Водолазные скафандры и акваланги 10 страница
Теперь, если давление вернется к норме или значительно понизится, газы, растворенные в тканях, будут возвращаться в кровь. Кислород при этом не окажет никакого вредного воздействия, он слишком быстро расходуется, зато азота в кровеносных сосудах скопится столько, что он не сможет раствориться в крови, не будет успевать выводиться через легкие наружу из организма. Пузырьки азота могут закупорить мелкие сосуды. Если это будут сосуды сердца или мозга, может наступить смерть. Единственный способ спасти больного – подвергнуть его действию высокого давления, дать возможность азоту снова раствориться в крови и тканевых жидкостях, а затем очень постепенно вернуть давление к норме, с тем чтобы излишек азота успел покинуть организм. Обычно в воздухе есть пыль и водяные пары. Чистота воздушных бассейнов над нашими городами – одна из важнейших гигиенических проблем. Подумать только, воздух считается чистым, если в одном кубическом сантиметре его не больше шести тысяч пылинок. Если кому-нибудь покажется, что это слишком много, знайте, воздух, которым нам приходится дышать у себя дома, нередко содержит 2 миллиона пылинок в кубическом сантиметре, которые весят около 10 миллиграммов! Не удивительно, что до начала газификации наших городов в Харькове и Ленинграде на один квадратный километр в год выпадало 300–350 тонн пыли, а в Магнитогорске – свыше 700! Если бы у нас не было приспособлений, оберегающих легкие от проникновения в них пыли, у городских детей они уже в течение первого года жизни были бы полностью забиты грязью.
|
|
|
В отличие от пыли водяные пары полезны, они предохраняют организм от излишней потери влаги. Гигиенической нормой для помещений считается 60 процентов насыщения воздуха водяными парами. При меньшей влажности человек чувствует себя неуютно.
Последним компонентом, который организм получает из атмосферы, является электричество. О том, что легкие в течение суток «пережевывают» изрядное количество электричества, обычно забывают, хотя приток электричества имеет существенное значение для нормального течения жизненно важных процессов организма.
Что это за электричество, которое поглощают наши легкие, и откуда оно берется в атмосфере? О его существовании ученые узнали лишь в конце прошлого века. Оказалось, что под действием урана и других радиоактивных элементов, в ничтожных количествах содержащихся в любой почве, под действием космических и ультрафиолетовых лучей, при электрических разрядах, разбрызгивании воды и трении пылевых частиц от атомов и молекул газа отрываются электроны. Сам по себе оторванный свободный электрон долго существовать не может. Очень скоро он присоединяется к одному из нейтральных атомов или к молекуле. Электрон, как известно, несет на себе отрицательный заряд, который он сообщает принявшей его молекуле. Молекула, потерявшая электрон, напротив, оказывается заряженной положительно, так как ядро любого атома несет положительный заряд, равный заряду всех его электронов.
|
|
|
Заряженные молекулы атмосферных газов называют аэроионами. Одни из них оседают на пылевых частицах, образуя тяжелые ионы, другие объединяются с несколькими нейтральными молекулами, образуя легкие ионы.
Больше всего аэроионов образуется в самой почве или около нее. В среднем в одну секунду в каждом кубическом сантиметре припочвенного воздуха создается 8–10 пар ионов. Однако они при этом обычно не накапливаются, так как часть из них при столкновении двух противоположно заряженных ионов уничтожается, а остальные адсорбируются на твердых или жидких телах или диффундируют в места, где их мало.
Хотя ионы всегда образуются парами, в окружающем нас воздухе обычно преобладают ионы какого-то одного заряда. Чаще всего легкие положительные ионы. Так происходит потому, что земля имеет отрицательный заряд, а в атмосфере существуют объемные положительные заряды. Под их воздействием отрицательные аэроионы поднимаются вверх, а положительные опускаются вниз, скапливаясь в самых нижних слоях атмосферы. Количество тяжелых ионов зависит от запыленности воздуха. Обычным считается преобладание тяжелых ионов над легкими не больше чем в 50 раз.
|
|
|
Нужны ли организму животных эти заряженные молекулы газа? Оказывается, очень нужны. В опытах А.Л. Чижевского подопытные животные, помещенные в атмосферу, где ионов очень мало, тяжело болели, а если их заставляли дышать воздухом, совсем не имеющим электрического заряда, они погибали через 1,5–5 суток!
