Скільки можна протримати без повітря?

Листопад 2013 року. 32-річний Ніколас Меволі лежить на спині на поверхні океану, глибоко вдихаючи повітря, насичуючи кров киснем. Потім з легким сплеском він опускається під воду і починає занурення у Блакитну Діру Діна – глибоку карстову вирву на Багамах. Меволі має намір пірнути на глибину понад 70 метрів на одному вдиху. Його спроба завершиться трагедією.

Як довго можна перебувати під водою, не спливаючи на поверхню? Як довго можна дихати? Людство зараз штурмує два своїх останніх рубежі – глибокий космос і глибокий океан, і для цього нам точно не завадять знання про те, як поводиться організм у безповітряному середовищі.

У космічній порожнечі швидко настає втрата свідомості. 1965 року в одного зі співробітників космічного центру НАСА в Х'юстоні порвався скафандр у випробувальній камері, і чоловік опинився в умовах практично повного вакууму. Він знепритомнів через 15 секунд. Попри поширений міф, організм у таких умовах не може луснути під внутрішнім тиском, проте його рідини у вакуумі закипають при кімнатній температурі. Останнє, що запам'ятав щасливчик, що вижив - це те, як його мовою кипіла слина.

Автор фото, Thinkstock

Нирці-фрідайвери, що опускаються на глибину на межі можливостей свого організму, можуть протриматися довше - вони часто проводять під водою більше трьох хвилин. Власник рекорду в дисципліні "Без обмежень", австрієць Герберт Ніцш, опустився на глибину 214 метрів на спеціальному пристрої - сліді - і не виринав чотири з половиною хвилини. Фрідайверам допомагає нирковий рефлекс ссавців – при зануренні тіла у воду сповільнюється серцебиття.Рефлекс спрацьовує навіть якщо просто опустити обличчя в холодну воду.

Фрідайвери досягають немислимих глибин, але в менш екстремальних умовах людський організм здатний протриматися без повітря ще довше. Данський пірнальник Стіг Северінсен у 2012 році не дихав 22 хвилини, плаваючи на невеликій глибині в лондонському басейні. Цей рекорд досі не побитий. Звичайні люди ледве здатні затримати подих на хвилину - професіоналам ж, які встановлюють рекорди, що вражають уяву, доводиться довго готуватися, тренуватися і уважно вивчати людську фізіологію.

Автор фото, Thinkstock

Підпис до фото Якщо перед зануренням надихатися як слід кисню в барокамері, то під водою можна пробути довше

Перш ніж розпочати свою рекордну спробу, Северінсен майже 20 хвилин активно дихав чистим киснем. Тканини його тіла наситилися життєдайним газом, та якщо з легких пішла вуглекислота – обидва цих чинника мають значення для тривалої затримки дихання. Всім відомо, що нестача кисню може призвести до загибелі, але не всі пам'ятають, що зростання концентрації вуглекислого газу не менш небезпечне. Якщо організм не може позбутися вуглекислоти через легені, то починає зростати її концентрація в крові. За цим можуть йти дезорієнтація та м'язові спазми, прискорене серцебиття і, можливо, втрата свідомості та смерть.

В організмі професійних фрідайверів та чемпіонів із затримки дихання найчастіше відбуваються фізіологічні зміни, що допомагають їм довгий час не дихати. Дослідження, яке проводилося серед бразильських рибалок, показало: ті з них, хто пірнає за здобиччю, мають набагато більший обсяг легень, ніж рибалки з поверхні моря.Знамениті корейські та японські пірначі за перлами при зануренні мають у крові на 10% більше червоних кров'яних тілець, ніж зазвичай.

