет кит, тем больше кислорода
переходит из альвеол в кровь, тем большее время он сможет
быть под водой [3,5]. У ныряющих животных дыхательный центр
мало чувствителен к увеличению концентрации углекислого
газа в крови, что приводит к более полному использованию
запасов кислорода и торможению рефлекса вдоха-выдоха (ко-
торого у дельфинов вообще нет) [5].

У китов есть еще один источник энергии -- бескислород-
ное, или анаэробное дыхание — за счет процессов перевари-
вания пищи: процесс окисления глюкозы состоит из несколь-
ких фаз; первая фаза может проходить без кислорода, в ре-
зультате чего образуется молочная кислота и выделяется
энергия [3]. Анаэробные процессы дают в 20 раз меньше энер-
гии, чем кислородное окисление, поэтому кит потребляет ог-
ромное количество углеводов -- источник топлива для ана-
эробного дыхания, интенсивно питаясь на глубине. Таким об-
разом, кит сможет находиться под водой тем дольше, чем более
глубоко он нырнет и успешнее поохотится [3].

А как быть, скажете вы, с громадным глубинным давлени-
ем воды? Цитируем: «Каждый см2 поверхности нашего тела ис-
пытывает давление атмосферы в 1 кг. А на все тело человека
среднего роста воздействует давление столба воздуха (на
поверхности Земли), равное примерно 15 тоннам. На полумет-
ровой глубине грудная клетка человека испытывает давление
15 кг; на глубине 1м — 60 кг.

Тело китов, как и тело любого млекопитающего (в том чис-
ле человека) на 85—90 % состоит из жидкости; а жидкости
практически несжимаемы. Опыты показали, что клетки и ткани
органов наземных позвоночных безболезненно переносят дав-
ление, равное давлению воды на глубине 2000—3000 м (мыль-
ные пузыри не лопаются на поверхности Земли — под давле-
нием многих кг воздуха)»[3].

Резюмируя вышесказанное (по: [3,5,11]), перечислим фак-
торы, объясняющие загадку китов -- великолепных ныряль-
щиков (и изложенные в книге [11]):

«1) даже при самом резком подъеме на поверхность в кро-
веносные сосуды китов не попадают пузырьки азота (эмбо-
лы), так как свободного азота в организме китов нет (кит ухо-
дит на глубину с одной небольшой порцией азота);

2) огромное количество миоглобина (и, следовательно, за-
паса кислорода) в мышцах отчасти компенсирует резкое за-
медление кровотока (частоты сердцебиений) при погружении;

3) при задержке дыхания кислород крови и воздуха легких
китов полностью направляется в органы, лишенные его запа-
сов (в первую очередь — в центральную нервную систему);

4) высокая способность гемоглобина связывать кислород;

5) при каждом акте дыхания воздух в легких китов обнов-
ляется в гораздо большей степени, чем у наземных млекопи-

тающих (в выдыхаемом китами воздухе содержится около
5 % кислорода, а у человека — 11—13,5 %);

6) длительная задержка дыхания обеспечивается анаэроб-
ными процессами в мышцах китов: глюкоза (киты плотно ку-
шают на глубине, и в крови накапливается большое количе-
ство углеводов) расщепляется до молочной кислоты, освобож-
дая при этом энергию;

7) у китов нет безусловного рефлекса вдоха при накопле-
нии углекислого газа в крови, дыхание контролируется коор-
динирующими центрами нервной системы;

8) тело китов состоит, в основном, из жидкости и практи-
чески несжимаемо, кроме того, при любом проникающем дав-
лении сердце создает избыточное давление (равное или близ-
кое артериальному) и проталкивает кровь по сосудам».