Очень высокая концентрация аэроионов, особенно положительных, тоже вредна для организма. Фен – горный ветер Тироля, язами – юго-восточный ветер Японии, сирокко – южный ветер Италии приносят с собой много положительных ионов, вызывая у людей тоскливое настроение, головную боль, общее недомогание, повышение кровяного давления, ухудшая течение туберкулеза и некоторых других недугов. Очень тяжело переносится смена заряда окружающей атмосферы, но сами отрицательные аэроионы чаще вызывают благоприятный эффект, улучшают состояние туберкулезных больных, снижают кровяное давление и способствуют выздоровлению при многих других, в том числе и инфекционных, заболеваниях.
|
|
|
Большим количеством легких отрицательных ионов объясняют лечебный эффект многих курортов. Особенно много отрицательных аэроионов в некоторых районах побережья Балтийского моря, возле водопадов, горных речек и мощных фонтанов. Полученные организмом электрические заряды, конечно, не скапливаются в нашем теле. Ткани хорошо проводят электрический ток, и поэтому приобретенные нами заряды постепенно уходят в землю.
Существует много различных предположений о механизме действия атмосферного заряда на живой организм. Среди них наибольшего внимания заслуживают два. Согласно первому электрические заряды молекул действуют на нервные окончания легочной ткани и тем самым оказывают сильное воздействие на функциональное состояние центральной нервной системы в целом.
Вторая теория предполагает, что аэроионы, попадая в легкие, передают свой заряд в кровь и содержащимся в ней эритроцитам. Перенося к отдельным органам и тканям полученный в легких заряд, кровь тем самым оказывает на эти органы определенное воздействие.
Какая из двух теорий верна, сказать трудно. Пожалуй, больше фактов говорит в пользу второй. Однако для окончательных выводов потребуются длительные исследования.
Миллиарды носильщиков
Оно не смеет уставать
На 18-й день после зачатия в крохотном, не больше горошины комочке клеток, человеческом зародыше сердце начинает биться и уже не останавливается до самой нашей смерти. Это, пожалуй, единственный орган, который даже у самых отъявленных лентяев не увиливает от работы и трудится в хорошем темпе. Подумать только, у такого крохотули, как трехнедельный человеческий эмбрион, у которого еще даже нет настоящей крови, сердце делает по одному сокращению каждую секунду. Позже, когда ребенок уже родится, пульс еще больше учащается, доходя до 140 сокращений в минуту. К счастью, это кульминация, постепенно пульс становится реже, и у взрослого человека его частота в покое в среднем равняется 76 в минуту, возрастая при усиленной работе в два с половиной раза. В итоге за 100 лет человеческой жизни сердце успевает сделать около 5 миллиардов сокращений!
Когда вдумаешься в эту цифру, прежде всего поражает, что сердце не устает, и, пока здорово, легко справляется со своей работой, ни на секунду (буквально ни на секунду!) ее не прекращая.
У человека обмен веществ стоит не на очень высоком уровне. У мелких теплокровных животных он значительно выше. Дело в том, что с уменьшением размера тела площадь его сокращается гораздо медленнее. Поэтому мелким организмам приходится вырабатывать на каждый грамм их тела значительно больше тепла, чем крупным. Интенсивность обмена веществ у них выше, а следовательно, и сердце должно работать более энергично, чем у человека. Действительно, чем животное меньше, тем сердце у него бьется быстрее. У кита, например, при весе тела 150 тонн сердце делает семь сокращений в минуту; у слона, вес которого 3 тонны, – 46; у кошки (вес 1,3 килограмма) – 240; а у синицы московки (весит она 8 граммов) – 1200.
