Сколько можно продержаться без воздуха?

Венгерский трюкач Давид Мерлини под водой

Фото Getty

Некоторые люди способны задерживать дыхание на очень долгое время. Постоянный корреспондент BBC Future задавался вопросом: как они это делают?

Ноябрь 2013 года. 32-летний Николас Меволи лежит на спине на поверхности океана, глубоко вдыхая воздух, насыщающий его кровь кислородом. Затем, с небольшим всплеском, он ныряет под воду и начинает нырять в Голубую дыру Дина, глубокую воронку на Багамах. Меволи намерен на одном дыхании погрузиться на глубину более 70 метров. Его попытка закончится трагедией.

Как долго вы можете оставаться под водой, не выходя на поверхность? Как долго вы можете обходиться без дыхания? Человечество сейчас штурмует свои последние две границы, глубокий космос и глубокие океаны, и для этого нам, безусловно, необходимо знать, как тело ведет себя в безвоздушной среде.

В пустоте пространства бессознательное состояние наступает быстро. В 1965 году человек из Космического центра НАСА в Хьюстоне потерял свой скафандр в испытательной камере и оказался в почти полном вакууме. Через 15 секунд он потерял сознание. Вопреки распространенному мифу, тело в таких условиях не может лопнуть под действием внутреннего давления, но его жидкости кипят при комнатной температуре в вакууме. Последнее, что запомнил счастливый выживший, это то, как у него на языке кипела слюна.

Фото автора, Thinkstock

Фридайверам помогает ныряющий рефлекс млекопитающих.

Фридайверы, которые ныряют на пределе возможностей своего тела, могут выдержать дольше — часто проводя под водой более трех минут. Австриец Герберт Нитч, рекордсмен в дисциплине «без ограничений», на специальном трековом аппарате нырнул на глубину 214 метров и четыре с половиной минуты не выходил на поверхность. Фридайверам помогает дайвинг-рефлекс млекопитающих — когда тело погружено в воду, частота сердечных сокращений замедляется. Даже если просто опустить лицо в холодную воду, этот рефлекс сработает.

Фридайверы могут достигать невообразимых глубин, но в менее экстремальных условиях человеческое тело может выжить даже дольше без воздуха. Датский дайвер Стиг Северинсен не дышал 22 минуты в мелком бассейне в Лондоне в 2012 году. Этот рекорд еще не побит. Обычные люди с трудом задерживают дыхание более чем на минуту; профессионалам, которые установили такие удивительные рекорды, необходимо заново тренировать и изучать физиологию человека.

Фото автора, Thinkstock

Если перед погружением вы хорошо дышите кислородом в барокамере, вы сможете дольше оставаться под водой.

Прежде чем попытаться побить рекорд, Северинсен почти 20 минут активно дышал чистым кислородом. Ткани его тела были пропитаны живительным газом, а в легких не было углекислого газа — оба важных фактора, продлевающих дыхание. Всем известно, что недостаток кислорода может привести к смерти, но не все помнят, что повышение уровня углекислого газа не менее опасно. Если организм не может использовать легкие для избавления от углекислого газа, его количество в крови начинает увеличиваться. Это может сопровождаться дезориентацией и мышечными спазмами, учащением пульса и, возможно, потерей сознания и смертью.

У профессиональных фридайверов и мастеров задержки дыхания часто наблюдаются физиологические изменения в организме, которые не дают им дышать в течение длительного времени. Исследование бразильских рыбаков показало, что у тех, кто ныряет за добычей, объем легких намного больше, чем у тех, кто ловит рыбу с поверхности моря. У известных корейских и японских ныряльщиков за жемчугом во время погружения в крови содержится на 10% больше красных кровяных телец, чем обычно.

Верхний предел

Предел задержки дыхания продиктован тем, насколько низкая у вас концентрация кислорода и сколько углекислого газа может переносить ваше тело. Оба зависят от скорости метаболизма. Глубоководный дайвер использует кислород и производит углекислый газ быстрее, чем дайвер, который все еще находится в воде. Мастера фридайвинга часто говорят окак важно подойти к этому виду спорта медитативно — чтобы сердце замедлилось, голова была свободна от мыслей и наступило состояние глубокого расслабления. Есть и другие способы замедлить метаболизм. В 1986 году, упав в ледяной ручей, двухлетняя американская девочка Мишель Функ провела около 66 минут без дыхания — сильное переохлаждение чуть не остановило обмен веществ в ее организме.

Автор фото Thinkstock

Один из мастеров задержки дыхания: синий

КИТ

Однако бесспорными мастерами задержки дыхания являются не люди, а морские млекопитающие, такие как тюлени и киты. Они могут плавать часами, не доходя до поверхности воды. Они легче переносят высокий уровень углекислого газа в организме, а их мышечная ткань богата миоглобином — белком, который связывает кислород и постепенно высвобождает его при длительных погружениях. Миоглобин окрашивает ткани в красный цвет — а в китовом мясе его так много, что оно почти черное.

Фото Getty

Ныряльщики за жемчугом хорошо задерживают дыхание

К сожалению, даже самые тяжелые тренировки не позволят вам соревноваться с китом, который за долгие годы эволюции приспособился к жизни в воде. Есть ли другие способы выжить без воздуха? В основном так: можно, например, дышать жидкостью. Но ни в коем случае не жидкий кислород — его температура составляет минус 200 градусов по Цельсию, он просто превратит ваши легкие в чешуйку льда, которая рассыпается при попытке вдохнуть. Вместо этого используются жидкости, богатые растворенным в них кислородом. Специальные химические вещества, перфторуглероды, способны очень хорошо растворять кислород и углекислый газ, а некоторые из них остаются жидкими при нормальных температурах. На первый взгляд жидкое дыхание кажется выдумкой — оно было показано, например, в нереалистичном фильме Джеймса Кэмерона «Бездна», но на самом деле оно имеет очень научную основу.

Фото Getty

Физические упражнения помогают спортсменам увеличить объем легких

Перфторуглероды привлекательны для специалистов, потому что они не имеют цвета, запаха и нетоксичны — почти как воздух — и могут быть полезны, например, при спасении моряков от затонувших кораблей. В экспериментах 1960-х годов мыши и кошки выживали в течение нескольких дней, будучи погруженными в насыщенные кислородом перфторуглеродные жидкости. Эти жидкости удерживают гораздо больше кислорода на единицу объема, чем воздух, что теоретически означает, что вы можете прожить намного дольше за один вдох. Другое дело, что нежные легкие млекопитающих плохо приспособлены для постоянного закачивания и откачки четырех литров жидкости — поэтому они могут заменять воздух только на очень короткое время. Тем не менее, такие жидкости используются для кормления недоношенных детей, легкие которых еще не могут работать самостоятельно.

Однако, если вы не воспользуетесь технологическим прогрессом и полагаетесь только на собственное обучение, всегда есть риск неудачного исхода. Николас Меволи, который начал эту историю, всплыл через три с половиной минуты после достижения рекордной глубины 72 метра. Он почти сразу потерял сознание и вскоре скончался, несмотря на то, что ему была оказана медицинская помощь на месте. Его смерть навсегда останется напоминанием об опасностях жизни на грани пропасти.

Об авторе. Фрэнк Суэйн — глава отдела социальных сетей в New Scientist. Он является автором книги «Как создать зомби» и сотрудничал с Mosaic, Wired, Slate и BBC Radio 4.

Читай дальше

оригинальная английская версия этой статьи на сайте BBC Future.

Поделиться с друзьями
Необычные новости со всего мира