Таким образом, можно прийти к выводу, что длительность пребывания ныряльщика под водой зависит от максимальной емкости его легких, величины физической нагрузки и влияния внешней среды, но главное, от скорости изменения содержания в альвеолярном воздухе кислорода и углекислого газа. Обусловлена же эта скорость тренированностью организма на выносливость, т.е. его способностью экономно расходовать запасы кислорода.
Отсюда вытекает, что время пребывания под водой для ныряльщика ориентировочно можно определить по формуле:
t = К(МЕЛ/ПКМ)
где t - время пребывания под водой в минутах; К - коэффициент, определяющий количество кислорода, которое может быть использовано организмом из альвеолярного воздуха без возникновения кислородного голодания головного мозге; МЕЛ - максимальная емкость легких; ПКМ - потребление кислорода в литрах в минуту.
Сущность коэффициента К - разность между начальным процентным содержанием кислорода в альвеолярном воздухе и минимально допустимым процентом его, при котором еще не возникают явления кислородного голодания головного мозга. Этот коэффициент будет иметь различную величину в зависимости от интенсивности гипервентиляции, предварительного дыхания кислородом и индивидуальной чувствительности к понижению процентного содержания кислорода в альвеолярном воздухе.
Наши исследования, проводимые с физически здоровыми мужчинами различного возраста, показали, что предобморочное состояние возникало у хорошо тренированных людей при снижении процентного содержания кислорода во вдыхаемом воздухе до 3,2-4,9 процента, у мало тренированных - до 5 - 7 процентов и у плохо тренированных до 7,1-10 процентов.
В альвеолярном воздухе кислорода содержится 14 процентов, и поскольку предобморочное состояние у хорошо тренированных людей возникает в среднем при снижении его содержания до 4 процентов, то для физически развитых мужчин, ныряющих без предварительной гипервентиляции, коэффициент К будет равен:
К = (14—4)/100 = 10/100 = 0.1
В случае гипервентиляции, когда альвеолярный воздух содержит до 17 процентов кислорода, коэффициент К для них будет:
К = (17—4)/100 = 0.13
Для плохо тренированных людей, у которых явление кислородного голодания развивается при 7 процентах кислорода во вдыхаемом воздухе, коэффициент К равен 0,07 ((14-7)/100 = 0.07)
Потребление кислорода в минуту (ПКМ) зависит от температуры воды, интенсивности работы и от физической тренированности организма на выносливость. Как показали расчеты, для рекордсменов-ныряльщиков Жака Майоля и Роберта Крофта, которые производят гипервентиляцию легких, ПКМ ориентировочно составляет в состоянии покоя 116,1-325 см3 , а при нырянии - 216,6; 290,4; 335,6; 464,4 см3 (см. таблицу 2).
Для менее тренированных людей, и не имеющих к тому же достаточных навыков в нырянии, величина потребления кислорода в минуту при прочих равных условиях будет, безусловно, большей, а, следовательно, время задержки дыхания будет соответственно меньше.
Если вы собираетесь заняться подводной фотоохотой или спортивной подводной стрельбой, то, зная максимальную емкость своих легких, тренированность и потребление кислорода, которое при плавании под водой составит в среднем 1 литр в минуту, сможете легко рассчитать время безопасного для себя пребывания под водой. Так, для человека, у которого МЕЛ составляет 5 литров, тренированность недостаточна и К, не превышает 0,07, время безопасного пребывания под водой после минутной гипервентиляции легких составит 21 секунду (T = 0.07(5/1) = 35/100 минут или 21 секунда).
Повышение наружного давления при нырянии в глубину сопровождается соответствующим уменьшением объема воздуха в легких. Сжатие воздуха в легких имеет свои пределы, так как естественная подвижность диафрагмы и грудной клетки имеют определенные ограничения.
До последнего времени считалось, что безопасным минимальным объемом воздуха в легких на глубине может быть остаточный воздух, т.е. воздух, остающийся в легких после максимального выдоха. Предполагалось, что дальнейшее повышение окружающего давления не будет уравновешиваться противодавлением изнутри и грудная клетка должна будет взять эту дополнительную нагрузку на себя, что приведет к ее разрушению. Отсюда вытекало, что безопасно допустимая глубина ныряния, исходя из максимальной емкости легких и величины остаточного воздуха, может быть рассчитана по формуле:
H = (МЕЛ*10)/ОВ — 10
где Н – безопасно допустимая глубина в метрах; ОВ – остаточный воздух; МЕЛ – максимальная емкость легких.
Если максимальная емкость легких будет 5 литров, а остаточный воздух принять за один литр, то, подставив цифры в формулу, найдем, что безопасно допустимая глубина ныряния составляет 40 метров. Эта формула позволяет также пересчитать, до какой степени уменьшился объем воздуха в легких на достигнутой ныряльщиком глубине.
Соответствующие расчеты* показывают, что при нырянии на глубину 60,35 метра у Жака Майоля воздух в легких сжался до 746 кубических сантиметров, что на 304 кубических сантиметра меньше, чем объем остаточного воздуха, имевшегося у него на поверхности, а при нырянии на глубину 70,4 метра до 653 кубических сантиметров, что на 397 кубических сантиметров меньше величины остаточного воздуха, имевшегося на поверхности, и т. д.
Таблица 2. Изменение максимальной емкости легких (МЕЛ) у рекордсменов при нырянии на различную глубину.
Глубина Ж-Майоль ОВ-1050 МЕЛ-5250 Р. Крофт ОВ-1500 МЕЛ-7500 Р. Крофт*ОВ-8500 МЕЛ-8500 Примечание Объем воздуха легких на глубине, см3 0 5250 7500 8500 Безопасная зона ныряния 10 2625 3750 4250 Ж. Майоля и Р. Крофта 20 1750 2500 2833 30 1312,5 1875 2125 40 1050 1500 1700 50 875 1250 1416 Допустимая зона ныряния 60 750 1071 1500 Ж. Майоля и Р. Крофта 60,35 746 — — Рекорд Ж. Майоля, 1966 г. 64,7 — 1004 1138 Рекорд Р. Крофта, 1967 г. 70 656 937,5 1062 70,4 653 — — Рекорд Ж. Майоля, 1968 г. 73 — — 1024 Рекорд Р. Крофта, 1968 г. 76 610,4 — — Рекорд Ж. Майоля, 1971 г. 80 583 833 944,4 Опасная зона ныряния 90 525 750 850 для Ж. Майоля и Р. Крофта
Достижения Жака Майоля и Роберта Крофта опровергают распространенное мнение о том, что воздух легких не может сжиматься до объема меньшего, чем имеет остаточный воздух, без опасных последствий для организма. Их достижения дают основание считать, что выравнивание давления в грудной полости с окружающим идет не только за счет сжатия воздуха в легких, но в большей степени обеспечивается соответствующими физиологическими компенсаторными реакциями (ФКР), которые во многом зависят от особенностей физического развития и тренированности ныряльщика. Но в этих условиях безопасность гарантируется лишь в том случае, если объем воздуха, находящегося в легких, на глубине будет больше или равен величине остаточного воздуха за вычетом объема легких, который заполняется кровью и лимфой за счет различных физиологических компенсаторных реакций организма (Vфкр).