Верхня межа

Межа затримки дихання диктується тим, наскільки низька концентрація кисню і наскільки високий вміст вуглекислого газу здатний перенести ваш організм. І той, і інший фактор залежить від швидкості обміну речовин. Пирольник, що опускається в глибину океану, витрачає кисень і виробляє вуглекислоту швидше, ніж нерухомий у воді. Чемпіони-фрідайвери нерідко говорять про важливість медитативного підходу до цього спорту – щоб серце сповільнювалося, голова звільнялася від думок та наставав стан глибокої релаксації. Є й інші способи уповільнити обмін речовин. У 1986 році, впавши в крижаний струмок, дворічна американська мала Мішель Фанк, за деякими оцінками, провела без дихання 66 хвилин - серйозне переохолодження майже зупинило обмін речовин в її організмі.

Автор фото, Thinkstock

Але безумовні чемпіони із затримки дихання – не люди, а морські ссавці, наприклад, тюлені та кити. Вони можуть по годині не підніматися на поверхню води. Вони легше переносять високу концентрацію вуглекислого газу в організмі, а їх м'язова тканина багата на міоглобін – білок, який зв'язує кисень і поступово вивільняє його при тривалих зануреннях. Міоглобін забарвлює тканини у червоний колір – і в китовому м'ясі його так багато, що воно майже чорне.

На жаль, навіть найзавзятіші тренування не дозволять вам змагатися з китом, який пристосований до життя у воді довгою еволюцією.Чи є ще якісь способи прожити без повітря? В принципі так: можна, наприклад, дихати рідиною. Але в жодному разі не рідким киснем – його температура мінус 200 градусів за Цельсієм, він просто перетворить легені на льодяник, який розсипеться при спробі вдихнути. Натомість використовуються рідини, багаті розчиненим у них киснем. Особливі хімічні сполуки – перфторвуглеводні – здатні дуже добре розчиняти кисень та вуглекислий газ, і деякі з них залишаються в рідкому стані за нормальних температур. Рідкісне дихання на перший погляд здається плодом фантастичного вимислу - воно було показано, наприклад, в не найближчому до реальності фільмі Джеймса Кемерона "Безодня" - але насправді основа у цього цілком наукова.

Перфторвуглеводні залучають фахівців тим, що вони безбарвні, не мають запаху і не токсичні – майже як повітря – і можуть стати в нагоді, наприклад, для порятунку підводників з аварійних субмарин. У ході експериментів у 1960-х роках миші та кішки, занурені в насичену киснем перфторвуглеводневу рідину, виживали протягом кількох днів. Ці рідини утримують набагато більше, ніж повітря, кількість кисню на одиницю об'єму - тобто, теоретично, на одному вдиху можна протриматися набагато довше. Інша річ, що ніжні легені ссавців погано пристосовані до того, щоб постійно вкачувати і викачувати чотири літри рідини – тому замінювати їй повітря можна лише не дуже тривалий час. Тим не менш, саме такі рідини застосовують при виходженні немовлят, що народилися до терміну, чиї легені ще не можуть працювати самостійно.

Але якщо не використовувати технологічні досягнення, а сподіватися лише на свою підготовку, то завжди є ризик сумного результату. Ніколас Меволі, з якого починалася ця розповідь, виринув на поверхню через три з половиною хвилини після занурення, досягнувши рекордної глибини 72 метри. Майже відразу він знепритомнів і, незважаючи на надану на місці медичну допомогу, незабаром помер. Його смерть назавжди залишиться нагадуванням про те, якими небезпеками загрожує життя на межі людських можливостей.

Про автора. Френк Суейн завідує відділом соцмереж у New Scientist. Він автор книги “Як створити зомбі” та співпрацює з Mosaic, Wired, Slate та BBC Radio 4.

Поза звичним середовищем: скільки риба може прожити без води?

Риби пристосовані для життя у водному середовищі та не можуть надовго обходитися без неї. Однак деякі види здатні на якийсь час залишати рідну стихію і існувати на суші. Це стає можливим завдяки особливостям дихальної системи риб. На відміну від людини, риби не мають легень. Дихання здійснюється за допомогою зябер, через які з води поглинається кисень. При цьому шкіра риби також бере участь у газообміні, що дозволяє їй деякий час обходитися без води. Отже, скільки риби може прожити без води.

