Иногда тюлени Уэдделла могут совершать длительные подводные заплывы, продолжительностью до одного часа. Происходит это за счет того, что, израсходовав весь кислород, накопленный миоглобином, мышца переключается на анаэробный метаболизм, при котором кислород не используется (см. гл. 5). Однако при анаэробном метаболизме образуется молочная кислота, которая должна затем выводиться из тканей в процессе, требующем участия кислорода. Поэтому, чем дольше тюлень остается под водой, тем больше образуется молочной кислоты и тем больше кислорода ему потребуется на поверхности, чтобы от нее избавиться. Вот почему после долгого заплыва тюлень Уэдделла выдерживает на поверхности более длительную, чем обычно, паузу до следующего погружения.
У морского слона все гораздо загадочнее. Как и тюленю Уэдделла, запасов кислорода ему хватает примерно на 20 минут. И тем не менее он способен продержаться под водой свыше часа и, всплыв, почти сразу же погрузиться снова. Судя по всему, молочная кислота у него не образуется и избавляться от нее ему не нужно, так что запаса кислорода ему хватает на более долгий срок. Никто пока не знает, как ему это удается, но согласно одной из гипотез, во время долгих заплывов у морского слона резко падает скорость метаболизма. У многих морских млекопитающих, в том числе и морских слонов, при нырке сразу же снижается частота сердцебиения – включается «рефлекс ныряльщика». Сокращаются кровеносные сосуды, питающие кожу и внутренности, и происходит отток крови к мозгу и сердцу. В менее насыщаемых кровью тканях скорость метаболизма падает, сокращая их потребность в кислороде. Таким образом, перераспределение крови способствует растягиванию ограниченного запаса кислорода. Но пока это всего лишь предположение, и мы не можем однозначно сказать, как морскому слону удаются такие долгие заплывы.
Кроме морского слона существуют и другие загадочные создания. Например, утконосы, которые тоже любят подводный отдых и могут довольно долго лежать на дне ручья, устроившись между корнями какого-нибудь дерева. Зеленая черепаха Chelonia mydas зимует на дне Калифорнийского залива, где проводит в спячке несколько месяцев, зарывшись в ил и морскую траву. И хотя скорость метаболизма во время спячки существенно снижается, все равно неизвестно, как черепаха запасает необходимое количество кислорода. К сожалению, выяснить это будет затруднительно, поскольку места спячки черепах, известные прежде лишь местным индейцам сери и тщательно оберегавшиеся, были открыты мексиканскими рыбаками с современными рыболовными снастями, и поголовье черепах резко сократилось.
Плавание с аквалангом
В середине прошлого века в подводном плавании произошла революция – появился акваланг, автономный аппарат для дыхания под водой. Главный шаг был сделан в 1943 г., когда двое французов, Жак Кусто и Эмиль Ганьян, разработали клапан для подачи воздуха по требованию. Как следует из названия, клапан по мере надобности подает ныряльщику воздух, находящийся под тем же давлением, что и окружающая вода. Остальное снаряжение состоит из одного или более баллонов сжатого воздуха, крепящихся на спину, маски и ласт. Заметим, что такое полезнейшее для пловца изобретение, как ласты, появилось, как ни странно, лишь в 1935 г., и то сперва в достаточно грубой форме деревянно-металлических лопаток.
Поначалу акваланг применяли для обнаружения и обезвреживания вражеских мин после Второй мировой войны, но уже в 1960-х он был представлен широкой публике в серии замечательных документальных фильмов, снятых Кусто и супругами Лотте и Гансом Хасс. В кадрах с коралловыми рифами, дельфинами, акулами и прочими необычными морскими созданиями открывалась многообразная и сложная жизнь океанских глубин. Зрители завороженно наблюдали за этим фантастическим миром, где человек свободно парил между стаями разноцветных рыбок, где морские звери не кидались прочь в испуге, где морское дно было усеяно сокровищами – только руку протяни, и где мало кому довелось побывать прежде. Публика загорелась желанием увидеть эти чудеса своими глазами, и производство аквалангов начало стремительно набирать обороты. Число дайверов-любителей неуклонно росло. Однако, как мы уже успели убедиться, в подводном мире, при всем его великолепии, есть свои опасности, поэтому будущим аквалангистам настоятельно рекомендуется, прежде чем опускаться под воду, пройти хороший курс обучения.
Нижняя безопасная граница для погружений на сжатом воздухе (будь то с аквалангом или с закачиванием воздуха с поверхности) составляет около 30 м. Определяют ее содержащиеся в дыхательной смеси газы, поскольку под давлением и азот, и кислород становятся токсичными.
Экстаз глубины
Под давлением в несколько атмосфер азот вызывает интоксикацию организма, которую Жак Кусто назвал «экстазом глубины». Симптомы проявляются не сразу и напоминают алкогольное опьянение – эйфория, повышенное возбуждение, отрыв от реальности, потеря координации, иррациональное поведение. Чувство эйфории иллюзорно и опасно, поскольку по мере погружения ныряльщик будет проникаться все большей ложной уверенностью в собственных силах, одновременно теряя дееспособность. В легкой форме азотная интоксикация (так называемый азотный наркоз) возникает на глубине 50 м. На большей глубине симптомы усиливаются, пока в итоге, на глубине около 90 м, не наступает потеря сознания. При частых погружениях организм постепенно привыкает к воздействию азота (происходит адаптация), и ныряльщик может практически беспрепятственно погружаться на 50-метровую глубину. И тем не менее именно азотный наркоз стал причиной гибели многих ныряльщиков, отважившихся погрузиться глубже, и именно из-за него рекомендуемая глубина погружений на сжатом воздухе – 30 м.
В 1941 г. исследователь Дж. Холдейн – сын Дж. С. Холдейна – изучал воздействие азотного наркоза в условиях компрессионной камеры. Испытуемые (среди которых были он сам и его будущая жена) проходили арифметический тест и тест на моторику (перекладывание пинцетом подшипников из одной банки в другую). При дыхании воздухом, сжатым до 10 атмосфер (соответствует глубине в 90 м), у всех наступала заторможенность. Один из испытуемых, при обычном атмосферном давлении уважаемый и ответственный ученый, решил сжульничать в испытании на моторику, а другой впадал попеременно то в депрессию, то в эйфорию, то требуя немедленно его декомпрессировать, потому что ему «хреново», то с хохотом пытаясь «помочь» коллеге в тесте на моторику. Правильно решить примеры не удалось никому – как лаконично отметил Холдейн, «результаты получились менее утешительными, чем хотелось бы». Дополнительная трудность состояла в том, что человек, проводивший тесты, также подвергался воздействию азотного наркоза и часто забывал вести заметки или останавливать секундомер. Но исследование наглядно продемонстрировало, что под азотным наркозом ныряльщик не вполне отвечает за свои действия и может подвергнуть риску свою и чужую жизнь. Так, например, известны случаи, когда находящиеся под наркозом ныряльщики предлагали свой загубник проплывающей мимо рыбе.