Чем же объясняется, что сердце может работать в таком темпе? Прежде всего само представление о том, что сердце трудится без передышки, не совсем верно. Сердечная мышца тоже отдыхает и даже довольно часто, но только очень маленькими порциями. Сокращение сердца длится примерно 0,49 секунды, и если человек в этот момент находится в покое, то после каждого сокращения на 0,31 секунды наступает перерыв. На самом деле время отдыха еще больше, так как не все отделы сердца работают одновременно.
Сердечный цикл начинается с сокращения предсердий, желудочки в это время отдыхают. Сокращение предсердий сменяется сокращением желудочков; в это время отдыхают предсердия. Предсердия тратят на свое сокращение примерно 0,11–0,14 секунды, и после каждого сокращения их отдых длится 0,66 секунды, что составляет в сутки всего 3,5–4 часа работы и около 20 часов отдыха. Сокращение желудочков продолжается несколько дольше, около 0,27–0,35 секунды, а отдых 0,45–0,53 секунды. Следовательно, в сутки желудочки сердца работают 8,5–10,5 и отдыхают 13,5–15,5 часа.
Сердце умудряется отдыхать и у маленьких птичек. У них оно сокращается гораздо чаще, зато чаще и отдыхает. У синичек лазоревок при частоте сокращения сердца 1000 раз в минуту время одиночного сокращения предсердий равняется 0,014, последующего отдыха 0,046, сокращения желудочков занимают 0,024, а их отдых длится 0,036 секунды. Таким образом, предсердия работают всего 5 часов 40 минут и отдыхают 18 часов 20 минут, а работа желудочков длится 9 часов 36 минут и отдых – 14 часов 24 минуты. Ничуть не хуже, чем у человека.
Впрочем, человек в состоянии значительно улучшить условия работы своего сердца, намного увеличив продолжительность его покоя. Как показывают медицинские исследования, у хорошо тренированных спортсменов частота сокращений сердца в покое значительно меньше, чем у всего остального человечества, и может падать до 40 и даже 28 ударов в минуту.
Чтобы справиться с такой колоссальной нагрузкой, какая выпала на долю сердца, одного отдыха мало, нужно еще хорошо питаться, получать достаточно кислорода. Поэтому у высших животных сердце имеет свою очень мощную кровеносную систему.
Низшие животные искали свои пути снабжения сердца. Природа на миллиарды лет предвосхитила афоризм Наполеона о том, что путь к сердцу солдата лежит через желудок. Создавая пластинчатожаберных (двустворчатых) моллюсков, она решила насквозь пронзить их сердце, но не стрелой амура, а всего лишь задней кишкой. Зачем кишке понадобилось пройти сквозь желудочек сердца моллюска, неизвестно. Конечно, это самый простой способ снабдить кровь пищевыми веществами; не исключено, что значительнее всего улучшается питание самой сердечной мышцы.
Основная задача сердечно-сосудистой системы – транспорт всего необходимого во все уголки организма. Одни вещества плывут в крови сами по себе, другие, главным образом газы, путешествуют на спинах эритроцитов. В каждом кубическом миллиметре крови 4,5–5 миллионов носильщиков. А всего их 35 000 000 000 000, самый большой караван на свете. Размер эритроцитов ничтожен, всего 8 микрон, но если их построить цепочкой, как ходят по пустыням верблюды, получилась был ленточка, которой можно семь раз опоясать по экватору земной шар. А из эритроцитов кита, самого большого существа на Земле, вероятно, можно было бы составить несколько караванов, каждый из которых протянулся бы до солнца.
Транспортная система животных развилась не сразу. Когда частички живого вещества впервые слиплись в самостоятельный одноклеточный организм и отгородились от океана оболочкой, природе пришлось подумать о том, как организовать транспорт внутри одноклеточного организма. Решение было найдено скоро. Природа строила клетку как микроскопический океан и создала в нем свои течения. Эта низшая по рангу внутриклеточная транспортная система сохранилась и у многоклеточных животных, есть она и у нас. Протоплазма любой клеточки нашего тела подвижна, протоплазматические токи существуют даже в нервных клетках.