Тривалість життя різних видів риб без води

Різні види риб мають різну здатність виживати поза водою. Це залежить від особливостей їхньої дихальної системи. Наприклад, короп здатний дихати атмосферним повітрям через шкіру та вологі зябра протягом до 2 діб. Лінь може обходитися без води до тижня. А ось лящу для виживання достатньо лише кількох годин.

• Карась може прожити без води до 11 діб, що є рекордом серед прісноводних риб.
• Лінь витримує до 7 днів.
• Сазан залишається живим максимум дві доби.

Чим більша особина, тим швидше настає загибель від задухи при висиханні шкіри та заклеювання зябрової порожнини. Молоді риби переносять асфіксію значно краще за дорослих. Таким чином, можливість риб виживати на суші залежить від біологічних особливостей кожного конкретного виду. Чим досконаліше розвинена система дихання, тим більше риба здатна обходитися без водного середовища.

Умови, що дозволяють продовжити життя риби на суші

Щоб продовжити життя рибі поза водою, необхідно створити оптимальні умови, що уповільнюють процеси ядухи. Головне - не допустити пересихання шкіри та закупорки зябер.

1. Слід тримати рибу у прохолодному, вологому місці. Холод уповільнює метаболізм.
2. Мокрим мохом чи травою обкладають упійману рибу. Найкраще підходить кропива.
3. Закладають за зяброві кришки тонкі скибочки яблука. Це запобігає склеюванню зябер.

Більшість риб значно довше живуть у снігу взимку або у вологій траві влітку, ніж просто на повітрі. Такі умови дозволяють у рази продовжити життя в порівнянні зі звичайним зберіганням. При транспортуванні на далекі відстані регулярно проводять реанімацію - занурюють риб у ємність з водою. Це допомагає зберегти улов живим у дорозі за тисячі кілометрів.

Рекомендації щодо перевезення та зберігання живої риби

Щоб зберегти спійману рибу живою, необхідно дотримуватися певних правил її перевезення та зберігання. Головне - підтримувати оптимальний температурний режим та вологість.

1. Для перевезення використовують спеціальні контейнери, куди поміщають рибу з мокрим мохом чи травою. Найкраще підходить кропива.
2. Оптимальна температура при транспортуванні +2. +5 °C.У спеку контейнери з рибою прикривають мокрими тканинами.
3. Не рідше 1 разу на добу проводять "реанімацію" - занурюють риб у ємність із водою на 10-15 хвилин.

При зберіганні більше 2 діб рекомендується використовувати садки, що встановлюються у водоймище. Температура води має бути в межах +2. +5 °С. Сади прикривають навісом від сонця. Для зберігання протягом не більше доби підходять контейнери з льодом та вологою тканиною на дні. Шар льоду – 5-7 см, риби – один ряд. Температура зберігається близько 0°. Дотримання цих рекомендацій щодо температурного режиму та вологості дозволить на порядок збільшити час, протягом якого риба може прожити без води.

Гуманні способи поводження з пійманою рибою

Спійману рибу не можна залишати задихатись на повітрі. Це жорстоко та нелюдяно. Необхідно забезпечити умови, що дозволяють максимально продовжити їй життя до обробки або випуску назад у водоймище.

1. Зберігайте рибу з мокрим мохом чи травою у прохолодному місці у тіні.
2. Регулярно зволожуйте шкіру риби чистою водою кімнатної температури.
3. Періодично занурюйте рибу в ємність із водою для "реанімації" зябер.

Якщо спіймана риба не призначена в їжу та підлягає випуску, то:

• Випускайте її назад у водойму якнайшвидше.
• Обережно зніміть гачок або звільніть з мережі, щоб не пошкодити.

Намагайтеся завдавати рибі мінімум стресу та дискомфорту. Ставтеся до неї гуманно!