Многоклеточным животным пришлось организовывать более сложную систему. Самые примитивные из них, например губки, используют для этого воду, в которой обитают. Океанские течения показались им ненадежными, и на них губки решили не полагаться. Вместо этого с помощью ресничек они заставляют морскую воду течь по каналам и порам своего тела, доставляя во все уголки пищу и кислород.
Высшие животные полностью отгородились от океана, а для транспортных нужд обзавелись собственным аквариумом. Самые большие аквариумы имеют в наши дни брюхоногие моллюски, объем их крови равняется 90 процентам от объема тела. Это, видимо, оказалось слишком роскошно. У личинок насекомых аквариум уже не превышает 40 процентов веса тела, а у взрослых насекомых 25, у птиц и млекопитающих аквариум еще меньше, всего 7–10, и, наконец, самый миниатюрный водоем у рыб, он составляет всего 1,5–3 процента от веса тела.
Чем меньшим аквариумом владеет животное, тем интенсивнее его приходится использовать, тем более быстрые течения необходимы в нем, чтобы одну и ту же жидкость можно было использовать многократно. Не удивительно, что насекомые могут позволить себе роскошь иметь в своем аквариуме очень медленное течение, которое совершает полный кругооборот нередко за 30–35 минут. Мы с вами позволить себе этого не можем. Кровь нашего внутреннего аквариума совершает полный круг всего за 23 секунды, делая за сутки свыше 3700 оборотов, и это еще не предел. У собаки на полный кругооборот затрачивается 16, у кролика 7,5 секунды, а у мелких животных и того меньше.
У позвоночных животных дело осложняется еще тем, что сам аквариум очень большой, а воды в нем мало. Она не может заполнить его целиком. У человека общая протяженность всех сосудов около 100 тысяч километров. Обычно большая часть их пуста. 7–10 литров крови для этого явно недостаточно, и интенсивно снабжаются только усиленно работающие органы. Поэтому одновременная напряженная работа многих систем невозможна. После сытного обеда наиболее энергично функционируют органы пищеварения, к ним и направляется значительная часть крови, для нормальной работы головного мозга ее начинает не хватать, и мы испытываем сонливость.
Чтобы приводить в движение воды внутреннего аквариума, потребовались устройства, принципиально отличные от реснитчатого аппарата губок. Гораздо надежнее оказались мышечные насосы. Поначалу это был всего лишь пульсирующий сосуд, наиболее просто устроенное сердце, которым гемолимфа перегонялась в более мелкие сосуды, а оттуда в межтканевые и межклеточные пространства. Омыв их, она вновь возвращалась в пульсирующий сосуд. При такой незамкнутой системе очень трудно организовать правильную циркуляцию, поэтому у насекомых, самых высших представителей беспозвоночных, возникли насосы, которые могут не только нагнетать, но и засасывать. Для этого их сердце свободно подвешено на специальных крыловидных мышцах, которые растягивают его, создавая отрицательное давление, засасывающее прошедшую через ткани жидкость.
Пульсирующий сосуд – маломощный агрегат, поэтому низшие животные обычно имеют множество насосных устройств. У дождевого червя главный пульсирующий сосуд, протянувшийся через все тело, гонит кровь от заднего конца к переднему, а по пути она растекается в боковые сосуды, которые сами являются сердцами, проталкивающими кровь в более мелкие артерии. Все эти многочисленные сердца работают как кому вздумается, в лучшем случае они согласуют свою работу с партнером по сегменту. Дальше этого организация не идет.
Высшим животным показалось целесообразно отгородиться не только от внешнего, но и от внутреннего океана, создав замкнутую циркулирующую систему. Впрочем, полностью эта задача до сих пор еще не решена. Главное русло внутренней реки – сердечно-сосудистая система млекопитающих замкнута, но в нее впадает множество ручьев – лимфатических сосудов, по которым течет жидкость из межтканевых и межклеточных пространств.
Таким образом, получилось, что ткани и органы полностью отгородились от непосредственного проникновения в них вод внутреннего океана, но сохранили за собой право сливать в этот подвижный резервуар свои воды. Конечно, обособленность внутреннего океана очень относительна. В артериальной части капилляров, стенка которых достаточно тонка, а давление крови еще высоко, определенное количество жидкости просачивается в межклеточные пространства. Выход жидкости был бы еще более высок, так как сами берега не в состоянии надежно ее удерживать, если бы не высокое онкотическое давление крови (оно обусловлено растворенными в ней белками), которое не дает воде покидать растворенные в ней белки.
Во время покоя в ткани просачивается небольшое количество воды, и она вся возвращается обратно в венозной части капилляра, где кровяное давление оказывается ниже онкотического давления плазмы и жидкость начинает активно привлекаться в плазму растворенными в ней белками. Сила, которая в венозной части капилляра заставляет жидкость возвращаться в кровяное русло, примерно в два раза больше той, которая в артериальной части вынудила ее уйти в межтканевые пространства, поэтому она вся без остатка возвращается назад.
Совершенно иная картина наблюдается во время работы. В этом случае кровяное давление в артериальной части капилляра будет столь высоко, что их стенки не смогут удерживать не только воду, но и белки. В венозной части капилляра кровяное давление будет оставаться еще достаточно высоким, а онкотическое давление из-за потери белков снизится, и у жидкости не будет ни стимула, ни возможности вернуться назад в кровяное русло. Для нее останется один путь – лимфатическая система. Таким образом, лимфатическая система выполняет в организме ту же функцию, что и ливневая система наших городов, предохраняющая улицы и площади от затопления во время больших ливней и гроз.
Может показаться, что появление строго замкнутой системы облегчило работу сердца. Ничуть не бывало! Чтобы протолкнуть кровь через капилляры и мельчайшие артериолы, нужна немалая сила. Хотя по мере ветвления артерий их общая суммарная площадь сечения возрастает, становясь в конечном итоге в 800 раз больше сечения аорты, по которой кровь вытекает из сердца, сопротивление от этого только увеличивается. Ведь у нас 100–160 миллиардов капилляров, а их общая длина равняется 60–80 тысячам километров. Известный русский физиолог И.Ф. Цион подсчитал, что в течение человеческой жизни наше сердце успевает совершить работу, равную усилию, которого было бы достаточно, чтобы на высочайшую вершину Европы Монблан, на высоту 4810 метров, поднять железнодорожный состав!
Даже у человека, находящегося в относительном покое, сердце в течение минуты перекачивает 6 литров крови, а за день не меньше 6–10 тонн. В течение жизни через наше сердце пройдет 150–250 тысяч тонн крови. При этом человек похвастаться работой своего сердца не может.
Так как трудно непосредственно сравнивать работу сердца больших и маленьких животных, ученые обычно высчитывают, какое количество крови в одну минуту перекачивает сердце на каждые 100 граммов веса тела. Анализ показывает, что даже у медлительной улитки сердце работает примерно с такой же нагрузкой, как у человека, а у большинства животных значительно интенсивнее. Сердце собаки перекачивает примерно в два раза больше крови, а сердце кошки даже в 10 раз.
При этом в артериях создается довольно высокое давление. Даже у таких маленьких животных, как личинка стрекозы или лягушка, оно достигает 30–38 миллиметров ртутного столба. В большинстве случаев давление еще выше. У осьминога оно 60, у крысы – 75, у человека – 160–180, а у лошади даже 200 миллиметров ртутного столба.
Обычно чем крупнее животное, тем выше у него давление. Это особенно наглядно видно на угрях, акулах и других рыбах, размеры которых сильно варьируют. Чем длиннее угорь или акула, тем выше у них давление крови. Из этого правила, однако, есть немало исключений. Одно из них – петух. В его сосудах такое же давление, как и у лошади.
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 239; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!